DE102006041160A1 - Hybrid drive arrangement for motor vehicle, has internal combustion engine and electrical drive machine, which are rigidly linked with each other by summation gear and operate on common output shaft - Google Patents

Hybrid drive arrangement for motor vehicle, has internal combustion engine and electrical drive machine, which are rigidly linked with each other by summation gear and operate on common output shaft Download PDF

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Abstract

The hybrid drive system has an internal combustion engine (12) and an electrical drive machine (18) and both are rigidly linked with each other by a summation gear and operate on a common output shaft (54). The rotating axis of the power delivery shaft (24) of the internal combustion engine and the electrical drive machine and the summation gear are positioned to be displaced with each other by the arrangement of an intermediate drive (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebsanordnung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to a hybrid drive assembly for motor vehicles according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Hybridantriebsanordnung zeigt beispielsweise die EP 1 092 583 A1 oder die EP 0 817 359 A1 . Während bei der zweitgenannten Schrift zwei eigenständige Elektromotoren (MG1, MG2) als elektrische Antriebsmaschine verwendet sind, beschreibt die erstgenannte Schrift ein elektromagnetisches Getriebe nach Art eines Drehmomentwandlers mit zwei Rotoren, einem mitdrehenden Stator und einem festen Stator als elektrische Antriebsmaschine. Die elektrischen Antriebsmaschinen sind jeweils über ein als Summiergetriebe wirkendes Planetenradgetriebe trieblich mit der ebenfalls antreibenden Brennkraftmaschine und einer gemeinsamen Abtriebswelle verbunden. Zur Erzielung einer ausreichenden Antriebsleistung im elektromotorischen Betrieb sind die elektrischen Antriebsmaschinen relativ voluminös auszulegen, wodurch sich insbesondere bei einem Längseinbau im Kraftfahrzeuge Probleme ergeben können.Such a hybrid drive arrangement shows, for example, the EP 1 092 583 A1 or the EP 0 817 359 A1 , While in the second-mentioned document two independent electric motors (MG1, MG2) are used as electric drive machine, the former document describes an electromagnetic transmission in the manner of a torque converter with two rotors, a rotating stator and a fixed stator as the electric drive machine. The electric drive machines are each connected via a planetary gear acting as a summing gear drivingly with the likewise driving internal combustion engine and a common output shaft. To achieve sufficient drive power in electric motor operation, the electric drive machines are designed to be relatively bulky, which can be problems especially in a longitudinal installation in motor vehicles.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hybridantriebsanordnung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die neben einer baulich kompakten und fertigungstechnisch günstigen Konstruktion größere Freiheitsgrade in der Anpassbarkeit im Kraftfahrzeug, insbesondere bei einem Längseinbau und einer frontseitigen Anordnung, ergibt.task The invention is a hybrid drive assembly of the generic type Kind to suggest, in addition to a structurally compact and manufacturing technology favorable construction greater degrees of freedom in the adaptability in the motor vehicle, especially in a longitudinal installation and a front-side arrangement results.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.These Object is according to the invention with the characterizing Characteristics of claim 1 solved. Advantageous developments The invention can be found in the further claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die Drehachsen der Kraftabgabewelle (Kurbelwelle) der Brennkraftmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine und ggf. eines Summiergetriebes durch die Anordnung eines Zwischentriebes zueinander versetzt positioniert sind. Dies ermöglicht mit relativ einfachen Mitteln, die elektrische Antriebsmaschine mit Summiergetriebe entsprechend den baulichen Gegebenheiten im Kraftfahrzeug gegenüber der Brennkraftmaschine zu verlagern und zusätzlich bei Bedarf auch eine Drehzahlanpassung durch Änderung des Übersetzungsverhältnisses zu bewirken. Das Summiergetriebe kann bauraumgünstig als ein Planetenradgetriebe ausgeführt sein. Damit ergibt sich hier ein Aufbau, bei dem mittels des Zwischentriebes ein den jeweiligen Anforderungen im Hinblick auf den BKU-Einbau und die Längstunnelposition gerecht werdender Versatz der jeweiligen Drehachsen, also z. B. bezogen auf eine Draufsicht oben, unten bzw. seitlich, erzielt werden kann. Das zuvor Gesagte wird hier nur der Einfachkeit halber auf einen Längseinbau bezogen erläutert, gilt jedoch analog auch für einen Quereinbau.According to the invention proposed that the axes of rotation of the power output shaft (crankshaft) of the Internal combustion engine and the electric drive machine and possibly a summation by the arrangement of an intermediate drive are positioned offset to each other. this makes possible with relatively simple means, the electric drive machine with summation gearbox according to the structural conditions in Moving motor vehicle relative to the internal combustion engine and in addition, if necessary, a speed adjustment by changing the translation ratio. The Summing gear can be space-saving than a planetary gear be executed. This results in a structure, at the means of the intermediate drive a the respective requirements in view of the BKU installation and the longitudinal tunneling position fair expectant offset of the respective axes of rotation, ie z. B. based on a top view, bottom or side, can be achieved can. The above is only here for the sake of simplicity explained a longitudinal installation, but applies analogous for a transverse installation.

Der Zwischentrieb kann z. B. ein Kettentrieb mit einer Kette und zwei Kettenräder sein; bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, eine einfache Vorgelegestufe mit zumindest zwei Stirnzahnrädern zu verwenden.Of the Zwischentrieb can z. B. a chain drive with a chain and two Be sprockets; however, it is preferred to a simple counter stage with at least two spur gears to use.

Insbesondere können die Drehachse der elektrischen Antriebsmaschine und des Summiergetriebes bei einem Längseinbau im Kraftfahrzeug seitlich und/oder nach unten versetzt zur Drehachse der Kraftabgabewelle positioniert sein, so dass eine verbesserte Anordnung in einem an die Brennkraftmaschine bzw. den Motorraum anschließenden Längstunnel des Kraftfahrzeuges erzielt wird. Ferner kann ein zwischen der Brennkraftmaschine und der anschließen den elektrischen Antriebsmaschine ggf. angeordnetes Achsdifferenzial näher zur senkrechten Fahrzeugmitte hin positioniert werden.Especially can the axis of rotation of the electric drive machine and the summation in a longitudinal installation in the motor vehicle laterally and / or downwardly offset to the axis of rotation of the power output shaft be positioned so that an improved arrangement in one the internal combustion engine or the engine compartment subsequent longitudinal tunnel of the motor vehicle is achieved. Furthermore, one between the internal combustion engine and connect the electric drive machine possibly arranged Axle differential closer to the vertical center of the vehicle be positioned.

Bei einer Ausführung des Summiergetriebes als Planetenradgetriebe wird ferner vorgeschlagen, dass eine mit dem Zwischentrieb verbundene Eingangswelle und ein Rotor der elektrischen Antriebsmaschine auf das eine Element (Sonnenrad oder Außenrad) des Planetenradgetriebes wirken, dass der zweite Rotor mit dem anderen Element (Außenrad oder Sonnenrad) des Planetengetriebes verbunden ist und dass der Planetenradträger als drittes Element mit einem Abtriebsrad verbunden ist, welches mittel- oder unmittelbar ein Achsdifferenzial des Kraftfahrzeuges antreibt. Das Planetenradgetriebe wirkt somit leistungsverzweigend als Summiergetriebe, wobei die Brennkraftmaschine über den Zwischentrieb und der eine Rotor der elektrischen Antriebsmaschine zusammengeschaltet mit günstigem Wirkungsgrad direkt das Antriebsmoment in das Planetenradgetriebe einleiten.at an embodiment of the summation as planetary gear it is also proposed that one connected to the intermediate drive Input shaft and a rotor of the electric drive machine the one element (sun gear or outer wheel) of the planetary gear act that the second rotor with the other element (outer wheel or Sun gear) of the planetary gear is connected and that the planet carrier is connected as a third element with a driven wheel, which medium or directly drives an axle differential of the motor vehicle. The planetary gear thus acts as a power-splitting summing gear, the internal combustion engine via the intermediate drive and the one rotor of the electric drive machine interconnected with favorable efficiency directly the drive torque in initiate the planetary gear.

Baulich besonders vorteilhaft kann das Abtriebsrad des Planetenradträgers bei einer räumlichen Anordnung des Planetenradgetriebes vor der elektrischen Antriebsmaschine über eine Vorgelegewelle mit zumindest einem Zahnrad bzw. über ein Zwischenrad die Ritzelwelle des Achsdifferenziales antreiben. Alternativ und verbunden mit einer weiteren Übersetzungsanpassung kann die Vorgelegewelle auch über eine weitere Zahnradstufe auf die Ritzelwelle treiben, wobei die miteinander kämmenden Zahnräder auf der Vorgelegewelle und der Ritzelwelle im Wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene mit den Zahnrädern des Zwischentriebes liegen. Daraus resultiert des Weiteren eine baulich besonders kompakte Konstruktion.structural The output gear of the planet carrier can be particularly advantageous in a spatial arrangement of the planetary gear in front of the electric drive machine via a countershaft with at least one gear or via an intermediate the Drive pinion shaft of the axle differential. Alternative and connected with another translation adjustment can the counter-wave also via a further gear stage on the pinion shaft drive, with the meshing gears on the countershaft and the pinion shaft substantially in one uniform rotation plane with the gears of the intermediate drive lie. This results in a structurally particularly compact Construction.

Dabei kann ferner die Drehachse der Vorgelegewelle gegenüber der Drehachse des Planetenradgetriebes und der elektrischen Antriebsmaschine z. B. seitlich versetzt sein, wodurch der vorhandene Bauraum besser ausgenutzt werden kann.In this case, furthermore, the axis of rotation of the countershaft relative to the axis of rotation of the planet wheel gear and the electric drive machine z. B. laterally offset, whereby the existing space can be better utilized.

Des Weiteren kann die eine Abtriebshalbwelle des Achsdifferenziales in Hochachsenrichtung gesehen räumlich unterhalb der Kraftabgabewelle verlaufen und diese vor dem Zwischentrieb kreuzen.Of Furthermore, the one output half-wave of the axle differential Seen in the vertical axis direction spatially below the power output shaft run and cross them before the intermediate drive.

Eine vorteilhafte alternative Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das z. B. in Form eines Planetenradgetriebes ausgebildete Summiergetriebe räumlich hinter der elektrischen Antriebsmaschine angeordnet ist und dass das Abtriebsrad des Planetenradträgers über eine Zahnradstufe die Ritzelwelle des Achsdifferenziales antreibt, wobei die Ritzelwelle am zumindest einen Stator der Antriebsmaschine vorbei nach vorne verläuft und die Drehachse der Kraftabgabewelle in der gleichen Richtung wie die Drehachse der Ritzelwelle zur Drehachse der Antriebsmaschine und des Planetenradgetriebes versetzt positioniert ist.A advantageous alternative development of the invention provides that the z. B. formed in the form of a planetary gear summation gear spatially behind the electric drive machine is arranged and that the output gear of the planet carrier via a Gear stage drives the pinion shaft of the axle differential, wherein the pinion shaft on at least one stator of the prime mover over runs forward and the axis of rotation of the power output shaft in the same direction as the axis of rotation of the pinion shaft to the axis of rotation the drive machine and the planetary gear positioned offset is.

Dabei kann dann die besagte Ritzelwelle in den Hüllkreis zumindest des einen Stators der elektrischen Antriebsmaschine einschneiden, wobei die Statorwicklungen in diesem Bereich unterbrochen sind, während ein radial innenliegendes Hüllrohr aus akustischen Gründen in Umfangsrichtung geschlossen ausgeführt ist. Der Vorschlag ermöglicht zum einen eine Anordnung des Achsdifferenziales näher zur senkrechten Fahrzeugmittelebene bei antriebstechnisch günstiger Auslegung der elektrischen Antriebsmaschine mit radial größtmöglichen Statorumfängen.there can then said pinion shaft in the outer circle, at least of a stator of the electric drive machine, wherein the stator windings are interrupted in this area, while a radially inner cladding of acoustic Ground closed in the circumferential direction is. The proposal allows for an arrangement of the axle differential closer to the vertical vehicle center plane in terms of drive technology favorable design of the electrical Drive machine with radially largest possible Statorumfängen.

Des Weiteren kann eine einen Spindeltrieb aufweisende Verstelleinrichtung zur axialen Verschiebung eines Stators relativ zu den beiden Rotoren der elektrischen Antriebsmaschine in den Hüllkreis des Stators mit entsprechender Unterbrechung der Statorwicklungen einschneiden. Der Stator kann dann vorteilhaft aus zwei halbkreisförmig ausgeführten Statorhälften hergestellt sein, zwischen denen in Umfangsrichtung gesehen die Ritzelwelle und die Versteileinrichtung positioniert sind.Of Furthermore, a spindle drive having an adjusting device for the axial displacement of a stator relative to the two rotors the electric drive machine in the outer circle of Cut in the stator with appropriate interruption of the stator windings. The stator can then advantageously made of two semicircular be executed running stator halves, between those seen in the circumferential direction, the pinion shaft and the adjusting device are positioned.

Die elektrische Antriebsmaschine kann in an sich bekannter Weise durch zwei eigenständige Elektromaschinen mit zwei Rotoren und zwei Statoren oder einem gemeinsamen Stator oder durch ein elektromagnetisches Getriebe mit zwei Rotoren und zumindest einem gemeinsamen axial verschieblichen Stator ausgeführt sein.The electric drive machine can in a conventional manner two independent electric machines with two rotors and two stators or a common stator or by an electromagnetic Transmission with two rotors and at least one common axial slidable stator be executed.

Schließlich kann mittels einer Schaltvorrichtung, z. B. einer Kupplung im Antriebssystem zumindest ein die Brennkraftmaschine mit dem Achsdifferenzial trieblich verbindender Konstantfahrgang schaltbar sein, der einen Antriebsfluss ohne Aktivierung der elektrischen Antriebsmaschine sicherstellt. Damit ist ein Fahrbetrieb auch bei Ausfall der elektrischen Antriebsmaschine sichergestellt; ferner kann durch entsprechende Auslegung des Konstantfahrganges entweder ein Anfahrgang oder in einer Economy-Auslegung eine wirkungsgradgünstige Endübersetzung geschaffen werden.After all can by means of a switching device, for. B. a clutch in the drive system at least one the internal combustion engine with the axle differential driveable be connected switchable constant travel, which has a drive flow without activation of the electric drive machine ensures. In order to is a driving operation even in case of failure of the electric drive machine ensured; Furthermore, by appropriate interpretation of the constant travel either a starting gear or in an economy design a low-efficiency Final translation.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:Several Embodiments of the invention are shown below further details explained. The schematic Drawing shows in:

1 in einer Draufsicht eine Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, mit zu einem frontseitigen Antriebsaggregat zusammengebauter Brennkraftmaschine, einem Zwischentrieb, einem nachgeschalteten Planetenradgetriebe und zwei Elektromotoren als elektrische Antriebsmaschine, einer Schaltvorrichtung für die abtriebsseitige elektrische Antriebsmaschine sowie mit einem integrierten, vorderen Achsdifferenzial; 1 in a plan view of a hybrid drive assembly for a motor vehicle, with an assembled to a front-mounted drive unit internal combustion engine, an intermediate drive, a downstream planetary gear and two electric motors as the electric drive machine, a switching device for the driven side electric drive machine and with an integrated front axle differential;

2 eine weitere, alternative Hybridantriebanordnung gemäß 1, mit zwischen dem Planetenradgetriebe und der als elektromagnetisches Getriebe ausgebildeten, elektrischen Antriebsmaschine ausgeführten Abtriebswelle für das Achsdifferenzial; 2 another alternative hybrid drive arrangement according to 1 with, between the planetary gear and designed as an electromagnetic gear, electric drive machine output shaft for the axle differential;

3 eine weitere, alternative Hybridantriebsanordnung gemäß 1, wobei das Planetenradgetriebe der elektrischen Antriebsmaschine räumlich nachgeschaltet ist und eine seitliche Ritzelwelle nach vorne zum Achs-differenzial geführt ist; und 3 another alternative hybrid drive arrangement according to 1 wherein the planetary gear of the electric drive machine is spatially connected downstream and a lateral pinion shaft is guided forward to the axle differential; and

4 einen Querschnitt gemäß Linie IV-IV der 3 durch den einen Rotor und den axial verschiebbar gelagerten Stator der elektrischen Antriebsmaschine der Hybridantriebsanordnung. 4 a cross section according to line IV-IV of 3 by the one rotor and the axially displaceably mounted stator of the electric drive machine of the hybrid drive arrangement.

Die 1 zeigt in der Draufsicht und grob schematisch ein Antriebsaggregat 10, das frontseitig und im Längseinbau in ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug einbaubar ist.The 1 shows in plan view and roughly schematically a drive unit 10 , which is installed on the front and in the longitudinal installation in an unillustrated motor vehicle.

Das Antriebsaggregat 10 ist eine Hybridantriebsanordnung mit einer nur angedeuteten Brennkraftmaschine 12, einem nachgeschalteten Zwischentrieb 14, einem als leistungsverzweigendes Summiergetriebe ausgeführten Planetenradgetriebe 16, einer elektrischen Antriebsmaschine 18 und schließlich einem vorderen, in das Antriebsaggregat 10 integrierten Achsdifferenzial 20.The drive unit 10 is a hybrid drive assembly with an only indicated internal combustion engine 12 , a downstream intermediate drive 14 , a planetary gear designed as a power-splitting summing gear 16 , an electric drive machine 18 and finally a front, in the drive unit 10 integrated axle differential 20 ,

Es versteht sich, dass die noch zu beschreibenden Antriebs- und Getriebeelemente in üblicher Weise in entsprechenden Gehäusen drehbar gelagert und angeordnet sind.It It is understood that the drive and transmission elements to be described rotatable in the usual way in corresponding housings are stored and arranged.

Der Zwischentrieb 14 ist eine Vorgelegestufe, mit einem Zahnrad 22 auf der Kurbelwelle bzw. Kraftabgabewelle 24 der Brennkraftmaschine 12 und einem Zahnrad 26 auf einer Eingangswelle 28. Die Drehachse (strichpunktierte Linien) der Eingangswelle 28 ist seitlich und nach unten (in der dargestellten Draufsicht nicht ersichtlich) gegenüber der Drehachse der Kraftabgabewelle 24 versetzt.The intermediate drive 14 is a counter stage, with a gear 22 on the crankshaft or Output shaft 24 the internal combustion engine 12 and a gear 26 on an input shaft 28 , The axis of rotation (dash-dotted lines) of the input shaft 28 is laterally and downwardly (not visible in the illustrated plan view) with respect to the axis of rotation of the power output shaft 24 added.

Die elektrische Antriebsmaschine 18 weist zwei als Motor oder Generator schaltbare Elektromotoren 30, 32 mit jeweils einem Rotor 34, 36 und einem ringförmigen Stator 38, 40 (obere Hälfte der Zeichnung 1) oder einem gemeinsamen Stator 42 (untere Hälfte der Zeichnung 1) auf. Die Elektromotoren 30, 32 können bekannter Bauart sein, z. B. Asynchronmotoren.The electric drive machine 18 has two switchable as a motor or generator electric motors 30 . 32 each with a rotor 34 . 36 and an annular stator 38 . 40 (upper half of the drawing 1 ) or a common stator 42 (lower half of the drawing 1 ) on. The electric motors 30 . 32 may be of known type, e.g. B. asynchronous motors.

Die triebliche Verknüpfung von Brennkraftmaschine 12 und der elektrischen Antriebsmaschine 18 über das Planetenradgetriebe 16 ist wie folgt:
Die Eingangswelle 28 treibt das Sonnenrad 44 des Planetenradgetriebes 16 an und trägt ferner wie ersichtlich den Rotor 36 des Elektromotors 32. Der Rotor 34 des anderen Elektromotors 30 ist über eine Hohlwelle 46 mit dem Außenrad 48 des Planetenradgetriebes 16 verbunden. Der Planetenradträger 50 mit den Planetenrädern 52 ist mit einer als Hohlwelle ausgeführten Abtriebswelle 54 mit einem Abtriebszahnrad 56 verbunden.The driving connection of internal combustion engine 12 and the electric drive machine 18 over the planetary gear 16 is as follows:
The input shaft 28 drives the sun wheel 44 of the planetary gear 16 and also carries as seen the rotor 36 of the electric motor 32 , The rotor 34 of the other electric motor 30 is over a hollow shaft 46 with the outside wheel 48 of the planetary gear 16 connected. The planet carrier 50 with the planet wheels 52 is with an output shaft designed as a hollow shaft 54 with a driven gear 56 connected.

Das Abtriebszahnrad 56 kämmt mit einem Zahnrad 58 auf einer Vorgelegewelle 60, welche Vorgelegewelle 60 wie ersichtlich mit ihrer Drehachse seitlich versetzt zur Eingangswelle 28 liegt, und zwar in entgegengesetzter Richtung wie die Kraftabgabewelle 24 der Brennkraftmaschine 12. Die Vorgelegewelle 60 wiederum treibt über ein Zahnrad 62 ein Zahnrad 64 der Ritzelwelle 66 des Achsdifferenziales 20 an. Wie ersichtlich ist, liegen die Zahnräder 62, 64 in einer einheitlichen Rotationsebene mit den Zahnrädern 22, 26 des Zwischentriebes 14.The output gear 56 combs with a gear 58 on a countershaft 60 , which countershaft 60 as can be seen laterally offset with its axis of rotation to the input shaft 28 lies in the opposite direction as the power output shaft 24 the internal combustion engine 12 , The countershaft 60 in turn drives over a gear 62 a gear 64 the pinion shaft 66 of the axle differential 20 at. As can be seen, the gears are 62 . 64 in a uniform plane of rotation with the gears 22 . 26 of the intermediate drive 14 ,

Das Achsdifferenzial 20 ist ein Kegelraddifferenzial bekannter Bauart, dessen mit dem Antriebsritzel 68 auf der Ritzelwelle 66 kämmendes Tellerrad 70 über das mit Kegelrädern (nicht dargestellt) bestückte Ausgleichsgehäuse 72 die nur angedeuteten Achshalbwellen 74, 76 antreibt. Die Achshalbwelle 76 verläuft dabei die Kraftabgabewelle 24 kreuzend vor dem Zwischentrieb 14.The axle differential 20 is a bevel gear differential of known design, whose with the drive pinion 68 on the pinion shaft 66 meshing ring gear 70 over the with bevel gears (not shown) equipped balance housing 72 the only indicated axle half-waves 74 . 76 drives. The axle half-wave 76 while the power output shaft runs 24 cruising in front of the intermediate engine 14 ,

Durch die beschriebene, triebliche Verknüpfung der elektrischen Antriebsmaschine 18 und der Brennkraftmaschine 12 über das Planetenradgetriebe 16 kann leistungsverzweigend Antriebsmoment von der Brennkraftmaschine 12 und/oder den Elektromotoren 30, 32 auf das Achsdifferenzial 20 bzw. die angetriebenen Räder des Kraftfahrzeuges geleitet werden. Ferner kann über die Elektromotoren 30, 32 die Brennkraftmaschine gestartet, ein Rückwärtsgang geschaltet oder im Rekuperationsbetrieb Strom für das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeuges erzeugt werden.By the described, driving connection of the electric drive machine 18 and the internal combustion engine 12 over the planetary gear 16 can power branching drive torque from the internal combustion engine 12 and / or the electric motors 30 . 32 on the axle differential 20 or the driven wheels of the motor vehicle are passed. Furthermore, over the electric motors 30 . 32 the internal combustion engine is started, a reverse gear is switched on or power is generated in the recuperation operation for the electrical system of the motor vehicle.

Auf der Eingangswelle 24 und an dem Abtriebszahnrad 56 sind ferner Kupplungsverzahnungskörper 78, 80 angeordnet, die im Zusammenwirken mit einer ringförmigen Schaltmuffe 82 eine schaltbare Verbindung zwischen der Eingangswelle 24 und dem Abtriebszahnrad 56 des Planetenradgetriebes 16 (wie hier gezeigt) bzw. falls kein Planetenradgetriebe vorhanden wäre des Rotors 34 zur Schaffung eines Konstanffahrganges.On the input shaft 24 and on the output gear 56 are also Kupplungsverzahnungskörper 78 . 80 arranged in cooperation with an annular sliding sleeve 82 a switchable connection between the input shaft 24 and the output gear 56 of the planetary gear 16 (as shown here) or if no planetary gear would be present of the rotor 34 to create a Konstanffahrganges.

Der Konstantfahrgang kann z. B. elektromagnetisch nach entsprechender Synchronisierung der Drehzahlen der Kupplungsverzahnungskörper 78, 80 z. B. über den Elektromotor 30 eingeschaltet werden. Er kann hinsichtlich des Übersetzungsverhältnisses als Anfahrgang oder wie im Ausführungsbeispiel als Economy-Gang mit günstigem Wirkungsgrad ausgelegt sein. Der Konstantfahrgang kann aber auch an anderer geeigneter Stelle im Kraftfluss angeordnet sein.The constant travel can z. B. electromagnetically after appropriate synchronization of the rotational speeds of the coupling teeth body 78 . 80 z. B. via the electric motor 30 be turned on. It can be designed in terms of the transmission ratio as a starting gear or as in the embodiment as an economy gear with favorable efficiency. The constant travel can also be arranged at another suitable location in the power flow.

Grundsätzlich kann diese Eingangswelle 28 mitsamt den damit verbundenen, weiteren Getriebebauteilen, insbesondere in den Getriebebauteilen des Planetengetriebes und der elektrischen Antriebsmaschine, nicht parallel und damit unter einem Winkel gegen die Kraftabgabewelle 24 geneigt angeordnet sein, bezogen auf die Draufsicht der 1. Z. B. über entsprechende Beveluidstufen kann dann in einer Abtriebsstufe ein entsprechender Rückversatz des Versatzwinkels vorgenommen sein, um die Baueinheit insgesamt wieder pa rallel zur Kraftabgabewelle 24 auszurichten. Beispielsweise kann dies durch ein Schrägverzahnung zwischen den Zahnrädern 56, 58, durch eine Schrägverzahnung zwischen den Zahnrädern 62, 64 oder aber bevorzugt durch eine Schrägverzahnung am Ritzel 68 erfolgen. Mit einer derartigen Schräganordnung können besonders einfach ebenfalls kompakte Antriebsanordnungen für Kraftfahrzeuge entsprechend den jeweils gegebenen aktuellen Bedingungen vorgegeben werden.Basically, this input shaft 28 together with the associated, further transmission components, in particular in the transmission components of the planetary gear and the electric drive machine, not parallel and thus at an angle to the power output shaft 24 be arranged inclined, based on the top view of the 1 , For example, via corresponding Beveluidstufen can then be made in a stripping stage, a corresponding offset of the offset angle to the assembly as a whole again pa rallel to the power output shaft 24 align. For example, this can be done by a helical toothing between the gears 56 . 58 , by a helical toothing between the gears 62 . 64 or preferably by a helical toothing on the pinion 68 respectively. With such an oblique arrangement, compact drive arrangements for motor vehicles can also be specified in a particularly simple manner in accordance with the respectively given current conditions.

Die 2 beschreibt eine weitere Ausführungsvariante der Hybridantriebsanordnung, die nur soweit beschrieben ist, als sie sich wesentlich von der 1 unterscheidet. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.The 2 describes a further embodiment of the hybrid drive assembly, which is described only insofar as they are substantially different from the 1 different. Functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Abweichend zur 1 liegt das Abtriebszahnrad 56 des Planetenradgetriebes 16 hinter dem Planetenradträger 50 und es ist beispielsweise die Eingangswelle 28 mit dem Außenrad 48 des Planetengetriebes 16 verbunden, während der Rotor 34 der elektrischen Antriebsmaschine 18 über die Hohlwelle 46 mit dem Sonnenrad 44 des Planetenradgetriebes 16 verbunden ist.Deviating from 1 is the output gear 56 of the planetary gear 16 behind the planet carrier 50 and it is, for example, the input shaft 28 with the outside wheel 48 of the planetary gear 16 connected while the rotor 34 the electric drive machine 18 over the hollow shaft 46 with the sun wheel 44 of the planetary gear 16 connected is.

Daraus resultierend treibt das Abtriebszahnrad 56 die um 180 Grad gedreht angeordnete Ritzelwelle 66 direkt über ein auf der Vorgelegewelle 60 angeordnetes Zwischenzahnrad 84 und das Zahnrad 64 an.As a result, drives the output gear 56 the pinion shaft rotated 180 degrees 66 directly over one on the countershaft 60 arranged intermediate gear 84 and the gear 64 at.

Abweichend zur 1 ist ferner die elektrische Antriebsmaschine 18 durch ein elektromagnetisches Getriebe mit zwei Rotoren 34, 36 und zumindest einem gemeinsamen Stator 42 ausgeführt, wobei der ringförmige Stator 42 zur Steuerung der Antriebsleistung der beiden Rotoren 34, 36 in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist (durch Doppelpfeil angedeutet).Deviating from 1 is also the electric drive machine 18 by an electromagnetic gearbox with two rotors 34 . 36 and at least one common stator 42 executed, wherein the annular stator 42 for controlling the drive power of the two rotors 34 . 36 Is mounted displaceably in the axial direction (indicated by double arrow).

Die 3 und 4 zeigen eine weitere, alternative Hybridantriebsanordnung, die wiederum nur soweit beschrieben ist, als sie sich wesentlich von den 1 und 2 unterscheidet. Funktionell gleiche Teile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen.The 3 and 4 show a further alternative hybrid drive arrangement, which in turn is described only insofar as they are substantially different from the 1 and 2 different. Functionally identical parts are again provided with the same reference numerals.

Gemäß der 3 ist das Planetenradgetriebe 16 hinter der elektrischen Antriebsmaschine 18 angeordnet und dessen Abtriebszahnrad 56 treibt über ein Zahnrad 86 eine zum vorderen Achsdifferenzial 20 führende Ritzelwelle 88 an, die das Antriebsritzel 68 trägt.According to the 3 is the planetary gear 16 behind the electric drive machine 18 arranged and its output gear 56 drives over a gear 86 one to the front axle differential 20 leading pinion shaft 88 on, which is the drive pinion 68 wearing.

Die Ritzelwelle 88 ist wie ersichtlich seitlich und nach vorne schräg nach außen verlegt, wobei sie ggf. in den gemeinsamen, axial verschiebbaren Stator 90 der elektrischen Antriebsmaschine 18 einschneidet (vgl. auch 4).The pinion shaft 88 is as shown laterally and forward displaced obliquely outwards, where appropriate, in the common, axially displaceable stator 90 the electric drive machine 18 cuts in (see also 4 ).

Um den Freigang der Ritzelwelle 88 im Bereich des Stators 90 sicherzustellen, ist der Stator 90 in zwei Halbschalen 90a, 90b (4) mit entsprechender Aufteilung der elektrischen Wicklungen (nicht dargestellt) ausgeführt und es kann die Ritzelwelle 88 in den einen axial durchgehenden Freiraum zwischen den Halbschalen 90a, 90b einragen.To the clearance of the pinion shaft 88 in the area of the stator 90 ensuring is the stator 90 in two half-shells 90a . 90b ( 4 ) with appropriate division of the electrical windings (not shown) and it may be the pinion shaft 88 in the one axially continuous space between the half-shells 90a . 90b protrude.

In dem diametral gegenüber liegenden Freiraum zwischen den Halbschalen 90a, 90b des Stators 90 ist eine nicht näher dargestellte Verstelleinrichtung 92 in Form eines Spindel- oder Schraubentriebes angeordnet, mittels der der verschiebbar gelagerte Stator 90 axial verstellbar ist.In the diametrically opposite space between the half-shells 90a . 90b of the stator 90 is an adjusting device not shown 92 arranged in the form of a spindle or screw drive, by means of the displaceably mounted stator 90 is axially adjustable.

Zur Verbesserung der Laufruhe der Rotoren 34, 36 der elektrischen Antriebsmaschine sind die besagten Freiräume zwischen den Halbschalen 90a, 90b des Stators 90 mittels eines radial innenliegenden, umfangsseitig geschlossenen Hüllrohres 94 abgedeckt. Das Hüllrohr 94 kann zugleich die Schiebeführung für den Stator 90 bilden.To improve the smooth running of the rotors 34 . 36 the electric drive machine are the said spaces between the half-shells 90a . 90b of the stator 90 by means of a radially inner, circumferentially closed cladding tube 94 covered. The cladding tube 94 can at the same time the sliding guide for the stator 90 form.

In den 1 bis 3 kennzeichnet L die Längsrichtung des Fahrzeugs, wobei zudem die einzelnen Positionsangaben in den zuvor gemachten Ausführungen sich auf diese Längsrichtung bzw. die jeweilige Bildebene der konkret beschriebenen Figur beziehen.In the 1 to 3 L denotes the longitudinal direction of the vehicle, wherein also the individual position information in the previously made statements relate to this longitudinal direction or the respective image plane of the figure described concretely.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1092583 A1 [0002] - EP 1092583 A1 [0002]
  • - EP 0817359 A1 [0002] - EP 0817359 A1 [0002]

Claims (17)

Hybridantriebsanordnung für Kraftfahrzeuge, mit einer Brennkraftmaschine und zumindest einer elektrischen Antriebsmaschine, die ggf. über ein Summiergetriebe trieblich miteinander verknüpft sind und auf eine gemeinsame Abtriebswelle wirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen (24, 28) der Kraftabgabewelle (24) der Brennkraftmaschine (12) und der elektrischen Antriebsmaschine (18) und ggf. des Summiergetriebes (16) durch die Anordnung eines Zwischentriebes (14) zueinander versetzt positioniert sind.Hybrid drive assembly for motor vehicles, with an internal combustion engine and at least one electric drive machine, which are possibly linked via a summation gear drivingly together and act on a common output shaft, characterized in that the axes of rotation ( 24 . 28 ) of the power output shaft ( 24 ) of the internal combustion engine ( 12 ) and the electric drive machine ( 18 ) and possibly the summation gear ( 16 ) by the arrangement of an intermediate drive ( 14 ) are positioned offset to each other. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischentrieb (14) eine Vorgelegestufe mit zumindest zwei Stirnzahnrädern (22, 26) ist.Hybrid drive arrangement according to claim 1, characterized in that the intermediate drive ( 14 ) a counter stage with at least two spur gears ( 22 . 26 ). Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (28) der elektrischen Antriebsmaschine (18) und ggf. des Summiergetriebes (16) bei einem Längseinbau im Kraftfahrzeug seitlich und/oder nach oben oder unten versetzt zur Drehachse der Kraftabgabewelle (24) positioniert sind.Hybrid drive arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the axis of rotation ( 28 ) of the electric drive machine ( 18 ) and possibly the summation gear ( 16 ) in a longitudinal installation in the motor vehicle laterally and / or up or down offset to the axis of rotation of the power output shaft ( 24 ) are positioned. Hybridantriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Zwischentrieb (14) verbundene Eingangswelle (28) und ein erster Rotor (36) der elektrischen Antriebsmaschine (18) auf das eine Element (44, 48) des Summiergetriebes (16) wirken, dass der zweite Rotor (34) mit dem anderen Element (48, 44) des Summiergetriebes (16) verbunden ist, und dass das dritte Element (50) mit einem Abtriebszahnrad (56) verbunden ist, welches mittel- oder unmittelbar ein Achsdifferenzial (20) des Kraftfahrzeuges antreibt.Hybrid drive arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that one with the intermediate drive ( 14 ) connected input shaft ( 28 ) and a first rotor ( 36 ) of the electric drive machine ( 18 ) on the one element ( 44 . 48 ) of the summation gear ( 16 ) act, that the second rotor ( 34 ) with the other element ( 48 . 44 ) of the summation gear ( 16 ), and that the third element ( 50 ) with an output gear ( 56 ), which indirectly or indirectly an axle differential ( 20 ) of the motor vehicle drives. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebszahnrad (56) des dritten Getriebeelements (50) bei einer räumlichen Anordnung des Summiergetriebes (16) in Längsrichtung gesehen zwischen der Brennkraftmaschine (12) und der elektrischen Antriebsmaschine (18) über eine Vorgelegewelle (60) mit zumindest einem Zahnrad (58; 84) die Ritzelwelle (66) des Achsdifferenziales (20) antreibt.Hybrid drive arrangement according to claim 4, characterized in that the output gear ( 56 ) of the third transmission element ( 50 ) in a spatial arrangement of the summation ( 16 ) seen in the longitudinal direction between the internal combustion engine ( 12 ) and the electric drive machine ( 18 ) via a countershaft ( 60 ) with at least one gear ( 58 ; 84 ) the pinion shaft ( 66 ) of the axle differential ( 20 ) drives. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgelegewelle (66) über eine weitere Zahnradstufe (62, 64) auf die Ritzelwelle (66) treibt, wobei die miteinander kämmenden Zahnräder (62, 64) auf der Vorgelegewelle (60) und der Ritzelwelle (66) im Wesentlichen in einer einheitlichen Rotationsebene mit den Zahnrädern (22, 26) des Zwischentriebes (14) liegen.Hybrid drive arrangement according to claim 5, characterized in that the countershaft ( 66 ) via another gear stage ( 62 . 64 ) on the pinion shaft ( 66 ), wherein the meshing gears ( 62 . 64 ) on the counter-wave ( 60 ) and the pinion shaft ( 66 ) substantially in a uniform plane of rotation with the gears ( 22 . 26 ) of the intermediate drive ( 14 ) lie. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebsmaschine (18) in Längsrichtung gesehen zwischen der Brennkraftmaschine (12) und dem Summiergetriebe (16) angeordnet ist, und dass das Abtriebszahnrad (56) des dritten Getriebeelements (50) über ein Zahnrad (86) die Ritzelwelle (88) des Achsdifferenziales (20) antreibt, wobei die Ritzelwelle (88) am zumindest einen Stator (90) der Antriebsmaschine (18) vorbei nach vorne in Richtung zur Brennkraftmaschine (12) verläuft und die Drehachse der Kraftabgabewelle (24) zur Drehachse der Antriebsmaschine (18) und des Summiergetriebes (16) versetzt positioniert ist.Hybrid drive arrangement according to claim 4, characterized in that the electric drive machine ( 18 ) seen in the longitudinal direction between the internal combustion engine ( 12 ) and the summation gear ( 16 ) is arranged, and that the output gear ( 56 ) of the third transmission element ( 50 ) via a gear ( 86 ) the pinion shaft ( 88 ) of the axle differential ( 20 ), wherein the pinion shaft ( 88 ) on at least one stator ( 90 ) of the prime mover ( 18 ) over to the front in the direction of the internal combustion engine ( 12 ) and the axis of rotation of the power output shaft ( 24 ) to the axis of rotation of the prime mover ( 18 ) and the summation gear ( 16 ) is positioned offset. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ritzelwelle (88) in den Hüllkreis zumindest des einen Stators (90) der elektrischen Antriebsmaschine (18) einschneidet, wobei die Statorwicklungen in diesem Bereich unterbrochen sind, während ein radial innenliegendes Hüllrohr (94) in Umfangsrichtung geschlossen ausgeführt ist.Hybrid drive arrangement according to claim 7, characterized in that the pinion shaft ( 88 ) in the enveloping circle of at least one stator ( 90 ) of the electric drive machine ( 18 ), wherein the stator windings are interrupted in this area, while a radially inner sheath ( 94 ) is executed closed in the circumferential direction. Hybridantriebsanordnung, insbesondere nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine einen Spindel- oder Schraubentrieb aufweisende Verstelleinrichtung (92) zur axialen Verschiebung eines Stators (90) relativ zu den beiden Rotoren (34, 36) der elektrischen Antriebsmaschine (18) in den Hüllkreis des Stators (90) mit entsprechender Unterbrechung der Statorwicklungen einschneidet.Hybrid drive arrangement, in particular according to claims 7 or 8, characterized in that a spindle or a screw drive having adjusting ( 92 ) for the axial displacement of a stator ( 90 ) relative to the two rotors ( 34 . 36 ) of the electric drive machine ( 18 ) in the enveloping circle of the stator ( 90 ) with a corresponding interruption of the stator windings. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (90) aus zwei halbkreisförmig ausgeführten Statorhälften (90a, 90b) hergestellt ist, zwischen denen in Umfangsrichtung gesehen die Ritzelwelle (88) und die Verstelleinrichtung (92) positioniert sind.Hybrid drive arrangement according to claim 9, characterized in that the stator ( 90 ) of two semicircular stator halves ( 90a . 90b ), between which seen in the circumferential direction, the pinion shaft ( 88 ) and the adjusting device ( 92 ) are positioned. Hybridantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle mitsamt den verbundenen weiteren Getriebebauteilen nicht parallel und damit unter einem Winkel gegen die Kraftabgabewelle (24) versetzt angeordnet ist, und dass in einer Abtriebsstufe (58, 62, 64, 68, 70), bevorzugt in einer Kegelradstufe (68, 70) einer Ritzelwelle (66), ein entsprechender Rückversatz des Versatzwinkels vorgenommen ist.Hybrid drive arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the input shaft together with the other connected transmission components not parallel and thus at an angle to the power output shaft ( 24 ) and that in an output stage ( 58 . 62 . 64 . 68 . 70 ), preferably in a bevel gear stage ( 68 . 70 ) a pinion shaft ( 66 ), a corresponding offset of the offset angle is made. Hybridantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Abtriebshalbwelle (76) des Achsdifferenziales (20) räumlich unterhalb der Kraftabgabewelle (24) und vor dem Zwischentrieb (14) die Kraftabgabewelle (24) kreuzt.Hybrid drive arrangement according to one of claims 4 to 11, characterized in that the one output half-wave ( 76 ) of the axle differential ( 20 ) spatially below the power output shaft ( 24 ) and before the intermediate drive ( 14 ) the power output shaft ( 24 ) crosses. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebsmaschine (18) durch zwei eigenständige Elektromaschinen (30, 32) mit zwei Rotoren (34, 36) und zwei Statoren (38, 40) ausgeführt ist.Hybrid drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized gekennzeich net that the electric drive machine ( 18 ) by two independent electrical machines ( 30 . 32 ) with two rotors ( 34 . 36 ) and two stators ( 38 . 40 ) is executed. Hybridantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebsmaschine (18) durch ein elektromagnetisches Getriebe mit zwei Rotoren (34, 36) und zumindest einem gemeinsamen, ggf. axial verschieblichen Stator (42; 90) ausgeführt ist.Hybrid drive arrangement according to one of claims 1 to 12, characterized in that the electric drive machine ( 18 ) by an electromagnetic gearbox with two rotors ( 34 . 36 ) and at least one common, possibly axially displaceable stator ( 42 ; 90 ) is executed. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Schaltvorrichtung (78, 80, 82) im Antriebssystem zumindest ein die Brennkraftmaschine (12) mit dem Achsdifferenzial (20) trieblich verbindender Konstanffahrgang schaltbar ist, der einen Antriebsfluss auch ohne Aktivierung der elektrischen Antriebsmaschine (18) sicherstellt.Hybrid drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that by means of a switching device ( 78 . 80 . 82 ) in the drive system at least one internal combustion engine ( 12 ) with the axle differential ( 20 ) drivingly connecting Konstanffahrgang is switchable, the drive flow even without activation of the electric drive machine ( 18 ). Hybridantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Summiergetriebe (16) ein Planetengetriebe ist.Hybrid drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the summing gear ( 16 ) is a planetary gear. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung für einen Längseinbau oder Quereinbau oder für einen Aufbau mit Mittelmotor ausgebildet ist.Hybrid drive arrangement according to one of the preceding Claims, characterized in that the arrangement for a longitudinal installation or transverse installation or for a Construction is designed with a central motor.
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