AT512935B1 - Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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AT512935B1 ATA50122/2012A AT501222012A AT512935B1 AT 512935 B1 AT512935 B1 AT 512935B1 AT 501222012 A AT501222012 A AT 501222012A AT 512935 B1 AT512935 B1 AT 512935B1
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Abstract

Diese Antriebseinheit ist vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug einsetzbar, das eine Brennkraftmaschine, eine Kupplung und ein Getriebesystem umfasst, wobei zwischen Kupplung und Getriebesystem ein Planetengetriebe vorgesehen Ist. Zur Optimierung dieser Antriebseinheit weist das Planetengetriebe einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz auf, die einerseits mit einem ersten Antriebselement der Kupplung und andererseits mit einem zweiten Antriebselement des Planetengetriebes zusammenwirken, dergestalt, dass die Kupplung (5) des Getriebesystems (6) durch eine Doppelkupplung (20) eines Doppelkupplungsgetriebes (19) gebildet wird, die mit einem eine erste innere Abtriebswelle (25) und eine zweite äußere Abtriebswelle (26) aufweisenden Abtriebswellensystem (27) versehen ist, wobei das Sonnenrad (15) mit der inneren Abtriebswelle (25) fest verbunden ist und ein Planetenträger (30) des Planetengetriebes (8) mit der zweiten äußeren Abtriebswelle (26) in Wirkverbindung steht.

Description

österreichisches Patentamt AT512 935B1 2013-12-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Es ist ein Doppelkupplungsgetriebe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit einem Hybridantrieb bekannt, WO 2007/042109 A1. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst zwei Kupplungen und zwei Getriebeeingangswellen, denen jeweils eine Triebwelle zugeordnet ist. Die Trieb-wellen sind Teil von zwei parallelen Getrieben mit verschiedenen Gangstufen. Zwischen den Kupplungen und den Getrieben ist eine Elektromaschine vorgesehen, die als Elektromotor und/oder Generator wirksam und mit den Getriebeeingangswellen verbindbar ist. Und die Elektromaschine ist über ein zusätzliches Getriebe mit der ersten und der zweiten Getriebeeingangswelle koppelbar. Das zusätzliche Getriebe ist als Planetengetriebe ausgeführt.
[0003] Die US 7,150,698 B2 befasst sich mit einem Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, bei dem eine Brennkraftmaschine mit einer Getriebeeinheit zusammenwirkt. Dabei beeinflusst eine Abtriebswelle der Brennkraftmaschine unter Vermittlung eines Stirnräder aufweisenden Zahnradgetriebes eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle. Zwischen erster Eingangswelle sowie zweiter Eingangswelle und Stirnrädern des Getriebes sind schaltbare Kupplungen wirksam. Und in die Eingangswellen sind Elektromotoren geschaltet, wobei Verlängerungswellen nach den Elektromotoren mit Schaltgetrieben in Wirkverbindung stehen. Mittels der Schaltgetriebe wird Leistung auf Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs übertragen.
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug zu konzipieren, die eine Brennkraftmaschine, eine Kupplung, ein Getriebesystem und ein Planetengetriebe umfasst so zu gestalten, dass sie sich durch kompakte Bauweise und gute Funktion auszeichnet. Dabei sollten mit dem Planetengetriebe in Verbindung mit einem Elektromotor und dem Getriebesystem mehrere technische Aufgaben der Antriebseinheit realisierbar sein.
[0005] Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
[0006] Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass das Planetengetriebe mit dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz, gelagert an dem gemeinsamen Planetenträger, leicht mit vertretbarem Raumanspruch in die Antriebseinheit integrierbar ist. Dabei wirken der erste Planetenradsatz und der zweite Planetenradsatz auf vorbildliche Weise mit dem ersten Antriebselement der Kupplung und dem zweiten Antriebselement des Planetengetriebes zusammen, das bspw. den Elektromotor beeinflusst. Die Umsetzung des Planetengetriebes wird dadurch begünstigt, dass die ersten Planetenräder des ersten Planetenradsatzes auf dem ersten Kreisumfang liegen, dessen erster Durchmesser kleiner ist als der zweite Durchmesser des zweiten Kreisumfangs, auf dem die zweiten Planetenräder des zweiten Planetenradsatzes angeordnet sind. Dabei ist hervorzuheben, dass die ersten Planetenräder einerseits mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes und andererseits mit den zweiten Planetenrädern kämmen, welche zweiten Planetenräder gezielt zum einen mit den ersten Planetenrädern und zum anderen mit dem Hohlrad des Planetengetriebes kämmen. Eine Maßstäbe setzende Konstruktion der Antriebseinheit wird dadurch erreicht, dass das Hohlrad von dem Elektromotor umgeben wird, der in Verbindung mit dem Planetengetriebe z.B als Generator, Starter, Synchronisierungseinrichtung und Leistungsunterstützer -Booster- wirkt. Der Einsatz der Doppelkupplung, die das Abtriebswellensystem mit der inneren Abtriebswelle und der äußeren Abtriebswelle umfasst, ermöglicht es aufwandsarm, das Sonnenrad mit der inneren Abtriebswelle und den Planetenträger mit der äußeren Abtriebswelle zu verbinden. Anordnung, Ausbildung und Auslegung der Doppelkupplung und des Planetengetriebes mit erstem und zweitem Planetenradsatz stellen eine funktionsgerechte Synchronisation der Getriebewellen der beiden Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes sicher. Und darüber hinaus wird auch noch erreicht: 1 /6 österreichisches Patentamt AT512 935 B1 2013-12-15 [0007] · Eine Drehrichtungsumkehr -Nulldurchgang der Drehzahl des Elektromotors- wird vermieden, [0008] · Die Drehzahlspreizung des Elektromotors wird reduziert, will heißen die Drehzahldif ferenz des Elektromotors -Start bis Ende Synchronisierung- liegt zwischen der Drehzahldifferenz der beiden zu synchronisierenden Getriebewellen, [0009] · Der Elektromotor dreht stets in die gleiche Richtung, und er arbeitet motorisch oder generatorisch. Dadurch sind drehrichtungsdefinierte Komponenten, wie z.B. Klimakompressor an der Antriebseinheit mit dem Elektromotor koppelbar.
[0010] In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher erläutert wird.
[0011] Es zeigen [0012] Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Antriebseinheit eines Kraftfahr zeugs, [0013] Fig. 2 einen schematischen Schnitt nach der Linie ll-ll der Fig. 1.
[0014] Eine Antriebseinheit 1, die in ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug einbaubar ist, setzt sich aus einer Brennkraftmaschine 2 der Hubkolbenbauart mit bspw. zwei Zylindern 3 und 4, einer Kupplung 5 und einem Getriebesystem 6 zusammen. Brennkraftmaschine 2, Kupplung 5 und Getriebesystem 6 sind miteinander verblockt. Die Brennkraftmaschine 2 wirkt mittels einer Verbindungswelle 7 auf die Kupplung 5 ein, welche Verbindungswelle eine axiale Verlängerung einer nicht dargestellten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 2 bildet.
[0015] Zwischen Kupplung 5 und Getriebesystem 6 ist ein Planetengetriebe 8 vorgesehen. Das Planetengetriebe 8 umfasst einen ersten Planetenradsatz 9 und einen zweiten Planetenradsatz 10, die einerseits mit einem Antriebselement 11 der Kupplung 5 und andererseits mit einem Antriebselement 12 des Planetengetriebes 8 Zusammenwirken.
[0016] Erste Planetenräder 13 des ersten Planetenradsatzes 9 liegen auf einem ersten Kreisumfang Kul, dessen erster Durchmesser Dul kleiner ist, als ein zweiter Durchmesser Dull eines zweiten Kreisumfangs Kuli, auf dem zweite Planetenräder 14 des zweiten Planetenradsatzes 10 angeordnet sind. In Fig. 2 ist lediglich ein erstes Planetenrad 13 des ersten Planetenradsatzes 9 bzw. ein zweites Planetenrad 14 des zweiten Planetenradsatzes 10 dargestellt. Die Planetenräder 13 und 14 sind mit Außenverzahnungen versehen. Bei der konstruktiven Umsetzung des Planetengetriebes 8 besteht die Möglichkeit, dass pro Radsatz mindestens zwei Planetenräder eingesetzt werden.
[0017] Die ersten Planetenräder 13 des ersten Planetenradsatzes 9 kämmen einerseits mit einem eine Außenverzahnung besitzenden Sonnenrad 15 des Planetengetriebes 8 und andererseits mit den zweiten Planetenrädern 14 des zweiten Planetenradsatzes 10. Und die zweiten Planetenräder 14 des zweiten Planetenradsatzes 10 arbeiten zum einen mit den ersten Planetenrädern 13 zusammen, und sie kämmen zum anderen mit einem eine Innenverzahnung umfassenden Hohlrad 16 des Planetengetriebes 8. Das Hohlrad 16 des Planetengetriebes 8 wird von einem Elektromotor 17 umgeben. Ein Rotor 18 des Elektromotors 17 ist mit dem Hohlrad 16 des Planetengetriebes 8 drehfest verbunden.
[0018] Das Getriebesystem 6 ist als Doppelkupplungsgetriebe 19 ausgebildet, das neben einer Doppelkupplung 20 ein erstes Teilgetriebe 21 mit einer ersten Getriebewelle 22 und ein zweites Teilgetriebe 23 mit einer zweiten Getriebewelle 24 aufweist. Die Getriebewellen 22 und 24 tragen Zahnräder für verschiedene schaltbare Gänge des Doppelkupplungsgetriebes 19.
[0019] Die Doppelkupplung 20 besitzt eine erste innere Abtriebswelle 25 und eine zweite äußere die erste innere Abtriebswelle 25 umgebende Abtriebswelle 26. Die erste innere Abtriebswelle 25 trägt das Sonnenrad 15 des Planetengetriebes 8, welches Sonnenrad 15 in Wirkverbindung mit den ersten Planetenrädern 13 steht. Die ersten Planetenräder 13 und die zweiten Planetenräder 14 rotieren um Lagerzapfen 28 und 29 eines Planetenträgers 30 des Planeten- 2/6 österreichisches Patentamt AT512 935 B1 2013-12-15 getriebes 8.
[0020] Durch die Konstruktion, bestehend aus Planetengetriebe 8 mit erstem Planetenradsatz 9 und zweitem Planetenradsatz 10, Elektromotor 17, Doppelkupplungsgetriebe 19 mit Doppelkupplung 20, sind folgende Funktionen und Eigenschaften der Antriebseinheit realisierbar: [0021] · Synchronisation der Getriebewellen 22 und 24 des ersten Teilgetriebes 21 bzw. zweiten Teilgetriebes 23.
[0022] · Eine Drehrichtungsumkehr -Nulldurchgang der Drehzahl des Elektromotors 17- wird vermieden.
[0023] · Die Drehzahlspreizung des Elektromotors 17 wird reduziert, will heißen die Drehzahl differenz des Elektromotors 17 -Start bis Ende Synchronisierung- liegt zwischen der Drehzahldifferenz der beiden zu synchronisierenden Getriebewellen 22 und 24, [0024] · Der Elektromotor 17 dreht stets in die gleiche Richtung, und er arbeitet motorisch oder generatorisch. Dadurch sind drehrichtungsdefinierte Komponenten, wie z.B. Klimakompressor der Antriebseinheit 1 mit dem Elektromotor 17 koppelbar. 3/6

Claims (6)

  1. österreichisches Patentamt AT512 935B1 2013-12-15 Patentansprüche 1. Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, die eine Brennkraftmaschine (2), eine Doppelkupplung (20) und ein Doppelkupplungsgetriebe (19) umfasst, wobei zwischen Doppelkupplung (20) und Doppelkupplungsgetriebe (19) ein Planetengetriebe (8) vorgesehen ist, wobei die Doppelkupplung (20) mit einem eine erste Abtriebswelle (25) und eine zweite Abtriebswelle (26) aufweisenden Abtriebswellensystem (27) versehen ist, wobei ein erstes Element des Planetengetriebes (8), insbesondere ein Sonnenrad (15), mit der ersten Abtriebswelle (25) fest verbunden ist und zweites Element des Planetengetriebes (8), insbesondere ein Planetenträger (30), mit der zweiten Abtriebswelle (26) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (8) einen ersten Planetenradsatz (9) und einen zweiten Planetenradsatz (10) aufweist, wobei die Planetenräder (13) des ersten Planetenradsatzes (9) mit dem ersten Element des Planetengetriebes (8) und den Planetenrädern (14) des zweiten Planetenradsatzes (10) kämmen und die Planetenräder (14) des zweiten Planetenradsatzes (10) zusätzlich mit einem dritten Element des Planetengetriebes (8), insbesondere einem Hohlrad (16) kämmen.
  2. 2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erste Planetenräder (13) des ersten Planetenradsatzes (9) auf einem ersten Kreisumfang (Kul) liegen, dessen erster Durchmesser (Dul) kleiner ist als ein zweiter Durchmesser (Dull) eines zweiten Kreisumfangs (Kuli), auf dem zweite Planetenräder (14) des zweiten Planetenradsatzes (10) angeordnet sind.
  3. 3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (16) von einem Elektromotor (17) umgeben wird, der z.B. als Generator; Starter; Leistungsunterstützer oder dgl. wirkt.
  4. 4. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (16) des Planetengetriebes (8) mit einem Rotor (18) des Elektromotors (17) in Wirkverbindung steht.
  5. 5. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (30) mit Lagerzapfen (28 und 29) für die ersten Planetenräder (13) und die zweiten Planetenräder (14) versehen ist.
  6. 6. Antriebseinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Konstruktion, bestehend aus Planetengetriebe (8) mit erstem Planetenradsatz (9) und zweitem Planetenradsatz (10), Elektromotor (17), Doppelkupplungsgetriebe (19) mit Doppelkupplung (20), folgende Funktionen und Eigenschaften der Antriebseinheit (1) realisierbar sind: • Synchronisation der Getriebewellen (22 und 24) des ersten Teilgetriebes (21 bzw. zweiten Teilgetriebes 32), • eine Drehrichtungsumkehr -Nulldurchgang der Drehzahl des Elektromotors (17)- wird vermieden, • die Drehzahlspreizung des Elektromotors (17) wird reduziert, dergestalt, dass die Drehzahldifferenz des Elektromotors (17) -Start bis Ende Synchronisierung- zwischen der Drehzahldifferenz der beiden zu synchronisierenden Getriebewellen (22 und 24) liegt, und • der Elektromotor (17) dreht stets in die gleiche Richtung, und er arbeitet motorisch oder generatorisch, dergestalt, dass drehrichtungsdefinierte Komponenten, wie z.B. Klimakompressor an Antriebseinheit (1) mit dem Elektromotor (17) koppelbar sind. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 4/6
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