DE102008047288A1 - Hybridantrieb für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb (1) für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (2), einer Elektromaschine (26) und einem Doppelkupplungsgetriebe (5) mit einer Mehrzahl von schaltbaren Gängen, wobei das Doppelkupplungsgetriebe (10) eine erste Eingangswelle (9) als Hohlwelle und eine zweite Eingangswelle (11), die die erste Eingangswelle (9) durchsetzt, sowie eine parallel hierzu angeordnete Getriebewelle (15) aufweist, und mittels des Verbrennungsmotors (2) und/oder der Elektromaschine (26) über die Doppelkupplung (5) des Doppelkupplungsgetriebes (10) ein Antriebsmoment in die erste Eingangswelle (9) oder zweite Eingangswelle (11) einleitbar ist. Bei einem solchen Hybridantrieb ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Elektromaschine (26) außerhalb des Doppelkupplungsgetriebes (10) angeordnet ist und einer Abtriebswelle (25) der Elektromaschine (26) die als Hohlwelle ausgebildete Getriebewelle (15) durchsetzt, sowie Mittel (27, 24) zum Übertragen einer Drehbewegung der Abtriebswelle (25) auf die Doppelkupplung (5) vorgesehen sind. Es ist hierdurch, bei Einleitung der Drehmomente der Elektromaschine im Bereich der Trennung von Verbrennungsmotor und Doppelkupplungsgetriebe, eine kompakte Gestaltung des Doppelkupplungsgetriebes gewährleistet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, einer Elektromaschine und einem Doppelkupplungsgetriebe mit einer Mehrzahl von schaltbaren Gängen, wobei das Doppelkupplungsgetriebe eine erste Eingangswelle als Hohlwelle und eine zweite Eingangswelle, die die erste Eingangswelle durchsetzt, sowie eine parallel hierzu angeordnete Getriebewelle aufweist, und mittels des Verbrennungsmotors und/oder der Elektromaschine über die Doppelkupplung des Doppelkupplungsgetriebes ein Antriebsmoment in die erste oder zweite Eingangswelle einleitbar ist.
  • Bei einem derartigen Hybridantrieb können ein oder mehrere Elektromaschinen vorgesehen sein. Die Elektromaschine findet insbesondere Verwendung in einem Getriebe, um ein Drehmoment in eine Getriebewelle einzuspeisen und/oder von einer Getriebewelle durch einen generatorischen Betrieb abzunehmen. Hiervon abgesehen kann eine Elektromaschine auch zu dem Zweck verwendet werden, den Verbrennungsmotor kalt oder warm zu starten.
  • Bei bekannten Hybridantrieben ist die Elektromaschine oftmals räumlich innerhalb des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet, womit sich ein relativ großer Bauraum ergibt, der vom Verbrennungsmotor, der Elektromaschine, der Doppelkupplung und dem Getriebe benötigt wird. Ein solcher Bauraum steht insbesondere bei Personenkraftwagen, bei denen der Verbrennungsmotor im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet ist, nicht zur Verfügung.
  • Ein Hybridantrieb der eingangs genannten Art ist aus der DE 10 2005 035 328 A1 bekannt. In dieser Schrift werden eine Vielzahl unterschiedlicher Einwirkungsorte für die Elektromaschine sowie deren Nutzung für eine Vielzahl von Betriebsarten vorgestellt. So ist gemäß einer Variante vorgesehen, das Doppelkupplungsgetriebe so auszubilden, dass die Elektromaschine aufgrund deren Anordnung unmittelbar auf die Eingangsseite der Doppelkupplung einwirken kann. In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, eine weitere Kupplung vorzusehen, welche eine wahlweise Abkopplung des Antriebsmotors von der Elektromaschine ermöglicht. Es wird ferner vorgeschlagen, dass die Elektromaschine unmittelbar auf die Abtriebswelle des Getriebes oder unmittelbar auf eine Vorgelegewelle des Getriebes einwirkt.
  • Nachteilig ist, dass bei einer Anordnung der Elektromaschine außerhalb des Doppelkupplungsgetriebes keine Einleitung der Momente im Bereich der Trennung von Verbrennungsmotor und Doppelkupplungsgetriebe stattfinden kann.
  • Ein Hybridantrieb für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, einer Elektromaschine und einem Doppelkupplungsgetriebe ist ferner aus der EP 1 714 817 A1 bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hybridantrieb der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei Einleitung der Drehmomente der Elektromaschine im Bereich der Trennung von Verbrennungsmotor und Doppelkupplungsgetriebe eine kompakte Gestaltung des Doppelkupplungsgetriebes gewährleistet ist.
  • Gelöst wird die Aufgabe bei einem Hybridantrieb der eingangs genannten Art dadurch, dass die Elektromaschine außerhalb des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet ist und eine Abtriebswelle der Elektromaschine die als Hohlwelle ausgebildete Getriebewelle durchsetzt sowie Mittel zum Übertragen einer Drehbewegung der Abtriebswelle auf die Doppelkupplung vorgesehen sind.
  • Wesentlich ist bei der Erfindung somit, dass die Elektromaschine außerhalb des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet ist, das Abtriebsmoment der Elektromaschine aber innerhalb des Doppelkupplungsgetriebes aufgebracht wird und zwar über die Doppelkupplung. Funktionell ist die Elektromaschine somit dort angeordnet, wo die Trennung zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe erfolgt.
  • Vorzugsweise ist die Getriebewelle eine Ausgangswelle oder Vorgelegewelle des Doppelkupplungsgetriebes. Die Getriebewelle dient der Aufnahme der Abtriebswelle der Elektromaschine. Das Abtriebsmoment der Elektromaschine wird von deren Abtriebswelle auf die Doppelkupplung übertragen.
  • Es wird als besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Mittel zum Übertragen der Drehbewegung der Abtriebswelle als Zahnradstufe ausgebildet sind, wobei das eine Zahnrad drehfest mit der Abtriebswelle und das andere Zahnrad drehfest mit der Doppelkupplung verbunden ist. Durch die Gestaltung als Zahnradstufe kann auf baulich besonders einfache Art und Weise das Drehmoment der Abtriebswelle der Elektromaschine zur Doppelkupplung weitergeleitet werden. Ist die Zahnradstufe als Stirnradstufe ausgebildet, ergibt sich ein geringer Bauraum des Getriebes im Bereich dieser Zahnradstufe. Das doppelkupplungsseitige Stirnrad ist insbesondere drehfest mit dem Gehäuse der Doppelkupplung verbunden. Dieses Gehäuse dreht sich mit der Drehzahl der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors, es sei denn, es ist zwischen dem Verbrennungsmotor und der Doppelkupplung eine Kupplung, insbesondere eine Trennkupplung angeordnet. Diese Trennkupplung dient dem Zweck, das Fahrzeug ausschließlich elektromotorisch antreiben zu können, somit bei entkoppeltem Verbrennungsmotor.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das andere Zahnrad bzw. das Stirnrad in Eingriff mit einem Zahnrad bzw. Stirnrad zum An treiben einer Hydraulikpumpe des Doppelkupplungsgetriebes steht. Dieser Zahnradsatz ist insbesondere ein Zahnradsatz, der Bauart bedingt bereits zum Antrieb der Hydraulikpumpe vorgesehen ist. Es ist deshalb nur erforderlich, das zusätzliche, mit der Abtriebswelle der Elektromaschine verbundene Zahnrad vorzusehen, das mit dem Zahnradsatz zum Antreiben der Hydraulikpumpe kämmt. Allerdings ist es erforderlich, den Zahnradsatz, der zum Antreiben der Hydraulikpumpe vorgesehen ist, auf die Belange des Antriebs durch die Elektromaschine auszulegen.
  • Der Hybridantrieb findet insbesondere Verwendung bei einem Fahrzeug, bei dem der Verbrennungsmotor und das Doppelkupplungsgetriebe im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sind und die Elektromaschine vor dem Doppelkupplungsgetriebe angeordnet ist. Durch die bauliche Trennung von Verbrennungsmotor und Doppelkupplungsgetriebe einerseits und Elektromaschine andererseits und damit den Entfall der Elektromaschineneinheit zwischen Verbrennungsmotor und Doppelkupplungsgetriebe lässt sich eine reduzierte Baulänge gegenüber einem Hybridantrieb verwirklichen, bei dem die Elektromaschine zwischen den Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet ist, somit die Elektromaschine im Bereich des Motor-Getriebe-Flanschs angeordnet ist. Überdies ergibt sich bei einem Heckmotor getriebenen Fahrzeug eine deutlich verbesserte Gewichtsverteilung, wenn die Elektromaschine vor dem Doppelkupplungsgetriebe angeordnet ist. Grundsätzlich könnte die Elektromaschine aber durchaus auf der dem Verbrennungsmotor zugewandten Seite des Doppelkupplungsgetriebe angeordnet sein.
  • Insbesondere ist die Elektromaschine im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet. Es ist durchaus denkbar, bei Anordnung des Verbrennungsmotors und des Doppelkupplungsgetriebes im Heckbereich des Fahrzeugs, die Elektromaschine im Bereich der Vorderachse des Fahrzeugs anzuordnen. Die Verbindung zwischen Elektromaschine und Doppelkupplungsgetriebe kann beispielsweise mittels einer Kardenwelle erfolgen.
  • Es wird als baulich besonders vorteilhaft angesehen, wenn die Abtriebswelle unterhalb einer quer zu dieser angeordneten, mit dem Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes verbundenen Radantriebswelle angeordnet ist. Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, trotz der räumlichen Enge von Doppelkupplung, Achsantrieb, Radsatz und Hydraulikpumpe eine Verlagerung der Elektromaschine außerhalb des Doppelkupplungsgetriebes zu erreichen.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung erläutert und in der nachfolgenden Beschreibung näher beschrieben. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Hybridantriebs, bei der die Abtriebswelle der Elektromaschine eine Ausgangswelle des Doppelkupplungsgetriebes durchsetzt,
  • 2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des Hybridantriebs, bei der die Abtriebswelle der Elektromaschine eine Vorgelegewelle des Doppelkupplungsgetriebes durchsetzt.
  • Die Ausführungsform gemäß der Darstellung in 1 veranschaulicht für den Hybridantrieb 1 bezüglich des Verbrennungsmotors 2 ausschließlich dessen dem Abtrieb zugeordnetes Zweimassenschwungrad 3, das über eine Trennkupplung 4 mit einer Doppelkupplung 5 im Bereich des Gehäuses 6 der Doppelkupplung 5 verbindbar ist. Je nach Schaltung der Doppelkupplung 5 lässt sich das Gehäuse 6 der Doppelkupplung 5 kraftschlüssig mit der einen Kupplung 7 oder an der anderen Kupplung 8 der Doppelkupplung 5 verbinden. Die eine Hälfte der Kupplung 7 ist drehfest mit einer ersten Eingangswelle 9 des Doppelkupplungsgetriebes 10 verbunden, während die andere Hälfte der Kupplung 8 drehfest mit einer zweiten Eingangswelle 11 des Doppelkupplungsgetriebes 10 verbunden ist, die koaxial die erste Eingangswelle 9 durchsetzt. Der ersten Eingangswelle 9 ist ein erstes Teilgetriebe mit geraden Vorwärtsgängen – Gänge 2, 4 und 6 –, der zweiten Eingangswelle 11 ein zweites Teilgetriebe mit ungeraden Vorwärtsgängen – Gänge 1, 3, 5 und 7 – sowie der Rückwärtsgang zugeordnet. Die mit der ersten Eingangswelle 9 verbundenen Zahnräder sind mit den Bezugsziffern 12, die mit der zweiten Eingangswelle 11 verbundenen Zahnräder mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet. Mit kleinen Ziffern 1 bis 7 und klein geschriebenem Großbuchstaben R sind die vorgenannten Gänge bezeichnet. Zum Synchronisieren von Zahnrädern 12 bzw. 13 sind Synchronisierungseinheiten 14 vorgesehen.
  • Parallel, somit in Abstand zu den beiden Eingangswellen 9 und 11 ist die Ausgangswelle 15 des Doppelkupplungsgetriebes 10 angeordnet. Dieser Ausgangswelle 15 sind die mit den Zahnrädern 12 zusammenwirkenden Zahnräder 16 und die mit den Zahnrädern 13 zusammenwirkenden Zahnräder 17 zugeordnet. Mit der Bezugsziffer 18 sind Synchronisierungseinheiten zum Synchronisieren von Zahnrädern 16 bzw. 17 der Ausgangswelle 15 bezeichnet.
  • Mit der Ausgangswelle 15 ist schließlich ein Zahnrad 19 verbunden, das mit einem Zahnrad 20 kämmt, das mit einer Welle 21 verbunden ist, mittels der über ein Differential 22 des Fahrzeuges eine Radantriebswelle 23 antreibbar ist.
  • Mit dem Gehäuse 6 der Doppelkupplung 5 ist auf der dem Zahnrad 12 zugewandten Seite ein Stirnrad 24 verbunden, das mit dem Antrieb einer Hydraulikpumpe des Doppelkupplungsgetriebes 10 dient. Dieses Stirnrad 24 wirkt mit einem nicht veranschaulichten Stirnrad zusammen, das mit der Antriebswelle der gleichfalls nicht gezeigten Hydraulikpumpe verbunden ist. Die beiden Eingangswellen 9 und 11 durchsetzen das Stirnrad 24.
  • Die Ausgangswelle 15 ist als Hohlwelle ausgebildet und es durchsetzt diese konzentrisch eine Abtriebswelle 25 einer Elektromaschine 26, die außerhalb des Doppelkupplungsgetriebes 10 angeordnet ist. Das der Elektromaschine 26 abgewandte Ende der Abtriebswelle 25 ist mit einem Stirnrad 27 verbunden, das mit dem Stirnrad 24 kämmt.
  • Der Hybridantrieb 1 ist derart orientiert, dass der Verbrennungsmotor 2 und das Doppelkupplungsgetriebe 10 im Heckbereich des Personenkraftwagens angeordnet sind, wobei sich die Elektromaschine 26 vor dem Doppelkupplungsgetriebe 10 befindet, gegebenenfalls sogar im Bereich der Vorderachse des Fahrzeugs.
  • Der Hybridantrieb 1 ermöglicht somit eine Anordnung der Elektromaschine 26 an einem anderen Ort als demjenigen von Verbrennungsmotor 2 und Doppelkupplungsgetriebe 10, wobei dennoch, aufgrund der Führung der Abtriebswelle 25 durch die Ausgangswelle 25 zum Stirnrad 27 sichergestellt ist, dass funktionell die Elektromaschine 26 deren Moment im Bereich der Doppelkupplung 5 in diese einleitet, somit zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und dem Doppelkupplungsgetriebe 10.
  • Die Ausführungsform nach der 2 unterscheidet sich nur dadurch von derjenigen gemäß 1, dass die Welle 15 statt einer Funktion einer Ausgangswelle die einer Vorgelegewelle besitzt. In diesem Fall kommt den Zahnrädern 17a und 13a die Aufgabe zu, das über die Zahnräder 12 und 13 in die Zahnräder 16 und 17 und von dort in die Vorgelegewelle 15 eingeleitete Moment auf die Ausgangswelle 28 zu übertragen, mit der das Zahnrad 13a verbunden ist. Bei dieser Variante erfolgt im Falle des fünften Vorwärtsgangs kein Zusammenwirken eines Zahnrades 13 der zweiten Eingangswelle 11 mit einem Zahnrad der Vorgelegewelle 15, sondern es wird die Ausgangswelle 28 unmittelbar von der zweiten Eingangswelle 11 angetrieben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • - EP 1714817 A1 [0006]

Claims (9)

  1. Hybridantrieb (1) für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (2), einer Elektromaschine (26) und einem Doppelkupplungsgetriebe (5) mit einer Mehrzahl von schaltbaren Gängen, wobei das Doppelkupplungsgetriebe (10) eine erste Eingangswelle (9) als Hohlwelle und eine zweite Eingangswelle (11), die die erste Eingangswelle (9) durchsetzt, sowie eine parallel hierzu angeordnete Getriebewelle (15) aufweist, und mittels des Verbrennungsmotors (2) und/oder der Elektromaschine (26) über die Doppelkupplung (5) des Doppelkupplungsgetriebes (10) ein Antriebsmoment in die erste Eingangswelle (9) oder zweite Eingangswelle (11) einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (26) außerhalb des Doppelkupplungsgetriebes (10) angeordnet ist und eine Abtriebswelle (25) der Elektromaschine (26) die als Hohlwelle ausgebildete Getriebewelle (15) durchsetzt, sowie Mittel (27, 24) zum Übertragen einer Drehbewegung der Abtriebswelle (25) auf die Doppelkupplung (5) vorgesehen sind.
  2. Hybridantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebewelle (15) eine Ausgangswelle oder Vorgelegewelle des Doppelkupplungsgetriebes (10) ist.
  3. Hybridantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (27, 24) zum Übertragen der Drehbewegung der Abtriebswelle (25) als Zahnradstufe ausgebildet sind, wobei das eine Zahnrad (27) drehfest mit der Abtriebswelle (25) und das andere Zahnrad (24) drehfest mit der Doppelkupplung (5) verbunden ist.
  4. Hybridantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradstufe als Stirnradstufe ausgebildet ist, wobei das doppelkupplungsseitige Stirnrad (24) drehfest mit dem Gehäuse (6) der Doppelkupplung (5) verbunden ist.
  5. Hybridantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Zahnrad (24) bzw. Stirnrad in Eingriff mit einem Zahnrad bzw. Stirnrad zum Antreiben einer Hydraulikpumpe des Doppelkupplungsgetriebes (10) steht.
  6. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) und das Doppelkupplungsgetriebe (10) im Heckbereich des Fahrzeugs angeordnet sind und die Elektromaschine (26) vor dem Doppelkupplungsgetriebe (10) angeordnet ist.
  7. Hybridantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (26) im Heckbereich des Fahrzeugs oder, insbesondere über eine Kardanwelle, im Bereich einer Vorderachse des Fahrzeugs angeordnet ist.
  8. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (25) unterhalb einer quer zu dieser angeordneten, mit dem Ausgang des Doppelkupplungsgetriebes (10) verbundenen Radantriebswelle (23) angeordnet ist.
  9. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbrennungsmotor (2) und der Doppelkupplung (5) eine Kupplung (4) angeordnet ist.
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