DE102012013248A1 - Drive device for driving motor car, has torque converter switched on in power flow to sub transmission, and electrical machine provided before or after converter in force flow for obtaining temporary hybrid drive or electrical drive - Google Patents

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Abstract

The device has a driving internal combustion engine, and a downstream dual-clutch transmission (10) including two sub transmissions (I, II), which are alternatingly activated by two separation clutches (K1, K2). A hydrodynamic torque converter (20) is switched on in a power flow to one of the sub transmissions. An electrical machine (24) is provided before or after the torque converter in a force flow for obtaining a temporary hybrid drive or an electrical drive. A rotor (28) of the electrical machine is directly arranged on a hollow input shaft.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a drive device for motor vehicles according to the preamble of patent claim 1.

Eine Antriebsvorrichtung der gattungsgemäßen Art ist zum Beispiel in der DE 10 2008 002 554 A1 beschrieben. Dabei ist bei einem Doppelkupplungsgetriebe ein Teilgetriebe mit den entsprechenden, geraden Vorwärtsgängen direkt an eine Brennkraftmaschine ankuppelbar, während in den Leistungsfluss zum zweiten Teilgetriebe mit dem Anfahrgang (1. Gang) ein Drehmomentwandler eingeschaltet ist, der unter anderem das Anfahrmoment erhöht und dabei die korrespondierende Trennkupplung entlasten kann.A drive device of the generic type is for example in the DE 10 2008 002 554 A1 described. In this case, in a dual-clutch transmission, a partial transmission with the corresponding straight forward gears directly to an internal combustion engine can be coupled, while in the power flow to the second partial transmission with the starting gear (1st gear), a torque converter is switched on, among other things, increases the starting torque and thereby the corresponding disconnect clutch can relieve.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von der gattungsgemäßen Antriebsvorrichtung diese derart weiterzubilden, dass sie ohne größeren steuerungstechnischen und getriebetechnischen Aufwand für einen Hybridantrieb des Kraftfahrzeugs einsetzbar ist.The object of the invention is, starting from the generic drive device to further develop these so that they can be used without major control engineering and gear technical effort for a hybrid drive of the motor vehicle.

Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.The object is solved with the features of claim 1. Advantageous and particularly expedient developments of the invention are set forth in the subclaims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass in den Kraftfluss nach dem Drehmomentwandler eine Elektromaschine zur Erzielung eines temporären Elektroantriebs oder Hybridantriebs eingeschaltet ist. Da eine Elektromaschine funktionsbedingt bereits ein hohes Anfahrmoment ausüben kann, reicht es bei einem rein elektrischen Betrieb aus, diese unter Umgehung des Drehmomentwandlers auf das Teilgetriebe mit dem Anfahrgang wirken zu lassen.According to the invention it is proposed that in the power flow after the torque converter, an electric machine to achieve a temporary electric drive or hybrid drive is turned on. Since an electric machine can already exert a high starting torque due to the function, in the case of purely electrical operation, it is sufficient to let it act on the partial transmission with the starting gear bypassing the torque converter.

Dabei kann besonders bevorzugt das auch elektrisch antreibbare Teilgetriebe I zumindest einen Anfahrgang und zumindest einen ins Schnelle übersetzten Vorwärtsgang, insbesondere zumindest drei ungerade Vorwärtsgänge und gegebenenfalls einen Rückwärtsgang R aufweisen, während das zweite Teilgetriebe II auf zumindest drei gerade Vorwärtsgänge ausgelegt ist. Da der Rückwärtsgang R gegebenenfalls durch Drehrichtungsumsteuerung der Elektromaschine bewirkt sein kann, könnte anstelle des Rückwärtsgangzahnradsatzes ein weiterer Vorwärtsgang im Teilgetriebe I verbaut sein.In this case, the electrically driven partial transmission I can also have at least one starting gear and at least one fast forward gear, in particular at least three odd forward gears and optionally one reverse gear R, while the second partial gear II is designed for at least three straight forward gears. Since the reverse gear R may optionally be effected by reversing the rotational direction of the electric machine, a further forward gear could be installed in the partial transmission I instead of the reverse gear set.

Das Doppelkupplungsgetriebe kann in an sich bekannter Weise mit einer ersten, hohl ausgeführten Eingangswelle zum Teilgetriebe I und einer zweiten, koaxialen Eingangswelle zum Teilgetriebe II versehen sein, wobei bei einer baulich einfachen Konstruktion und günstiger Drehmomenteinleitung der Drehmomentwandler und die Elektromaschine auf die hohl ausgeführte Eingangswelle abtreiben.The dual-clutch transmission can be provided in a conventional manner with a first hollow input shaft to the partial transmission I and a second coaxial input shaft to the partial transmission II, abort with a structurally simple construction and favorable torque introduction of the torque converter and the electric machine to the hollow input shaft ,

Des Weiteren können zur Erzielung einer axial kurz ausführbaren Konstruktion die auf die erste Eingangswelle geschaltete Trennkupplung K1 axial vor dem Drehmomentwandler angeordnet und die auf die zweite Eingangswelle zum Teilgetriebe I abtreibende Trennkupplung K2 zwischen einem topfförmigen Abtriebselement der Trennkupplung K1 und dem Pumpenrad des Drehmomentwandlers eingeschaltet sein, wobei der Drehmomentwandler zumindest teilweise radial außenliegend um die zweite Trennkupplung K2 herum positioniert ist.Furthermore, in order to achieve an axially short executable construction, the disconnect clutch K1 connected to the first input shaft can be arranged axially in front of the torque converter and the disconnect clutch K2 driving off the second input shaft to the subtransmission I can be switched between a cup-shaped output element of the disconnect clutch K1 and the impeller of the torque converter. wherein the torque converter is at least partially positioned radially outboard around the second disconnect clutch K2.

Schließlich kann der Rotor der Elektromaschine unmittelbar auf der hohl ausgeführten, ersten Eingangswelle angeordnet sein, also getriebetechnisch einfach direkt die Eingangswelle antreiben.Finally, the rotor of the electric machine can be arranged directly on the hollow, executed first input shaft, so just drive the input shaft directly drive technology.

Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.The advantageous embodiments and / or further developments of the invention explained above and / or reproduced in the dependent claims can be used individually or else in any desired combination with one another, for example in the case of clear dependencies or incompatible alternatives.

Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention and its advantageous embodiments and further developments and advantages thereof are explained in more detail below with reference to drawings.

Es zeigen:Show it:

1 ein Blockschaltbild einer Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Doppelkupplungsgetriebe, einem Drehmomentwandler und einer antriebstechnisch integrierten Elektromaschine; 1 a block diagram of a drive device for a motor vehicle with a dual clutch transmission, a torque converter and a drive technically integrated electric machine;

2 in einer Prinzipdarstellung die Reihenfolge der Antriebskomponenten in der Kraftflußrichtung; und 2 in a schematic representation of the order of the drive components in the Kraftflußrichtung; and

3 und 4 in Ansichten entsprechend der 2 jeweils alternative Ausführungsbeispiele der Erfindung. 3 and 4 in views according to the 2 each alternative embodiments of the invention.

In der Zeichnung ist mit 10 ein Doppelkupplungsgetriebe bezeichnet, dass sich aus zwei hintereinander angeordneten Teilgetrieben I und II zusammensetzt.In the drawing is with 10 denotes a dual-clutch transmission that is composed of two successively arranged partial transmissions I and II.

Im Gehäuse des Doppelkupplungsgetriebes 10 sind koaxial eine erste, hohle Eingangswelle 12 und eine zweite, durch die Hohlwelle 12 hindurch zum zweiten Teilgetriebe II geführte Eingangswelle 14 drehbar gelagert. Ferner ist eine achsparallele Abtriebswelle 16 drehbar gelagert, die auf das weitere Antriebssystem des Kraftfahrzeugs in geeigneter Weise direkt oder indirekt abtreibt.In the housing of the dual-clutch gearbox 10 are coaxial with a first, hollow input shaft 12 and a second, through the hollow shaft 12 through to the second partial transmission II guided input shaft 14 rotatably mounted. Furthermore, an axially parallel output shaft 16 rotatably mounted, which aborts on the further drive system of the motor vehicle in a suitable manner directly or indirectly.

Zwischen den beiden Eingangswellen 12, 14 und der Abtriebswelle 16 sind Zahnradsätze (ohne Bezugszeichen) mit über Synchronkupplungen (allgemein mit 18 bezeichnet) schaltbaren Loszahnrädern und korrespondierenden Festzahnrädern angeordnet, die wie ersichtlich im Teilgetriebe I die ungeraden Vorwärtsgänge 1, 3, 5 und einen Rückwärtsgang R und im Teilgetriebe II die geraden Vorwärtsgänge 2, 4, 6 bilden. Between the two input shafts 12 . 14 and the output shaft 16 are gear sets (without reference numerals) with synchronous clutches (generally with 18 designated) switchable idler gears and corresponding fixed gears arranged, as shown in the partial transmission I, the odd forward gears 1 . 3 . 5 and a reverse gear R and the partial transmission II straight forward gears 2 . 4 . 6 form.

Die Eingangswelle 12 des Teilgetriebes I wird über eine von der angedeuteten Brennkraftmaschine 8 des Kraftfahrzeugs angetriebene Trennkupplung K1 und über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 20 bei geschlossener Trennkupplung K1 angetrieben, wobei ein topfförmiger Abtriebsflansch 22 der Trennkupplung K1 mit dem Pumpenrad 20a des Drehmomentwandler 20 trieblich verbunden ist.The input shaft 12 of the partial transmission I is about one of the indicated internal combustion engine 8th the motor vehicle driven clutch K1 and a hydrodynamic torque converter 20 driven at closed disconnect clutch K1, wherein a pot-shaped output flange 22 the separating clutch K1 with the impeller 20a of the torque converter 20 is connected.

Radial innerhalb des Drehmomentwandlers 20 und axial benachbart dem Abtriebsflansch 22 ist die Kupplung K2 angeordnet, deren Gehäuse 23 im Durchtrieb durch die Kupplung K1 direkt angetrieben ist, während deren Kupplungselemente 25 mit der zweiten Eingangswelle 14 gekoppelt sind.Radial inside the torque converter 20 and axially adjacent the output flange 22 is arranged the clutch K2 whose housing 23 is driven directly through the coupling K1, while their coupling elements 25 with the second input shaft 14 are coupled.

Axial benachbart dem Drehmomentwandler 20 ist an das Getriebegehäuse des Doppelkupplungsgetriebes 10 eine Elektromaschine 24 mit einem ringförmigen Stator 26 und einem auf der Eingangswelle 12 des Teilgetriebes I angeordneten Rotor 28 angebaut, wobei der Rotor 28 zum Beispiel über eine Keilverzahnung (nichtdargestellt) direkt auf die Eingangswelle 12 abtreibt.Axially adjacent to the torque converter 20 is to the gearbox of the dual-clutch gearbox 10 an electric machine 24 with an annular stator 26 and one on the input shaft 12 of the partial transmission I arranged rotor 28 grown, with the rotor 28 for example via a spline (not shown) directly on the input shaft 12 aborts.

Durch den in den Kraftfluss von der Kupplung K1 zur hohlen Eingangswelle 12 eingeschalteten Drehmomentwandler 20 – der bekannter Bauart sein kann und deshalb nicht näher beschrieben ist – kann das Antriebsmoment der Brennkraftmaschine zum Beispiel um ca. das Zweifache erhöht werden, was einerseits eine längere Auslegung der Getriebegänge 1, 3, 5 (größere Übersetzungsspreizung) und gegebenenfalls des Rückwärtsganges R ermöglicht und/oder die als Anfahrkupplung dienende Trennkupplung K1 entlastet.Through the in the power flow from the clutch K1 to the hollow input shaft 12 switched torque converter 20 - Can be of known type and therefore not described in detail - the drive torque of the internal combustion engine, for example, be increased by about two times, which on the one hand a longer interpretation of the gears 1 . 3 . 5 (larger ratio spread) and possibly the reverse gear R allows and / or relieves the clutch serving as a clutch K1.

Über die Elektromaschine 24 können zudem die Gänge des Teilgetriebes I im Hybridantrieb und im ausschließlichen Elektroantrieb betrieben werden, zum Beispiel im Elektroantrieb bei niedrigeren Geschwindigkeiten und im Boostbetrieb zum Beispiel bei Steigungen, etc. Der Drehmomentwandler 20 ist dabei bei rein elektrischem Antrieb außer Funktion.About the electric machine 24 In addition, the gears of the partial transmission I can be operated in hybrid drive and in the exclusive electric drive, for example in the electric drive at lower speeds and in boost mode, for example, gradients, etc. The torque converter 20 is in purely electric drive out of function.

Die Gangschaltungen können in üblicher Weise ohne Zugkraftunterbrechung durch alternierendes Betätigen der Trennkupplungen K1, K2 und jeweiliges Vorwählen eines Anschlussganges in den Teilgetrieben I, II durchgeführt werden.The gearshifts can be carried out in the usual way without interruption of traction by alternating actuation of the separating clutches K1, K2 and respective preselection of a connection passage in the partial transmissions I, II.

In den Gängen 2, 4, 6 des Teilgetriebes II ist dabei nur ein verbrennungsmotorischer Betrieb möglich, der aber aufgrund des direkten Antriebs ohne Drehmomentwandler 20 einen in den höheren Gängen (im höheren Geschwindigkeitsbereich) besseren Wirkungsgrad ergibt, während in den Gängen 1, 3, 5 und gegebenenfalls R durch die Einschaltung des Drehmomentwandlers 20 verbesserte Übersetzungsauslegungen und ein höheres Abtriebsmoment verwirklichbar ist. Ferner kann in diesen Gängen der elektromotorische Betrieb und ein temporärer Elektrobetrieb gefahren werden.In the hallways 2 . 4 . 6 the partial transmission II is only an internal combustion engine operation possible, but due to the direct drive without torque converter 20 a higher efficiency in the higher gears (in the higher speed range), while in the gears 1 . 3 . 5 and optionally R by the engagement of the torque converter 20 improved translation interpretations and a higher output torque is feasible. Furthermore, the electromotive operation and a temporary electrical operation can be operated in these corridors.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Gegebenenfalls kann der Rückwärtsgang R auch entfallen und es kann eine Rückwärtsfahrt durch Umsteuern der Drehrichtung der Elektromaschine 20 bewirkt werden.The invention is not limited to the illustrated embodiment. Optionally, the reverse gear R can also be omitted and it can be reversed by reversing the direction of rotation of the electric machine 20 be effected.

Dabei kann der entsprechende Zahnradsatz (mit einem Umkehrzahnrad) auch durch einen weiteren Vorwärtsgang (zum Beispiel einem 7. Gang und im Teilgetriebe II gegebenenfalls noch durch einen 8. Gang) ersetzt werden.In this case, the corresponding gear set (with a reverse gear) by another forward gear (for example, a 7th gear and in the partial transmission II optionally still by an 8th gear) to be replaced.

In der 2 ist in einem Blockschaltdiagramm die Anordnung der obigen Antriebskomponenten im Kraftfluß dargestellt. Alternativ zu der in der 1 und 2 veranschaulichten Anordnung kann die Lage der Elektromaschine 26 in der Kraftflußrichtung auch variiert werden. So ist im Blockschaltdiagramm gemäß der 3 die Elektromaschine 26 in der Kraftflußrichtung vor der Doppelkupplung K1, K2 und dem Wandler 20 angeordnet. In der 4 ist die Elektromaschine 26 in der Kraftflußrichtung hinter der Doppelkupplung K1, K2 sowie vor dem Wandler 20 angeordnet.In the 2 is shown in a block diagram the arrangement of the above drive components in the power flow. Alternatively to the one in the 1 and 2 illustrated arrangement, the location of the electric machine 26 can also be varied in the power flow direction. So is the block diagram according to the 3 the electric machine 26 in the power flow direction before the dual clutch K1, K2 and the converter 20 arranged. In the 4 is the electric machine 26 in the power flow direction behind the double clutch K1, K2 and before the converter 20 arranged.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008002554 A1 [0002] DE 102008002554 A1 [0002]

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Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer antreibenden Brennkraftmaschine und einem nachgeschalteten Doppelkupplungsgetriebe, das ein erstes Teilgetriebe (I) und ein zweites Teilgetriebe (II) aufweist, die über zwei Trennkupplungen (K1, K2) alternierend aktivierbar sind, und mit einem in den Leistungsfluss zu dem einen Teilgetriebe eingeschalteten Drehmomentwandler (20), dadurch gekennzeichnet, dass in den Kraftfluss vor oder nach dem Drehmomentwandler (20) eine Elektromaschine (24) zur Erzielung eines temporären Hybridantriebs oder Elektroantriebs vorgesehen ist.Driving device for motor vehicles, comprising a driving internal combustion engine and a downstream dual-clutch transmission having a first partial transmission (I) and a second partial transmission (II), which are alternately activated via two separating clutches (K1, K2), and with a in the power flow to the a partial transmission switched torque converter ( 20 ), characterized in that in the power flow before or after the torque converter ( 20 ) an electric machine ( 24 ) is provided to achieve a temporary hybrid drive or electric drive. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das auch elektrisch antreibbare Teilgetriebe (I) zumindest einen Anfahrgang (1) und zumindest einen ins Schnelle übersetzten Vorwärtsgang (3, 5) aufweist.Drive device according to claim 1, characterized in that the part drive (I) , which can also be driven electrically, at least one starting gear ( 1 ) and at least one quickly translated forward gear ( 3 . 5 ) having. Antriebsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch antreibbare Teilgetriebe (I) auf zumindest drei ungerade Vorwärtsgänge (1, 3, 5) und gegebenenfalls einen Rückwärtsgang (R) und das zweite Teilgetriebe (II) auf zumindest drei gerade Vorwärtsgänge (2, 4, 6) ausgelegt ist.Drive device according to claims 1 and 2, characterized in that the electrically driven partial transmission (I) to at least three odd forward gears ( 1 . 3 . 5 ) and optionally a reverse gear (R) and the second partial transmission (II) on at least three straight forward gears ( 2 . 4 . 6 ) is designed. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (10) mit einer ersten, hohl ausgeführten Eingangswelle (12) zum Teilgetriebe (I) und einer zweiten, koaxialen Eingangswelle (14) zum Teilgetriebe (II) versehen ist und dass der Drehmomentwandler (20) und die Elektromaschine (24) auf die hohl ausgeführte Eingangswelle (12) abtreiben.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the dual-clutch transmission ( 10 ) with a first, hollow running input shaft ( 12 ) to the partial transmission (I) and a second, coaxial input shaft ( 14 ) is provided to the partial transmission (II) and that the torque converter ( 20 ) and the electric machine ( 24 ) on the hollow input shaft ( 12 abort. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die erste Eingangswelle (12) geschaltete Trennkupplung (K1) axial vor dem Drehmomentwandler (20) angeordnet ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that on the first input shaft ( 12 ) disconnected clutch (K1) axially in front of the torque converter ( 20 ) is arranged. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die zweite Eingangswelle (14) zum Teilgetriebe (II) abtreibende Trennkupplung (K2) zwischen einem topfförmigen Abtriebselement (22) der Trennkupplung (K1) und dem Pumpenrad (20a) des Drehmomentwandlers (20) eingeschaltet ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that on the second input shaft ( 14 ) to the partial transmission (II) abreibende separating clutch (K2) between a pot-shaped output element ( 22 ) of the separating clutch (K1) and the impeller ( 20a ) of the torque converter ( 20 ) is turned on. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentwandler (20) zumindest teilweise radial außenliegend um die zweite Trennkupplung (K2) herum positioniert ist.Drive device according to claim 6, characterized in that the torque converter ( 20 ) is positioned at least partially radially outward around the second disconnect clutch (K2). Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (28) der Elektromaschine (24) unmittelbar auf der hohl ausgeführten, ersten Eingangswelle (12) angeordnet ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 28 ) of the electric machine ( 24 ) directly on the hollow, first input shaft ( 12 ) is arranged.
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