WO2012034154A1 - Vorrichtung zum antrieb eines kraftfahrzeuges mit mehreren antrieben - Google Patents

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differential
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Karl HÖFLMAIER
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Hoeflmaier Karl
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Definitions

  • This invention relates to a device for driving a motor vehicle having a first drive unit and a second drive unit, comprising a drive axle, a drive shaft arranged on the first drive shaft and arranged on the drive axle second drive shaft, which first drive shaft and second drive shaft are coupled by a second differential gear ,
  • a transmission for a hybrid drive is disclosed. It is herein a drive comprising two electric drives, apparently, which electric drives are arranged with respect to a differential gear.
  • the invention disclosed here has the object to provide a device for a hybrid drive, which is characterized by a continuously adjustable combination and coupling of the drive units and by an extremely low power loss through the transmission as a part of the device according to the invention.
  • the device according to the invention is characterized in that the first drive shaft and / or the second drive shaft with the first drive unit and / or with the second drive unit are coupled via a first differential gear or a planetary gear coupled to the second differential.
  • the device according to the invention can be used in the field of drives of motor vehicles such as passenger cars, trucks, two-wheelers, boats and aircraft.
  • the embodiment and form of the drive units set out below depend, inter alia, on the intended use of the device according to the invention.
  • a coupling of two elements of the transmission according to the invention mentioned below can take place by means of gears, wedge rims, coupling devices or by the formation of common waves.
  • the type of coupling of two elements is to be chosen so that the inventive device can be made as compact as possible.
  • the transmission is to be distinguished as a part of the device according to the invention by the smallest possible or optimized loss factor.
  • the coupling may be controllable depending on path variables such as displacement, speeds or force variables such as transmitted torque.
  • the transmission as a part of the device according to the invention may comprise differential gears, planetary gears and other devices for transmission of kinematic energy such as gears, clutches et cetera between the transmission elements.
  • At least one drive unit of the first drive unit, the second drive unit and the third drive unit are preferably designed as electrical machines which can be operated as motors or as generators.
  • One of the drive units can be designed as an internal combustion engine.
  • the first differential gear is coupled to the second differential gear.
  • This coupling of the first differential with the second differential can be made by a prior art clutch, clutch or lock mechanism, the coupling allowing relative movement between the first differential and the second differential.
  • a special form of coupling of the first and the second differential gear is the rigid composite of this, so that the first differential and the second differential act as a double counterbalance.
  • the double counterbalance gearbox is characterized by an optimized loss factor.
  • the gear basket of the first differential gear may be formed as a part of the gear box of the second differential gear.
  • the first drive unit and the second drive unit may be coupled via the first differential, whereby different rotational speeds between the first drive shaft of the first drive unit and the second drive shaft of the second drive unit can be compensated.
  • the above-described effect of balancing rotational speeds of the drive units by the first differential gear and the second differential gear can be done.
  • the first drive unit and the second drive unit may be coupled via the planetary gear.
  • the planetary gear is adjacent to the second differential and coupled thereto.
  • the coupling between the second differential gear and the planetary gear can allow or prevent a relative movement between them.
  • the shaft of the planetary gears of the planetary gear is relatively displaceable with the gearbox of the second differential gear, in particular rotatable or rigidly coupled.
  • the first drive shaft of the first drive unit is coupled to the sun gear of the planetary gear, while the second drive unit is coupled to the ring gear of the planetary gear.
  • the invention disclosed herein does not exclude a different rotational speeds of the first drive shaft and the second drive shaft compensating coupling of the first drive unit and the second drive unit via the second differential gear. This takes place in particular in the coupling of the first drive unit and the second drive unit via the planetary gear.
  • a coupling of the first drive unit with the first drive shaft and / or second drive shaft is switchable by means of a first brake device, which first brake device may be a first locking device.
  • the coupling of the second drive unit and a third drive unit by means of a second or third brake device or locking device is switchable.
  • a braking device By activating or deactivating a braking device or a blocking device, the rotation of a drive unit shaft connected to the respective drive unit is permitted, influenced or blocked.
  • a braking device is characterized in that the rotational speed of the respective drive unit shaft or the energy required for the rotation of the respective drive unit shaft is influenced.
  • a locking device allows or prevents rotation of the respective drive unit shaft so that the respective drive unit axis is at a standstill.
  • the brake device or locking device may be arranged in a region of the drive unit shaft in the immediate vicinity of the drive unit in order to allow a compact design of the transmission according to the invention.
  • the device according to the invention is characterized in that the drive shaft can be both accelerated and decelerated by the circuit of the drive units.
  • the device according to the invention can be supplemented by known from the prior art brake device such as on the drive axle located brakes.
  • the circuit of the drive unit may allow the drive units to be operated at the respective optimum efficiency, the rotational speed being freely selectable by the combination of the drive units.
  • the device according to the invention may comprise a third drive unit which can be coupled to the first differential or to the planetary gear is.
  • the third drive unit can be coupled via the second differential with the first planetary gear.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the device according to the invention for driving and braking drive shafts.
  • Figure 2 shows a further embodiment of the device according to the invention for driving and braking of drive shafts.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the device according to the invention for driving a motor vehicle with a first drive unit 1 and a second drive unit 2.
  • the device comprises a drive axle 4, a first drive shaft 5 arranged on this drive axle 4 and a second drive shaft 6 arranged on this drive axle 4.
  • the first drive shaft 4 and second drive shaft 5 are coupled to each other via a second differential gear 8.
  • the first drive shaft 5 and the second drive shaft 6 are coupled to the first drive unit 1 and to the second drive unit 2 via a first differential 7 coupled to the second differential 8.
  • the first differential gear 7 comprises the gear wheels 50, 51, which are mounted non-displaceably in the direction of the drive axle 4 but rotatable relative to the first drive shaft 5 on the first drive shaft 5.
  • the gear 51 is rigidly connected to the second gear box 15, so that the gear 51 is not relatively movable, in particular not rotatably mounted to the second gear box 15.
  • the coupling of the first differential gear 7, in particular the gear 51 with the second differential gear 8 is controlled by a clutch 20.
  • a relative rotation between the first differential gear 7 and the second differential gear 8 is controllable;
  • the clutch 20 can also prevent a relative rotation between the first differential gear 7 and the second differential gear 8.
  • the gear 52 is further immovable, but rotatably mounted to the drive shaft 4.
  • the gear 52 includes cavities (not shown) in which the gears 53,54 are arranged and by means of waves are immovably mounted to the gear 52.
  • the gear 52 thus acts as a first gear basket of the first differential gear. 7
  • the first drive unit 1 and the second drive unit 2 are coupled via the first differential gear 7 and the second differential gear 8.
  • the gear 55 of the first drive unit shaft 16, on which the first drive unit 1 engages, is coupled to the gear 52.
  • the gear 56 is rigidly connected to the gear 50 of the first differential gear 7. It is in engagement with the gear 57, which in turn is coupled via the second drive unit shaft 16 with the second drive unit 2.
  • the first drive shaft 5 and the second drive shaft 6 are connected to the first drive unit 1 and the second drive unit 2.
  • the coupling of the first drive unit 1 with the first drive shaft 5 and the second drive shaft 6 is switchable by means of a first brake device 10.
  • the coupling of the second drive unit 2 with the first drive shaft 5 and the second drive shaft 6 is switchable by means of the second brake device 11.
  • the first brake device 10 acts on the first drive unit shaft 16, the second brake device 11 acts on the second drive unit shaft 17.
  • the first brake device 10 and the second brake device 11 are designed so that rotation of the respective drive unit shaft can be prevented, and the brake devices thus act as locking devices.
  • the circuit of the drive units by means of the first brake device 10 and the second brake device 11 is illustrated.
  • the application examples are based on the design of the first drive unit 1 as an internal combustion engine, the second drive unit 2 as an electric motor, which can also be operated as a generator.
  • the third drive unit 3 is also an electric motor or can act as a generator.
  • the first brake device 10 blocks a rotation of the first drive unit shaft 15 so that the first drive unit 1 does not act as a brake.
  • the second brake device 11 is not engaged with the second drive unit shaft 17, so that the rotation of the second drive unit shaft 17 is not affected.
  • This application relates to the acceleration of the drive shafts 5.6 by an electric motor.
  • the clutch 20 prevents a relative rotation between the first differential gear 7 and the second differential gear s.
  • the drive of the drive shaft 5, 6 can be carried out by the third drive unit 3, whereby the switching device 19 is set such that the gear 18 attached to the third drive unit shaft 18 is attached to the second gear basket Gear 59 is engaged.
  • the clutch 20 in this case allows a relative rotation between the first differential gear 7 and the second differential gear 8, so that by the third drive unit 3 is substantially the drive axles 5,6 and the second differential gear 8, but not the first differential gear 7, the gear wheels thus coupled and drive unit shafts 16,17 drives.
  • the starting of the first drive unit designed as an internal combustion engine can be effected by a rotation of the first drive unit shaft 16 caused by the second drive unit 2.
  • the second brake device 11 acts as a second locking device against rotation of the second drive unit shaft 17.
  • the first brake device 10 is open.
  • braking devices which prevent a rotation of the drive axles 5,6, are engaged and prevent rotation of the drive axles.
  • the braking (negative acceleration) of the drive shafts is effected by the use of the second drive unit 2 designed as an electric motor, the electric motor acting as a generator.
  • the second brake device 11 is in response to the desired braking power of the second drive unit 2 in engagement with the second drive unit shaft 17.
  • the amount of engagement of the prior art formed by braking devices second brake device 11 is controllable by the pressing of brake pads to a brake disc.
  • the first brake device 10 acts as a first locking device, so that the first drive unit 1 does not act as a brake and thus kinematic energy is destroyed by the idling of the internal combustion engine.
  • the braking of the drive shafts 5, 6 can also be effected by the third drive unit 3, which is coupled to the drive shafts 5, 6 instead of the second drive unit 2 or in combination therewith.
  • the first differential 7 can be decoupled from the second differential 8.
  • the first drive unit 1 thus drives the second drive unit 2, which acts as a generator.
  • Figure 2 shows another embodiment of the device according to the invention
  • Figure 3 and Figure 4 show detailed views of the coupling of the second differential gear 8 and the planetary gear 9.
  • the inventive device for driving a motor vehicle with a first drive unit 1, a second drive unit 2 and a third drive unit 3rd The device comprises a drive axle 4, a first drive shaft 5 arranged on the drive axle 4 and a second drive shaft 6 arranged on the drive axle 4, which first drive shaft 5 and second drive shaft 6 through a second drive shaft 6 Differential gear 8 are coupled.
  • the gear 61 On the first drive shaft 5, the gear 62 of the second differential gear 8, on the second drive shaft 6, the gear 61 is mounted.
  • the first drive shaft 5 and the second drive shaft 6 are coupled to the first drive unit 1 and to the second drive unit 2 via a planetary gear 9.
  • the first drive unit 1 drives the first drive unit shaft 16, on which the gear 60 is arranged.
  • the gear 60 is engaged with the ring gear 14 of the planetary gear.
  • the second drive unit shaft 17 connected to the second drive unit 2 is connected to the sun gear shaft 12 of the sun gear 13 of the planetary gear 9.
  • the coupling of the first drive unit 1 and the second drive unit 2, shown axiommetically in FIGS. 3 and 4, takes place via the planetary gear.
  • the planetary gear shafts 22 of the planetary gears 21 of the planetary gear 9 are coupled to the second gearbox 15 via a clutch 20.
  • the coupling 20 is a relative movement, in particular the relative rotation between the planetary gear 9 and the second differential gear 8 controllable.
  • the clutch 20 may permit or prevent such relative rotation between the planetary gear 9 and the second differential 8.
  • the latter is a rigid coupling between the planetary gear 9 and the second differential gear. 8
  • the third drive unit 3 is attached to the second gear tray 15 opposite to the second drive unit 2.
  • the third drive unit shaft 18 is connected on the one hand to the third drive unit 3, on the other hand releasably coupled to the gear 61 of the second differential gear 8 by means of a switching device 19.
  • the first drive unit 1 is designed as an internal combustion engine
  • the second drive unit 2 and the third drive unit 3 are each designed as electric motors.
  • the electric motor can also act as a generator.
  • a first brake device 10 is in engagement with the first drive unit axis 16.
  • the first brake device 10 is designed as a disc brake according to the prior art, which can influence a rotation of the first drive unit shaft 16.
  • the first brake device 10 may also act as a locking device by blocking rotation of the first drive unit shaft 16.
  • An acceleration of the drive shafts 5, 6 can be effected by the second drive unit 2 and third drive unit designed as an electric drive.
  • the first drive unit 1 is out of operation.
  • the first brake device 10 is used as a locking device, so that not by the second drive unit 2 and the third drive unit 3, the first drive unit 1 is driven at idle.
  • the clutch 20 is set so that a relative rotation between the planetary gear 9 and the second differential gear 8 is prevented.
  • the adjusting device 19 is set so that the kinetic energy applied to the third drive unit shaft 18 by the third drive unit 3 is applied to the second drive shaft 6.
  • a braking of the drive shafts 5.6 can be done with the same circuit of the clutch 20, the first brake device 10 and switching device 9, wherein the second drive unit 2 and the third drive unit 3 act as generators.
  • An acceleration of the drive shafts 5,6 can also be done exclusively by the second drive unit 2.
  • the switching device 19 is open, so that the third drive unit 3 is not coupled to the drive shafts 5, 6.
  • a slowing down of the drive shafts 5,6 can with the same circuit of clutch 20, first brake device 10 and switching device 19 take place, wherein the second drive unit 2 acts as a generator.
  • the drive shafts 5, 6 are accelerated by the first drive unit 1, the second drive unit 2 and the third drive unit 3, the drive shafts are driven with maximum force.
  • the first brake device 10 is open.
  • the clutch 20 prevents a relative rotation between the planetary gear 9 and the second differential gear 8.
  • the switching device 19 allows a power transmission between the third drive unit shaft 18 and the gear 61st
  • a braking of the drive shafts 5.6 can be done with the same circuit of the clutch 20, first brake device 10 and switching device 19, wherein the second drive unit 2 and the third drive unit 3 act as generators.
  • the drive unit 1 also acts as a brake.
  • FIG 3 shows an axiommetric view of the second differential gear 8, the planetary gear 9, the first drive shaft 5, the second drive shaft 6, the gear 60 and the first drive unit shaft 16.
  • the third drive unit 3, not shown in FIG. 3, is fastened to the side 24 of the second gear box 15.
  • the switching device 19 is located on the third drive unit 3 facing surface 23 of the gear 61, by which switching device 19, the engagement of the third drive unit shaft 18 (not shown in Figure 3) with the gear 61 is controllable. Since the third drive unit shaft 18, like the second drive shaft, is arranged on the drive axle 4, this is to be formed as a hollow shaft.
  • FIG. 4 shows, similar to FIG. 3, an axiommetric view of the second differential gear 8, the planetary gear 9, the first drive shaft 5, the second drive shaft 6, the gear 60 and the first drive unit shaft 16.
  • the planetary gear 9 comprises a ring gear 14, two planet gears 21 and a sun gear 12.
  • the planetary gear shaft 22 is not connected to the second gear basket via a in FIG shown coupling 20 which controls a relative rotation between the planetary gear 9 and the second differential gear 8.
  • the Clarinsky gear shaft 12 is formed integrally with the second drive unit shaft 17, which is connected to the second drive unit 2 (not shown in FIG. 4).
  • the second drive unit 2 is fixed by means of the planetary wheel shafts 22 at two Auflagerungsyaken on the planetary gear 9.
  • the ring gear 14 is coupled to the gear 60, which is attached to the first drive unit shaft 16.

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Abstract

Vorrichtung zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer ersten Antriebseinheit (1) und einer zweiten Antriebseinheit (2), umfassend eine Antriebsachse (4), eine auf der Antriebsachse (4) angeordnete erste Antriebswelle (5) und eine auf der Antriebsachse (4) angeordnete zweite Antriebswelle (6), welche erste Antriebswelle (4) und zweite Antriebswelle (5) durch ein zweites Ausgleichsgetriebe (8) gekoppelt sind, wobei die erste Antriebswelle (5) und/oder die zweite Antriebswelle (6) mit der ersten Antriebseinheit (1) und/oder mit der zweiten Antriebseinheit (2) über ein mit dem zweiten Ausgleichsgetriebe (8) gekoppeltes erstes Ausgleichsgetriebe (7) oder ein Planetengetriebe (9) gekoppelt sind.

Description

Vorrichtung zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges mit mehreren Antrieben
Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer ersten Antriebseinheit und einer zweiten Antriebseinheit, umfassend eine Antriebsachse, eine auf der Antriebsachse angeordnete erste Antriebswelle und eine auf der Antriebsachse angeordnete zweite Antriebswelle, welche erste Antriebswelle und zweite Antriebswelle durch ein zweites Ausgleichsgetriebe gekoppelt sind.
In DE102006057857 ist ein Getriebe für einen Hybridantrieb offenbart. Es ist hierin ein zwei Elektroantriebe umfassender Antrieb offenbar, welche Elektroantriebe in Bezugnahme auf ein Ausgleichsgetriebe angeordnet sind. Die hier offenbarte Erfindung stellt sich die Aufgabe eine Vorrichtung für einen Hybridantrieb bereitzustellen, welche sich durch eine stufenlos einstellbare Kombination und Koppelung der Antriebseinheiten und durch einen äußerst geringen Leistungsverlust durch das Getriebe als ein Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung auszeichnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Antriebswelle und/oder die zweite Antriebswelle mit der ersten Antriebseinheit und/oder mit der zweiten Antriebseinheit über ein mit dem zweiten Ausgleichsgetriebe gekoppeltes erstes Ausgleichsgetriebe oder ein Planetengetriebe gekoppelt sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Bereich von Antrieben von Kraftfahrzeugen wie beispielsweise Personenkraftfahrzeugen, Lastkraftfahrzeugen, Zweirädern, Booten und Flugzeugen einsetzbar. Die im folgenden dargelegten Ausführung und Form der Antriebseinheiten richtet sich unter anderen nach dem Verwendungszweck der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Eine im folgenden angeführte Koppelung zweier Elemente des erfindungsgemäßen Getriebes kann mittels Zahnräder, Keilreimen, Kupplungsvorrichtungen oder durch die Ausbildung gemeinsamer Wellen erfolgen. Vorzugsweise ist die Art der Koppelung zweier Elemente so zu wählen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung möglichst kompakt ausgeführt werden kann. Weiters soll sich das Getriebe als ein Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung durch einen möglichst geringen beziehungsweise optimierten Verlustfaktor auszeichnen.
Die Kopplung kann in Abhängigkeit von Weggrößen wie Verschiebung, Geschwindigkeiten oder Kraftgrößen wie übertragenes Moment etc. steuerbar sein.
Das Getriebe als ein Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann Ausgleichsgetriebe, Planetengetriebe und sonstige Vorrichtungen zur Übertragung von kinematischer Energie wie beispielsweise Zahnräder, Kupplungen et cetera zwischen den Getriebeelementen umfassen. Zumindest eine Antriebseinheit aus der ersten Antriebseinheit, der zweiten Antriebseinheit und der (unten erwähnten) dritten Antriebseinheit sind bevorzugt als elektrische Maschinen ausgeführt, welche als Motoren oder als Generatoren betrieben werden können.
Eine der Antriebseinheiten kann als Verbrennungsmotor ausgeführt sein. Bei Koppelung einer Antriebseinheit mit einer Antriebswelle über ein erstes Ausgleichgetriebe ist das erste Ausgleichsgetriebe mit dem zweiten Ausgleichsgetriebe gekoppelt. Diese Koppelung des ersten Ausgleichsgetriebes mit dem zweiten Ausgleichsgetriebe kann durch ein Kupplungsgetriebe, eine Kupplung oder einen Sperrmechanismus nach dem Stand der Technik hergestellt sein, wobei die Koppelung eine Relativbewegung zwischen dem ersten Ausgleichsgetriebe und dem zweiten Ausgleichsgetriebe erlauben kann.
Eine Sonderform der Koppelung des ersten und des zweiten Ausgleichsgetriebes ist der starre Verbund dieser, sodass das erste Ausgleichsgetriebe und das zweite Ausgleichsgetriebe als ein Doppelausgleichgetriebe wirken. Das Doppelausgleichsgetriebe zeichnet sich durch einen optimierten Verlustfaktor aus.
Der Getriebekorb des ersten Ausgleichsgetriebes kann als ein Teil des Getriebekorbes des zweiten Ausgleichsgetriebes ausgebildet sein. Die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit können über das erste Ausgleichsgetriebe gekoppelt sein, wodurch unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten zwischen der ersten Antriebswelle der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebswelle der zweiten Antriebseinheit ausgeglichen werden können.
Bei Ausführung des ersten Ausgleichsgetriebes und des zweiten Ausgleichsgetriebes als ein so genanntes Doppelausgleichsgetriebe (starrer Verbund zwischen dem ersten Ausgleichsgetriebe und dem zweiten Ausgleichsgetriebe) kann der oben beschriebene Effekt des Ausgleichs von Rotationsgeschwindigkeiten der Antriebseinheiten durch das erste Ausgleichsgetriebe und das zweite Ausgleichsgetriebe erfolgen.
Die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit können über das Planetengetriebe gekoppelt sein.
Das Planetengetriebe ist benachbart zu dem zweiten Ausgleichsgetriebe und mit diesem gekoppelt angeordnet. Die Koppelung zwischen dem zweiten Ausgleichsgetriebe und dem Planetengetriebe kann eine Relativbewegung zwischen diesen zulassen oder unterbinden. In einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Getriebes ist die Welle der Planetenräder des Planetengetriebes mit dem Getriebekorb des zweiten Ausgleichsgetriebes relativ verschiebbar, insbesondere rotierbar oder starr gekoppelt. Weiters ist die erste Antriebswelle der ersten Antriebseinheit mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes gekoppelt, während die zweite Antriebseinheit mit dem Hohlrad des Planetengetriebes gekoppelt ist.
Die hier offenbarte Erfindung schließt nicht eine unterschiedliche Rotationsgeschwindigkeiten der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle ausgleichende Koppelung der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebseinheit über das zweite Ausgleichsgetriebe aus. Diese erfolgt insbesondere bei der Koppelung der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebseinheit über das Planetengetriebe. Eine Koppelung der ersten Antriebseinheit mit der ersten Antriebswelle und/oder zweiten Antriebswelle mittels einer ersten Bremsvorrichtung schaltbar ist, welche erste Bremsvorrichtung eine erste Sperrvorrichtung sein kann.
In hierzu analoger Weise ist die Koppelung der zweiten Antriebseinheit und einer dritten Antriebseinheit mittels einer zweiten beziehungsweise dritten Bremsvorrichtung oder Sperrvorrichtung schaltbar.
Durch die Aktivierung oder Deaktivierung einer Bremsvorrichtung oder einer Sperrvorrichtung wird die Rotation einer mit der jeweiligen Antriebseinheit verbundenen Antriebseinheitswelle zugelassen, beeinflusst oder gesperrt. Eine Bremsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die Rotationsgeschwindigkeit der jeweiligen Antriebseinheitswelle oder die erforderliche Energie zur Rotation der jeweiligen Antriebseinheitswelle beeinflusst wird. Eine Sperrvorrichtung lässt eine Rotation der jeweiligen Antriebseinheitswelle zu oder unterbindet diese, sodass die jeweilige Antriebseinheitsachse sich im Stillstand befindet. Die Bremsvorrichtung oder Sperrvorrichtung kann in einem Bereich der Antriebseinheitswelle in unmittelbarer Nähe zur Antriebseinheit angeordnet sein, um eine kompakte Ausführung des erfindungsgemäßen Getriebes zu erlauben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass durch die Schaltung der Antriebseinheiten die Antriebswelle sowohl beschleunigt als auch abgebremst werden kann. Gegebenenfalls kann die erfindungsgemäße Vorrichtung durch nach dem Stand der Technik bekannte Bremsvorrichtung wie beispielsweise auf der Antriebsachse situierte Bremsen ergänzt werden.
Die Schaltung der Antriebseinheit kann erlauben, dass die Antriebseinheiten bei dem jeweiligen optimalen Wirkungsgrad betrieben werden, wobei die Rotationsgeschwindigkeit durch die Kombination der Antriebseinheiten frei wählbar ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine dritte Antriebseinheit umfassen, welche mit dem ersten Ausgleichsgetriebe oder mit dem Planetengetriebe koppelbar ist.
Die dritte Antriebseinheit ist über das zweite Ausgleichsgetriebe mit dem ersten Planetengetriebe koppelbar.
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antrieb und zum Abbremsen von Antriebswellen.
Figur 2, Figur 3 und Figur 4 zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antrieb und zum Abbremsen von Antriebswellen.
In den Figuren wurden folgende Bezugszeichen zur Kennzeichnung der den Bezugszeichen nachstehenden Elemente des erfindungsgemäßen Getriebes verwendet.
1 erste Antriebseinheit
2 zweite Antriebseinheit
3 dritte Antriebseinheit
4 Antriebsachse
5 erste Antriebswelle
6 zweite Antriebswelle
7 erstes Ausgleichsgetriebe
8 zweites Ausgleichsgetriebe
9 Planetengetriebe
10 erste Bremsvorrichtung
11 zweite Bremsvorrichtung
12 Sonnenradwelle
13 Sonnenrad
14 Hohlrad
15 zweiter Getriebekorb
16 erste Antriebseinheitswelle
17 zweite Antriebseinheitswelle
18 dritte Antriebseinheitswelle 19 Schaltvorrichtung
20 Kupplung
21 Planetenrad
22 Planetenradwelle
50-61 Zahnräder
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer ersten Antriebseinheit 1 und einer zweiten Antriebseinheit 2. Die Vorrichtung umfasst eine Antriebsachse 4, eine auf dieser Antriebsachse 4 angeordnete erste Antriebswelle 5 und eine auf dieser Antriebsachse 4 angeordnete zweite Antriebswelle 6. Die erste Antriebswelle 4 und zweite Antriebswelle 5 sind über ein zweites Ausgleichsgetriebe 8 miteinander gekoppelt sind.
Die erste Antriebswelle 5 und die zweite Antriebswelle 6 sind mit der ersten Antriebseinheit 1 und mit der zweiten Antriebseinheit 2 über ein mit dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8 gekoppeltes erstes Ausgleichsgetriebe 7 gekoppelt. Das erste Ausgleichsgetriebe 7 umfasst die Zahnräder 50,51 , welche in Richtung der Antriebsachse 4 unverschieblich, jedoch rotierbar relativ zu der ersten Antriebswelle 5 auf der ersten Antriebswelle 5 gelagert sind. Das Zahnrad 51 ist mit dem zweiten Getriebekorb 15 starr verbunden, sodass das Zahnrad 51 zu dem zweiten Getriebekorb 15 nicht relativ bewegbar, insbesondere nicht rotierbar gelagert ist.
Die Koppelung des ersten Ausgleichsgetriebes 7, im speziellen des Zahnrades 51 mit dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8 ist durch eine Kupplung 20 steuerbar. Mittels der Kupplung 20 ist eine Relativrotation zwischen dem ersten Ausgleichsgetriebe 7 und dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8 steuerbar; die Kupplung 20 kann auch eine Relativrotation zwischen dem ersten Ausgleichsgetriebe 7 und dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8 unterbinden.
An der ersten Antriebswelle 5 ist weiters das Zahnrad 52 unverschieblich, jedoch rotierbar zu der Antriebsachse 4 gelagert. Das Zahnrad 52 umfasst Hohlräume (nicht dargestellt), in welchen die Zahnräder 53,54 angeordnet sind und mittels Wellen unverschieblich zum Zahnrad 52 gelagert sind. Das Zahnrad 52 wirkt somit als erster Getriebekorb des ersten Ausgleichsgetriebes 7.
Die erste Antriebseinheit 1 und die zweite Antriebseinheit 2 sind über das erste Ausgleichsgetriebe 7 und das zweite Ausgleichsgetriebe 8 gekoppelt. Das Zahnrad 55 der ersten Antriebseinheitswelle 16, an welcher die erste Antriebseinheit 1 angreift, ist mit dem Zahnrad 52 gekoppelt.
Das Zahnrad 56 ist mit dem Zahnrad 50 des ersten Ausgleichsgetriebes 7 starr verbunden. Es steht in Eingriff mit dem Zahnrad 57, welches wiederum über die zweite Antriebseinheitswelle 16 mit der zweiten Antriebseinheit 2 gekoppelt ist. Durch die oben beschriebene Koppelung und den oben beschriebenen Verbund von Zahnrädern ist die erste Antriebswelle 5 und die zweite Antriebswelle 6 mit der ersten Antriebseinheit 1 und der zweiten Antriebseinheit 2 verbunden.
Die Koppelung der ersten Antriebseinheit 1 mit der ersten Antriebswelle 5 und der zweiten Antriebswelle 6 ist mittels einer ersten Bremsvorrichtung 10 schaltbar. Die Koppelung der zweiten Antriebseinheit 2 mit der ersten Antriebswelle 5 und der zweiten Antriebswelle 6 ist mittels der zweiten Bremsvorrichtung 11 schaltbar. Die erste Bremsvorrichtung 10 wirkt auf die erste Antriebseinheitswelle 16, die zweite Bremsvorrichtung 11 auf die zweite Antriebseinheitswelle 17.
Die erste Bremsvorrichtung 10 und die zweite Bremsvorrichtung 11 ist so ausgeführt, dass eine Rotation der jeweiligen Antriebseinheitswelle unterbunden werden kann, und die Bremsvorrichtungen somit als Sperrvorrichtungen wirken.
Anhand der folgenden Anwendungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Schaltung der Antriebseinheiten mittels der ersten Bremsvorrichtung 10 und der zweiten Bremsvorrichtung 11 veranschaulicht. Die Anwendungsbeispiele basieren auf der Ausführung der ersten Antriebseinheit 1 als Verbrennungsmotor, der zweiten Antriebseinheit 2 als Elektromotor, welcher auch als Generator betrieben werden kann. Die dritte Antriebseinheit 3 ist ebenfalls ein Elektromotor beziehungsweise kann als Generator wirken. Bei Beschleunigung der ersten Antriebswelle 5 und der zweiten Antriebswelle 6 durch die zweite Antriebseinheit 2 ist die erste Antriebseinheit 1 nicht in Betrieb. Hierzu blockiert die erste Bremsvorrichtung 10 eine Rotation der ersten Antriebseinheitswelle 15, damit die erste Antriebseinheit 1 nicht als Bremse wirkt. Die zweite Bremsvorrichtung 11 steht in keinem Eingriff zu der zweiten Antriebseinheitswelle 17, sodass die Rotation der zweiten Antriebseinheitswelle 17 nicht beeinflusst wird. Dieser Anwendungsfall betrifft die Beschleunigung der Antriebswellen 5,6 durch einen Elektromotor. Die Kupplung 20 unterbindet eine Relativrotation zwischen dem ersten Ausgleichsgetriebe 7 und dem zweiten Ausgleichsgetriebe s.
Bei Beschleunigung der ersten Antriebswelle 5 und der zweiten Antriebswelle 6 durch die erste Antriebseinheit 1 und die zweite Antriebseinheit 2 stehen die erste Bremsvorrichtung 10 und die zweite Bremsvorrichtung 11 in keinem Eingriff mit der jeweiligen Antriebseinheitswelle 16,17. Dieser Anwendungsfall betrifft die Beschleunigung der Antriebswellen 5,6 mit maximaler Kraft durch die zweite Antriebseinheit 2.
Alternativ zu der Beschleunigung durch die zweite Antriebseinheit 2 kann der Antrieb der Antriebswelle 5,6 durch die dritte Antriebseinheit 3 erfolgen, welche wobei hierzu die Schaltvorrichtung 19 so gestellt ist, dass das an der dritten Antriebseinheitswelle 18 angebrachte Zahnrad 18 mit dem an zweiten Getriebekorb angebrachten Zahnrad 59 in Eingriff steht. Die Kupplung 20 gestattet hierbei eine Relativrotation zwischen dem ersten Ausgleichsgetriebe 7 und dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8, sodass durch die dritte Antriebseinheit 3 im wesentlichen die Antriebsachsen 5,6 und das zweite Ausgleichsgetriebe 8, nicht jedoch des ersten Ausgleichsgetriebes 7, der damit in Kopplung stehenden Zahnräder und Antriebseinheitswellen 16,17 antreibt.
Das Starten der als Verbrennungsmotor ausgebildeten ersten Antriebseinheit kann durch eine durch die zweite Antriebseinheit 2 hervorgerufene Rotation der ersten Antriebseinheitswelle 16 erfolgen. Hierzu wirkt die zweite Bremsvorrichtung 11 als zweite Sperrvorrichtung gegen eine Rotation der zweiten Antriebseinheitswelle 17. Die erste Bremsvorrichtung 10 ist offen. Fakultativ können Bremsvorrichtungen, welche eine Rotation der Antriebsachsen 5,6 unterbinden, im Eingriff stehen und eine Rotation der Antriebsachsen unterbinden.
Das Bremsen (negative Beschleunigung) der Antriebswellen erfolgt durch die Verwendung der als Elektromotor ausgebildete zweiten Antriebseinheit 2, wobei der Elektromotor als Generator wirkt. Die zweite Bremsvorrichtung 11 steht in Abhängigkeit der gewünschten Bremsleistung der zweiten Antriebseinheit 2 im Eingriff mit der zweiten Antriebseinheitswelle 17. Die Höhe des Eingriffes der nach dem Stand der Technik von Bremsvorrichtungen ausgebildeten zweiten Bremsvorrichtung 11 ist durch das Anpressen von Bremsklötzen an eine Bremsscheibe steuerbar.
Die erste Bremsvorrichtung 10 wirkt als erste Sperrvorrichtung, damit die erste Antriebseinheit 1 nicht als Bremse wirkt und somit kinematische Energie durch den Leerlauf des Verbrennungsmotors vernichtet wird.
Das Bremsen der Antriebswellen 5,6 kann auch durch die dritte Antriebseinheit 3 erfolgen, welche anstelle der zweiten Antriebseinheit 2 oder in Kombination mit dieser mit den Antriebswellen 5,6 gekoppelt ist.
Bei einem Bewegungszustand des Kraftfahrzeuges, in welchem keine Antriebsleistung zum Antrieb des Kraftfahrzeuges notwenig ist, kann das erste Ausgleichsgetriebe 7 vom zweiten Ausgleichsgetriebe 8 entkoppelt werden. Die erste Antriebseinheit 1 treibt somit die zweite Antriebseinheit 2 an, welche als Generator wirkt.
Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 3 und Figur 4 zeigen Detailansichten der Koppelung des zweiten Ausgleichsgetriebes 8 und des Planetengetriebes 9. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer ersten Antriebseinheit 1 , einer zweiten Antriebseinheit 2 und einer dritten Antriebseinheit 3. Die Vorrichtung umfasst eine Antriebsachse 4, eine auf der Antriebsachse 4 angeordnete erste Antriebswelle 5 und eine auf der Antriebsachse 4 angeordnete zweite Antriebswelle 6, welche erste Antriebswelle 5 und zweite Antriebswelle 6 durch ein zweites Ausgleichsgetriebe 8 gekoppelt sind.
Auf der ersten Antriebswelle 5 ist das Zahnrad 62 des zweiten Ausgleichsgetriebes 8, auf der zweiten Antriebswelle 6 ist das Zahnrad 61 angebracht.
Die erste Antriebswelle 5 und die zweite Antriebswelle 6 sind mit der ersten Antriebseinheit 1 und mit der zweiten Antriebseinheit 2 über ein Planetengetriebe 9 gekoppelt sind. Die erste Antriebseinheit 1 treibt die erste Antriebseinheitswelle 16 an, auf welcher das Zahnrad 60 angeordnet ist. Das Zahnrad 60 steht in Eingriff mit dem Hohlrad 14 des Plantetengetriebes. Die an der zweiten Antriebseinheit 2 angeschlossene zweite Antriebseinheitswelle 17 ist mit der Sonnenradwelle 12 des Sonnenrades 13 des Plantetengetriebes 9 verbunden. Die in der Figur 3 und Figur 4 axiommetrisch dargestellte Koppelung der ersten Antriebseinheit 1 und der zweiten Antriebseinheit 2 erfolgt über das Planetengetriebe.
Die Planetenräderwellen 22 der Planetenräder 21 des Planetengetriebes 9 sind mit dem zweiten Getriebekorb 15 über eine Kupplung 20 gekoppelt. Durch die Kupplung 20 ist eine Relativbewegung, insbesondere die Relativrotation zwischen dem Planetengetriebe 9 und dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8 steuerbar. Die Kupplung 20 kann eine solche Relativrotation zwischen dem Planetengetriebe 9 und dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8 erlauben oder diese unterbinden. Letzteres ist eine starre Koppelung zwischen dem Planetengetriebe 9 und dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8.
Die dritte Antriebseinheit 3 ist am zweiten Getriebekorb 15 gegenüberliegend zu der zweiten Antriebseinheit 2 angebracht. Die dritte Antriebseinheitswelle 18 ist einerseits an der dritten Antriebseinheit 3 angeschlossen, andererseits am Zahnrad 61 des zweiten Ausgleichsgetriebes 8 mittels eine Schaltvorrichtung 19 lösbar gekoppelt.
Bei der in den Figuren 2 bis 4 dargestellten Ausführungsform ist die erste Antriebseinheit 1 als Verbrennungsmotor, die zweite Antriebseinheit 2 und die dritte Antriebseinheit 3 jeweils als Elektromotor ausgeführt. Der Elektromotor kann auch als Generator wirken. Es steht eine erste Bremsvorrichtung 10 in Eingriff mit der ersten Antriebseinheitsachse 16. Die erste Bremsvorrichtung 10 ist als Scheibenbremse nach dem Stand der Technik ausgeführt, welche eine Rotation der ersten Antriebseinheitswelle 16 beeinflussen kann. Die erste Bremsvorrichtung 10 kann auch als Sperrvorrichtung wirken, indem eine Rotation der ersten Antriebseinheitswelle 16 blockiert wird.
Im folgenden sind Anwendungsbeispiele der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeführt, anhand welcher Anwendungsbeispiele die Schaltung der Kupplung 20, der ersten Bremsvorrichtung 10 und der Schaltvorrichtung 19 veranschaulicht wird.
Eine Beschleunigung der Antriebswellen 5,6 kann durch die als Elektroantrieb ausgebildeten zweite Antriebseinheit 2 und dritte Antriebeinheit erfolgen. Hierbei ist die erste Antriebseinheit 1 außer Betrieb. Die erste Bremsvorrichtung 10 wird als Sperrvorrichtung, damit nicht durch die zweite Antriebseinheit 2 und die dritte Antriebseinheit 3 die erste Antriebseinheit 1 im Leerlauf angetrieben wird.
Die Kupplung 20 ist so gestellt, dass eine Relativrotation zwischen dem Planetengetriebe 9 und dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8 unterbunden ist. Die Stellvorrichtung 19 ist so gestellt, dass die auf durch die dritte Antriebseinheit 3 auf die dritte Antriebseinheitswelle 18 aufgebrachte kinetische Energie auf die zweite Antriebswelle 6 aufgebracht wird.
Eine Abbremsen der Antriebswellen 5,6 kann bei gleicher Schaltung von Kupplung 20, erster Bremsvorrichtung 10 und Schaltvorrichtung 9 erfolgen, wobei die zweite Antriebseinheit 2 und die dritte Antriebseinheit 3 als Generatoren wirken.
Eine Beschleunigung der Antriebswellen 5,6 kann auch ausschließlich durch die zweite Antriebseinheit 2 erfolgen. Im Unterschied zu obigen Anwendungsbeispiel die Schaltvorrichtung 19 offen, sodass die dritte Antriebseinheit 3 nicht mit den Antriebswellen 5,6 gekoppelt ist.
Eine Abbremsen der Antriebswellen 5,6 kann bei gleicher Schaltung von Kupplung 20, erster Bremsvorrichtung 10 und Schaltvorrichtung 19 erfolgen, wobei die zweite Antriebseinheit 2 als Generator wirkt.
Bei Beschleunigung der Antriebswellen 5,6 durch die erste Antriebseinheit 1 , die zweite Antriebseinheit 2 und die dritte Antriebseinheit 3 werden die Antriebswellen mit maximaler Kraft angetrieben. Hierzu ist die erste Bremsvorrichtung 10 offen. Die Kupplung 20 unterbindet eine Relativrotation zwischen dem Planetengetriebe 9 und dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8. Die Schaltvorrichtung 19 erlaubt eine Kraftübertragung zwischen dritter Antriebseinheitswelle 18 und dem Zahnrad 61.
Eine Abbremsen der Antriebswellen 5,6 kann bei gleicher Schaltung von Kupplung 20, erster Bremsvorrichtung 10 und Schaltvorrichtung 19 erfolgen, wobei die zweite Antriebseinheit 2 und die dritte Antriebseinheit 3 als Generatoren wirken. Die Antriebseinheit 1 wirkt ebenso als Bremse.
Figur 3 zeigt eine axiommetrische Ansicht des zweiten Ausgleichsgetriebes 8, des Planetengetriebes 9, der ersten Antriebswelle 5, der zweiten Antriebswelle 6, des Zahnrades 60 und der ersten Antriebseinheitswelle 16.
Die in Figur 3 nicht dargestellte dritte Antriebseinheit 3 ist an der Seite 24 des zweiten Getriebekorbes 15 befestigt. Die Schaltvorrichtung 19 befindet sich an der der dritten Antriebseinheit 3 zugewendeten Oberfläche 23 des Zahnrades 61 , durch welche Schaltvorrichtung 19 der Eingriff der dritten Antriebseinheitswelle 18 (in Figur 3 nicht dargestellt) mit dem Zahnrad 61 steuerbar ist. Da die dritte Antriebseinheitswelle 18 wie die zweite Antriebswelle auf der Antriebsachse 4 angeordnet ist, ist diese als Hohlwelle auszubilden.
Figur 4 zeigt ähnlich zu Figur 3 eine axiommetrische Ansicht des zweiten Ausgleichsgetriebes 8, des Planetengetriebes 9, der ersten Antriebswelle 5, der zweiten Antriebswelle 6, des Zahnrades 60 und der ersten Antriebseinheitswelle 16.
Das Planetengetriebe 9 umfasst ein Hohlrad 14, zwei Planetenräder 21 und ein Sonnenrad 12.
Die Planentenradwelle 22 ist mit dem zweiten Getriebekorb über eine in Figur 4 nicht dargestellte Kupplung 20 gekoppelt, welche eine Relativrotation zwischen Planetengetriebe 9 und dem zweiten Ausgleichsgetriebe 8 steuert.
Da die Sonnenradwelle 12 des Sonnenrades 13 wie die erste Antriebswelle 5 auf der Antriebsachse 4 angeordnet ist, ist diese als Hohlwelle auszuführen. Die Sonnenradwelle 12 ist einstückig mit der zweiten Antriebseinheitswelle 17 ausgeführt, welche an der zweiten Antriebseinheit 2 (in Figur 4 nicht dargestellt) angeschlossen ist. Die zweite Antriebseinheit 2 ist mittels der Planeten radwellen 22 an zwei Auflagerungspunkten am Planetengetriebe 9 befestigt.
Das Hohlrad 14 ist mit dem Zahnrad 60 gekoppelt, welches an der ersten Antriebseinheitswelle 16 angebracht ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges mit einer ersten Antriebseinheit (1) und einer zweiten Antriebseinheit (2), umfassend zumindest eine Antriebsachse (4), eine auf der Antriebsachse (4) angeordnete erste Antriebswelle (5) und eine auf der Antriebsachse (4) angeordnete zweite Antriebswelle (6), welche erste Antriebswelle (5) und zweite Antriebswelle (6) durch ein zweites Ausgleichsgetriebe (8) gekoppelt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Antriebswelle (5) und/oder die zweite Antriebswelle (6) mit der ersten Antriebseinheit (1) und/oder mit der zweiten Antriebseinheit (2) über ein mit dem zweiten Ausgleichsgetriebe (8) gekoppeltes erstes Ausgleichsgetriebe (7) oder ein Planetengetriebe (9) gekoppelt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (1) und die zweite Antriebseinheit (2) über das erste Ausgleichsgetriebe (7) gekoppelt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (1) und die zweite Antriebseinheit (2) über das Planetengetriebe (9) gekoppelt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelung der ersten Antriebseinheit (1) mit der ersten Antriebswelle (5) und der zweiten Antriebswelle (6) mittels einer ersten Bremsvorrichtung (10) schaltbar ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelung der zweiten Antriebseinheit (2) mit der ersten Antriebswelle (5) und der zweiten Antriebswelle (6) mittels einer zweiten Bremsvorrichtung (11) schaltbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bremsvorrichtung (10) und die zweite Bremsvorrichtung (11) eine erste Sperrvorrichtung beziehungsweise eine zweite Sperrvorrichtung ist.
7 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Antriebseinheit (3) mit dem zweiten Ausgleichsgetriebe (8) koppelbar ist.
8 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Antriebseinheit (3) über das zweite Ausgleichsgetriebe (8) mit dem ersten Planetengetriebe (9) koppelbar ist.
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