DE102008023712A1 - Antriebsstrang für Hybridfahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Antriebsstrang für Hybridfahrzeuge, mit - einem Verbrennungsmotor, der eine Kurbelwelle aufweist, - einem Getriebe, das einen Getriebeeingang aufweist, - einer zwischen der Kurbelwelle und dem Getriebeeingang angeordneten Kopplungseinrichtung, über die die Kurbelwelle mit dem Getriebeeingang gekoppelt ist, und - einer elektrischen Maschine, die in einem Bereich zwischen der Kurbelwelle und dem Getriebe angeordnet ist. Die Kopplungseinrichtung weist mindestens ein Luftleitelement auf, das bei einer Drehung der Kopplungseinrichtung eine Luftströmung erzeugt, welche die elektrische Maschine kühlt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für Hybridfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Hybridfahrzeugkonzepten bekannt, bei denen zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und einem Eingang eines Getriebes eine elektrische Maschine angeordnet ist. In der elektrischen Maschine können beträchtliche Wärmeleistungen entstehen, was eine aktive Kühlung erforderlich macht.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antriebsstrang für Hybridfahrzeuge zu schaffen, bei dem in konstruktiv einfacher und kostengünstiger Weise eine Kühlung einer zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und einem Getriebeeingang angeordneten elektrischen Maschine darstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Antriebsstrang für Hybridfahrzeuge, bei dem zwischen der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors und einem Getriebeeingang eines Getriebes eine elektrische Maschine angeordnet ist. Die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ist nicht unmittelbar mit dem Getriebeeingang gekoppelt, sondern über eine noch näher zu erläuternde „Kopp lungseinrichtung”. Aufgrund diverser konstruktiver Restrektionen kann ein gewisser Abstand zwischen dem Kurbelwellenende und dem Getriebeeingang vorgegeben sein, was eine „Überbrückung” dieses „Zwischenraums” erforderlich macht. Aus diesem Grund ist gemäß der Erfindung eine – ganz allgemein gesprochen – „Kopplungseinrichtung” zwischen der Kurbelwelle und dem Getriebeeingang vorgesehen.
  • Der allgemeine Grundgedanke der Erfindung besteht darin, die im Bereich zwischen der Kurbelwelle und dem Getriebeeingang angeordnete elektrische Maschine mittels einer aktiven Luftkühlung zu kühlen. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die die Kurbelwelle mit dem Getriebeeingang koppelnde „Kopplungseinrichtung” mindestens ein Luftleitelement aufweist, das während des Betriebs, d. h. bei einer Drehung der Kopplungseinrichtung eine Luftströmung erzeugt, welche die elektrische Maschine kühlt.
  • Vorzugsweise ist das mindestens eine Luftleitelement so gestaltet und angeordnet, dass sich eine Luftströmung ergibt, die im Wesentlichen in Längsrichtung der Kurbelwelle bzw. des Antriebsstrangs gerichtet ist.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Kopplungsseinrichtung einen Drehmomentwandler mit einem Antriebesflansch auf, der über ein aus Federstahl hergestelltes, tellerfederartig elastisches Zwischenelement mittelbar oder unmittelbar mit der Kurbelwelle gekoppelt ist. Mittelbar bedeutet, dass das tellerfederartig elastische Zwischenelement über mindestens ein Zwischenelement mit der Kurbelwelle drehgekoppelt ist. Unmittelbar bedeutet, dass das tellertederartig elastische Zwischenelement direkt mit der Kurbelwelle verbunden ist, in dem es z. B. mit der Kurbelwelle verschraubt ist. Das tellertederartig elastische Zwischenelement weist in Axialrichtung des Antriebsstrangs bzw. der Kurbelwelle eine gewisse Elastizität auf (ähnlich einer Tellerfeder) und ermöglicht somit gewisse axiale Relativverschiebungen der Kurbelwelle in Bezug auf den Drehmoment-Wandler.
  • Die Kopplungseinrichtung kann ferner ein Distanzstück aufweisen, das einen konstruktiv vorgegebenen Abstand zwischen der Kurbelwelle und dem Getriebeeingang bzw. dem Eingang eines Drehmomentwandlers „überbrückt”. Das Distanzstück kann unmittelbar mit der Kurbelwelle verbunden sein. Das Distanzstück kann z. B. mittels mehrerer in Umfangsrichtung der Kurbelwelle verteilt angeordneter Schrauben in einer Axialrichtung der Kurbelwelle an die Kurbelwelle angeschraubt sein.
  • Die elektrische Maschine kann in dem von dem Distanzstück „überbrückten” Bauraumbereich radial außerhalb des Distanzstücks angeordnet sein.
  • Das zur Kühlung der elektrischen Maschine vorgesehene mindestens eine Luftleitelement kann am Außenumfang des Distanzstücks angeordnet sein. Vorzugsweise sind über den Außenumfang des Distanzstücks verteilt mehrerer derartige Luftleitelemente angeordnet. Die Luftleitelemente können die Form kleiner Turbinenschaufeln haben.
  • Das oben erwähnte tellerfederartig elastische Zwischenelement, das auch als „Flexplate” bezeichnet werden kann, ist vorzugsweise an dem der Kurbelwelle abgewandten Ende des Distanzstücks mit dem Distanzstück verbunden. Das tellerfederartig elastische Zwischenelement kann z. B. an das Distanzstück angeschraubt sein. Vorzugsweise ist das tellerfederartig elastische Zwischenelement mittels einer zentralen Mutter, die auf einen Gewindeabsatz des Distanzstücks aufgeschraubt ist, drehfest mit dem Distanzstück verbunden.
  • Alternativ oder ergänzend zu der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung, bei dem das mindestens eine Luftleitelement am Außenumfang des Distanzstücks angeordnet ist, kann auch das Zwischenelement mit einem oder mehreren als Luftleitelement(e) fungierenden Element(en) versehen sein. Denkbar ist auch, dass zur Verschraubung des tellerfederartig elastischen Zwischenelements mit dem Distanzstück eine ähnlich einer Kronenmutter gestaltete Mutter verwendet wird, die ein oder mehrere abstehende luftschaufelartige Elemente aufweist.
  • Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung in Schnittdarstellung;
  • 2 das Ausführungsbeispiel der 1 in perspektivischer Darstellung.
  • 1 zeigt einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs im Bereich des Endes einer Kurbelwelle 1 eines Verbrennungsmotors. Das Ende der Kurbelwelle 1 weist einen axial abstehenden Zentrierabsatz 2 auf, auf dem ein Distanzstück 3 angeordnet ist. Das Distanzstück 3 weist auf seiner dem Ende der Kurbelwelle 1 abgewandten Seite mehrere in Umfangsrichtung des Distanzstücks verteilt angeordnete Sacklochbohrungen 4, 5 auf. Über diese Sacklochbohrungen 4, 5 und zugeordnete Schrauben (hier nicht dargestellt) ist das Distanzstück 3 in Axialrichtung mit einem Flansch 6 der Kurbelwelle 1 verschraubt. Das Distanzstück ist somit drehfest und axial fest mit der Kurbelwelle 1 verbunden. Primärer Zweck des Distanzstücks 3 ist es, einen konstruktiv vorgegebenen Abstand zwischen dem Ende der Kurbelwelle und weiteren hier nicht dargestellten Antriebsstrangkomponenten zu überbrücken.
  • Das Distanzstück 3 wiederum weist auf seiner der Kurbelwelle 1 abgewandten Seite einen Gewindeabsatz 7 auf. Auf den Absatz 7 ist ein aus Federstahl hergestelltes, tellerfederartig elastisches Zwischenelement 8 aufgesetzt.
  • Das tellerfederartig elastische Zwischenelement 8 kann z. B. wie das in der DE 10 2005 050 506 A1 beschriebene tellerfederartig elastische Zwischenelement aufgebaut sein, auf das hier vollumfänglich Bezug genommen wird. ”Vollumfänglich Bezug genommen” bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sämtliche Merkmale des in der DE 10 2005 050 506 A1 beschriebenen tellerfederartig elastischen Zwischenelements auch Gegenstand der vorliegenden Beschreibung sein sollen. Bei Bedarf können somit einzelne oder mehrere Merkmale des in der DE 10 2005 050 506 A1 beschriebenen tellerfederartig elastischen Zwischenelements in die Beschreibung oder in die Patentansprüche der vorliegenden Anmeldung aufgenommen werden.
  • Das tellerfederartig elastische Zwischenelement 8 liegt an einer Stirnseite 9 des Distanzstücks 4 an. Mittels einer kronenmutterartigen Mutter 10, welche auf ein Außengewinde 11 des Gewindeabsatzes 7 aufgeschraubt ist, ist das tellerfederartig elastische Zwischenelement 8 gegen den Absatz 9 des Distanzstücks 3 verspannt.
  • Radial außerhalb des Distanzstücks 3 ist eine elektrische Maschine 12 angeordnet. Die elektrische Maschine 12 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel eine „Außenläufermaschine” mit einem Rotor 13 und einem radial innerhalb des Rotors 13 angeordneten Stator 14. Der Rotor 13 ist mit dem tellerfederartig elastischen Zwischenelement 8 verbunden.
  • Ebenfalls mit dem tellerfederartigen elastischen Zwischenelement 8 ist ein hier nicht dargestellter Antriebsflansch eines Drehmomentwandlers (ebenfalls nicht dargestellt) verbunden, der auf der dem Distanzstück 3 abgewandten Seite des Zwischenelements 8 angeordnet ist.
  • Da das Zwischenelement 8 ähnlich einer Tellerfeder in Axialrichtung, d. h. in Längsrichtung der Kurbelwelle 1 eine gewisse Elastizität aufweist, können während des Betriebs auftretende axiale Relativverschiebungen zwischen der Kurbelwelle 1 und dem Drehmomentwandler überbrückt werden.
  • Wie bereits erwähnt, ist das Zwischenelement 8 mit einem Antriebsflansch eines Drehmomentwandlers (nicht dargestellt) verbunden. Ein Abtriebsflansch dieses Drehmomentwandlers ist mit einem Eingang eines hier nicht näher dargestellten Getriebes verbunden.
  • Während des Betriebs können in der elektrischen Maschine 12 beträchtliche Wärmeleistungen entstehen. Um die elektrische Abwärme zuverlässig abzuführen, ist eine Luftkühlung vorgesehen. Ein „erster Teil” der Luftkühlung ist durch lamellenartige Elemente 15, 16 gebildet, die von der Mutter 10 abstehen. Bei einer Drehung des Antriebsstrangs bzw. der Mutter 10 erzeugen die lamellenartigen Elemente 15, 16 eine Luftströmung, die zur Kühlung der elektrischen Maschine 12 beiträgt.
  • Weitere turbinenschaufelartige Luftleitelemente sind am Außenumfang des Distanzstücks 3 angeordnet, was am besten aus der perspektivischen Darstellung der 2 ersichtlich ist.
  • Wie aus 2 ersichtlich ist, sind am Außenumfang des Distanzstücks 3 in Umfangsrichtung verteilt eine Vielzahl turbinenschaufelartiger Luftleitelemente 17–20 angeordnet. Die Luftleitelemente 17–20 sind schräg in Bezug auf eine Längsachse der Kurbelwelle 1 angeordnet, wodurch sich eine Kühlluftströmung ergibt, die im Wesentlichen parallel zur Längsachse der Kurbelwelle 1 ist und die somit die elektrische Maschine 12 in Axialrichtung durchströmt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005050506 A1 [0019, 0019, 0019]

Claims (11)

  1. Antriebsstrang für Hybridfahrzeuge, mit – einem Verbrennungsmotor, der eine Kurbelwelle (1) aufweist, – einem Getriebe, das einen Getriebeeingang aufweist, – einer zwischen der Kurbelwelle (1) und dem Getriebeeingang angeordneten Kopplungseinrichtung (3, 8), über die die Kurbelwelle (1) mit dem Getriebeeingang gekoppelt ist, und – einer elektrischen Maschine (12), die in einem Bereich zwischen der Kurbelwelle (1) und dem Getriebe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (3, 8) mindestens ein Luftleitelement (15, 16; 17–20) aufweist, das bei einer Drehung der Kopplungseinrichtung (3, 8) eine Luftströmung erzeugt, welche die elektrische Maschine (12) kühlt.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Luftleitelement (15, 16; 17–20) so gestaltet und angeordnet ist, dass sich eine Luftströmung ergibt, die im Wesentlichen in Längsrichtung der Kurbelwelle (1) gerichtet ist.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (3, 8) einen Drehmomentwandler mit einem Antriebesflansch aufweist, der über ein aus Federstahl hergestelltes tellerfederartig elastisches Zwischenelement (8) mittelbar oder unmittelbar mit der Kurbelwelle (1) gekoppelt ist, wobei das Zwischenelement (8) aufgrund seiner Elastizität in Axialrichtung der Kurbelwelle (1) gewisse axiale Relativverschiebungen der Kurbelwelle (1) in Bezug auf den Drehmomentwandler gestattet.
  4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (3, 8) ein Distanzstück (3) aufweist, das unmittelbar mit einem Ende der Kurbelwelle (1) verbunden ist.
  5. Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Distanzstück (3) mittels mehrerer in Umfangsrichtung der Kurbelwelle (1) verteilt angeordneter Schrauben in einer Axialrichtung der Kurbelwelle (1) an die Kurbelwelle (1) angeschraubt ist.
  6. Antriebsstrang nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (12) im Bereich des Distanzstücks (3) radial außerhalb des Distanzstücks (3) angeordnet ist.
  7. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Luftleitelement (17–20) an einem Außenumfang des Distanzstücks (3) angeordnet ist.
  8. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das tellerfederartig elastische Zwischenelement (8) im Bereich eines der Kurbelwelle (1) abgewandten Endes des Distanzstücks (3) mit dem Distanzstück (3) verbunden ist.
  9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das tellerfederartig elastische Zwischenelement (8) an das Distanzstück (3) angeschraubt ist.
  10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (8) mittels einer zentralen Mutter stirnseitig an das Distanzstück (3) angeschraubt ist, wobei die Mutter (10) auf ein Außengewinde (11) des Distanzstücks (3) aufgeschraubt ist.
  11. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Luftleitelement an den tellerfederartig elastische Zwischenelement (8) vorgesehen ist.
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AT518218B1 (de) * 2016-01-29 2017-12-15 Traktionssysteme Austria Gmbh Luftgekühlte elektrische Maschine

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