DE10160267A1 - Antriebsstrang für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Antriebsstrang für Kraftfahrzeuge

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebsstrang für Kraftfahrzeuge, enthaltend eine Motorabtriebswelle eines Fahrantriebsmotors, ein Getriebe, das längs einer theoretischen axialen Mittellinie axial zur Motorabtriebswelle angeordnet ist und eine elektrische Maschine, die mit dem Getriebe des Fahrantriebsmotors antriebsmäßig verbunden oder verbindbar ist, wobei die elektrische Maschine fahrantriebsfern im Kraftfluß hinter dem Getriebe angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aus der DE 199 05 366 C2 ist ein gattungsgemäßer Hybridantrieb bekannt. Sie zeigt eine Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, welcher durch eine Kupplung mit einer axial dazu angeordneten Getriebeeingangswelle drehmomentübertragend verbindbar ist. In der Antriebsverbindung zwischen der Kurbelwelle und dem Primärteil der Kupplung ist ein Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet. Die einzige dort gezeigte elektrische Maschine ist ein Innenläufer, bei dem der Rotor radial innerhalb eines Stators angeordnet ist. Der Rotor der elektrischen Maschine ist, mit Bezug auf die Fahrantriebsmotor- Kraftübertragungsrichtung des Torsionsschwingungsdämpfers, vor dem Torsionsschwingungsdämpfer mit der Kurbelwelle drehmomentübertragend verbunden.
  • Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einem Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine dieser Art Kosten und Bauraum einzusparen und gleichzeitig einen guten Wirkungsgrad der Antriebsübertragung zu erzielen.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Anordnung ohne größere Änderungen des Antriebsstranges in verschiedene Fahrzeugtypen integrierbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß die erfindungsgemäße Lösung auch für allradangetriebene Fahrzeuge geeignet ist. Besonders günstig ist hierbei, daß vorhandene serienmäßige Getriebe lediglich bezüglich des Gehäuses geringe Änderungen erfahren, aber ansonsten üblicherweise kostenträchtige Innenteile gleich bleiben können.
  • Weitere Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung und den weiteren Ansprüchen enthalten.
  • Die Erfindung ist anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
  • Fig. 1 einen axialen Halbschnitt eines bevorzugten Antriebsstrangs gemäß der Erfindung und
  • Fig. 2 einen axialen Halbschnitt einer bevorzugten Anordnung für ein Fahrzeug mit Vierradantrieb.
  • Die elektrische Maschine kann als Starter zum Starten eines Verbrennungsmotors, als Fahrantrieb zum Antrieb des Kraftfahrzeuges mit oder ohne dem Verbrennungsmotor (Hybridantrieb), und/oder als Generator zur Stromerzeugung ausgebildet sein. Die Motorabtriebswelle kann die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors oder eines anderen Motors oder eine dieser nachgeordnete, von ihr antreibbare Welle sein. Die Getriebeantriebswelle kann eine Getriebeeingangswelle oder eine ihr antriebsmäßig vorgeordnete Welle des Fahrantriebsgetriebes sein. Eine besonders kompakte Bauweise ergibt sich, wenn sie die Getriebeeingangswelle ist und die Motorabtriebswelle die Kurbelwelle ist.
  • Der in Fig. 1 gezeigte Antriebsstrang nach der Erfindung für Kraftfahrzeuge enthält eine Motorabtriebswelle, vorzugsweise eine Kurbelwelle, eines Fahrantriebsmotors 1, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, und ein Getriebe 2, das längs einer theoretischen axialen Mittellinie M axial zur Motorabtriebswelle angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Getriebe 2 ein Hinterachsgetriebe. Die Getriebeeingangswelle ist mit der Motorabtriebswelle vorzugsweise direkt verbunden.
  • Die über eine Welle 7 miteinander verbundenen Räder 5.1, 5.2 werden vom Fahrantriebsmotor 1 angetrieben und sind mit diesem zumindest mittelbar über ein Differenzial 8 und der Antriebswelle 4 verbunden. Die Räder 5.3, 5.4, die über eine Welle 6 miteinander verbunden sind, sind in diesem Ausführungsbeispiel als nicht angetriebene Räder dargestellt.
  • Eine elektrische Maschine 3 ist erfindungsgemäß mit der Getriebeabtriebswelle verbunden und konzentrisch um die Antriebswelle 4 angeordnet. Dabei ist der Stator der elektrischen Maschine 3 erfindungsgemäß gegenüber dem Getriebegehäuse abgestützt. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine 3 formschlüssig mit dem Gehäuse 2 verbunden.
  • Die elektrische Maschine 3 kann als Außenläufer ausgebildet sein, bei welchem der Rotor radial außerhalb des zugehörigen Stators angeordnet ist. Dadurch ergibt sich bezüglich einer elektrischen Maschine gleichen Außendurchmessers ein größerer Durchmesser für den Rotor und damit ein größeres übertragbares Drehmoment. Die elektrische Maschine 3 kann jedoch auch als Innenläufer ausgebildet sein, bei dem der Stator den Rotor konzentrisch umgibt.
  • Der Stator der elektrischen Maschine 3 ist vorzugsweise durch Schrauben mit dem Getriebe 2 verschraubt. Die Schrauben können . sich durch ein Blechpaket des Stators der elektrischen Maschine 3 erstrecken oder unterhalb davon angeordnet sein.
  • Die elektrische Maschine 3 kann den Fahrantriebsmotor 1 starten und/oder antriebsmäßig unterstützen. Dazu kann das Drehmoment der elektrischen Maschine 3 über das Getriebe 2 auf den Fahrantriebsmotor 1 übertragen werden. Günstig ist, wenn die elektrische Maschine 3 dazu von der Antriebsachse abkoppelbar ist. Weiterhin kann das Fahrzeug auch durch die elektrische Maschine 3 angetrieben werden, insbesondere in Bereichen, wo keine Abgasemissionen erwünscht sind. Dazu wird zweckmäßigerweise das Getriebe 2 auf Leerlauf geschaltet, und das Drehmoment der elektrischen Maschine 3 wird über die Welle 4 auf die Antriebsräder 5.1, 5.2 übertragen. Weiterhin kann die elektrische Maschine 3 als Generator betrieben werden, welcher vorzugsweise einen Energiespeicher, bevorzugt eine Speicherbatterie, auflädt. Als Generator kann die elektrische Maschine 3 auch Bremsenergie in den Energiespeicher zurückspeisen.
  • Der Vorteil der Anordnung ist, daß der Aufbau sich leicht in vorhandene, konventionelle Antriebsstränge integrieren läßt, ohne daß aufwendige Umkonstruktionen notwendig sind. Üblicherweise ist der Bauraum in einem Antriebsstrang weitestgehend ausgenutzt, so daß das Hinzufügen von weiteren Komponenten einen erheblichen Konstruktionsaufwand mit sich bringt. Ebenso werden bereits vorhandene und bereits möglichst optimiert eingebaute Komponenten möglicherweise beeinflusst. Eine weitere Komponente einzupassen erfordert daher einen nennenswerten Kostenaufwand. Gemäß der Erfindung ist es möglich, den vorhandenen Bauraum im Kardantunnel zu nutzen. Dazu ist je nach Baulänge der elektrischen Maschine nur die Länge der Kardanwelle anzupassen. Als besonders günstig zeigt sich hier, daß durch das erfindungsgemäße Antriebspackaging auch der Rohbau eines serienmäßigen Fahrzeugs im wesentlichen gleich bleibt. Damit sinken die Gesamtkosten eines Fahrzeugs, bei dem die erfindungsgemäße Anordnung eingesetzt wird, beträchtlich.
  • In Fig. 2 ist eine Anordnung für eine allradgetriebene Variante des Fahrzeugs angegeben. Gleiche Elemente wie in Fig. 1 sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. In der gezeigten Ausführung sind nunmehr alle vier Räder 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 angetrieben. Längs der theoretischen axialen Mittellinie M axial auf die elektrische Maschine 3 folgend ist ein Verteilergetriebe 9 angeordnet, welches über eine Welle 10 Drehmoment des Fahrantriebsmotors 1 und/oder der elektrischen Maschine 3 auf die Räder 5.3, 5.4 überträgt, wobei die Welle 10 über ein Differenzial 11 auf die Antriebsräder an der Welle 6 wirkt. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine mit dem Gehäuse des Getriebes 2 und dem Gehäuse des Verteilergetriebes 9 formschlüssig verbunden.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Verteilergetriebe 9 zwischen dem Getriebe 2 und der elektrischen Maschine 3 angeordnet, wobei sich der Stator der elektrischen Maschine 3 am Gehäuse des Verteilergetriebes 9 abstützt und das Verteilergetriebe 9 direkt am Getriebe 2 angeflanscht ist. Bevorzugt ist die Verbindung zwischen elektrischer Maschine 3 und dem Verteilergetriebe 9 formschlüssig. Welche der beiden Anordnungen gewählt wird, hängt zweckmäßigerweise vom Packaging des Verteilergetriebes 9 und der möglichen Längen der Kardanwellen ab.

Claims (11)

1. Antriebsstrang für Kraftfahrzeuge, enthaltend eine Motorabtriebswelle eines Fahrantriebsmotors (1), ein Getriebe (2), das längs einer theoretischen axialen Mittellinie (M) axial zur Motorabtriebswelle angeordnet ist und eine elektrische Maschine (3), die mit dem Getriebe (2) des Fahrantriebsmotors (1) antriebsmäßig verbunden oder verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) fahrantriebsfern im Kraftfluß hinter dem Getriebe (2) angeordnet ist.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stator der elektrischen Maschine (3) gegenüber einem Gehäuse (2.2) des Getriebes (2) abgestützt ist.
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) zwischen dem Getriebe (2) und einem Verteilergetriebe (9) angeordnet ist.
4. Antriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) fahrantriebsfern hinter dem Verteilergetriebe (9) angeordnet ist.
5. Antriebsstrang nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) mit dem Getriebe (2) und/oder dem Verteilergetriebe (9) formschlüssig in Kontakt ist.
6. Antriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stator der elektrischen Maschine (3) gegenüber dem Gehäuse eines Verteilergetriebes (9) abgestützt ist.
7. Antriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) als Innenläufer ausgebildet ist.
8. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) zum Starten des Fahrantriebsmotors (1) mit dem Fahrantriebsmotor (1) drehmomentübertragend verbindbar und von der Antriebsachse abkoppelbar ist.
9. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) bei laufendem Fahrantriebsmotor (1) mit einer Getriebeausgangswelle (4) drehmomentübertragend verbindbar ist.
10. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) als Generator betreibbar ist.
11. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (3) mit einem Energiespeicher verbunden ist.
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