DE102012019971A1

DE102012019971A1 - Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012019971A1
Application number: DE201210019971
Authority: DE
Inventors: Thomas Hoffmeister; Thomas Jan Schunk; Thomas Deigner; Uli Christian Blessing; Stefan Anspann; Günter Rühle; Mark Schweiher; Harald Ihben
Original assignee: Getrag Getriebe und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer GmbH and Co
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2012-10-08
Filing date: 2012-10-08
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-10-09
Also published as: DE102012019971B4

Abstract

Hybrid-Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Getriebeanordnung (14), die ein Getriebegehäuse (64), eine Getriebelängsachse (27) und wenigstens eine Welle (28; 26) aufweist, einer elektrischen Maschine (40), die eine Maschinenlängsachse (48) und eine Rotorwelle (46) aufweist, und einer Koppeleinrichtung (50) zur Koppelung der elektrischen Maschine (40) mit der Welle (28; 26) der Getriebeanordnung (14). Dabei sind die Getriebelängsachse (27) und die Maschinenlängsachse (48) parallel angeordnet, wobei die Koppeleinrichtung (50) einen Stirnradsatz (52) aufweist, der ein an der Welle (28; 26) gelagertes Wellenzahnrad (56) und ein mit der Rotorwelle (46) verbundenes Rotorzahnrad (54) aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer Getriebeanordnung, die ein Getriebegehäuse, eine Getriebelängsachse und wenigstens eine Welle aufweist, mit einer elektrischen Maschine, die eine Maschinenlängsachse und eine Rotorwelle aufweist, und mit einer Koppeleinrichtung zur Kopplung der elektrischen Maschine mit der Welle der Getriebeanordnung.
Auf dem Gebiet der Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge sind Hybrid-Antriebseinheiten bekannt, bei denen ein erster Antriebsmotor in der Regel als Verbrennungsmotor ausgebildet ist und bei denen eine elektrische Maschine als zweiter Antriebsmotor bereitgestellt ist. Dabei ist es zum einen bekannt, die elektrische Maschine zwischen dem Antriebsmotor und einem nachgeschalteten Getriebe anzuordnen.
Die Getriebeanordnung kann dabei insbesondere ein automatisiertes Getriebe beinhalten, wie beispielsweise ein Wandlerautomatgetriebe, ein automatisiertes Schaltgetriebe (ASG) oder ein Doppelkupplungsgetriebe (DKG).
Derartige Anordnungen bauen in axialer Richtung relativ lang und bieten häufig nur eine eingeschränkte Hybrid-Funktionalität.
Auf dem Gebiet der Doppelkupplungsgetriebe ist es beispielsweise aus dem Dokument DE 10 2010 004 711 A1 bekannt, eine elektrische Maschine in Leistungsflussrichtung gesehen hinter einer der zwei Reibkupplungen des Doppelkupplungsgetriebes anzubinden. Das dieser Reibkupplung zugeordnete Teilgetriebe weist die geraden Gangstufen auf. Um ein Anfahren auch in der ersten Gangstufe zu ermöglichen, ohne dabei den Verbrennungsmotor mitschleppen zu müssen, ist bei diesem Antriebsstrang zudem eine dritte Reibkupplung vorgesehen, die den Verbrennungsmotor von dem Doppelkupplungsgetriebe abkoppeln kann. Konstruktive Details hinsichtlich der Implementierung der elektrischen Maschine in dem Antriebsstrang sind in diesem Dokument jedoch nicht gezeigt.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung eines Hybrid-Antriebsstranges, bei dem die elektrische Maschine gut integrierbar bzw. ankoppelbar ist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Hybrid-Antriebsstrang dadurch gelöst, dass die Getriebelängsachse und die Maschinenlängsachse parallel angeordnet sind, wobei die Koppeleinrichtung einen Stirnradsatz aufweist, der ein an der Welle gelagertes Wellenzahnrad und ein mit der Rotorwelle verbundenes Rotorzahnrad aufweist.
Mit dieser Art von Koppeleinrichtung kann die Anbindung der elektrischen Maschine auf besonders kompakte, und insbesondere axial kurz bauende Art und Weise erfolgen.
Der Antriebsstrang kann für den Längseinbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt sein oder für den Front-Quereinbau. Die Getriebeanordnung beinhaltet vorzugsweise ein Stufengetriebe, das vorzugsweise als automatisiertes Getriebe in Form eines automatisierten Schaltgetriebes oder eines Doppelkupplungsgetriebes ausgebildet ist.
Ferner beinhaltet der Hybrid-Antriebsstrang vorzugsweise einen Antriebsmotor in Form eines Verbrennungsmotors, der über eine Kupplungsanordnung mit der Getriebeanordnung verbunden ist.
Die elektrische Maschine ist dabei vorzugsweise hinter der Kupplungsanordnung (in Leistungsflussrichtung gesehen) an die Getriebeanordnung angebunden.
Die parallele Anordnung von Getriebelängsachse und Maschinenlängsachse soll bedeuten, dass die elektrische Maschine parallel versetzt zu wenigstens einer Welle der Getriebeanordnung angeordnet ist, insbesondere zu jener Welle, an der das Wellenzahnrad gelagert ist.
Der Hybrid-Antriebsstrang kann vorzugsweise drei Betriebsarten beinhalten, nämlich einen reinen verbrennungsmotorischen Betrieb, bei dem die elektrische Maschine keine Antriebsleistung bereitstellt, einen Hybrid-Betrieb, bei dem sowohl der Antriebsmotor als auch die elektrische Maschine Antriebsleistung bereitstellen, die im Bereich der Koppeleinrichtung oder am Ausgang der Getriebeanordnung aufsummiert werden kann, und einen rein elektrischen Fahrbetrieb, bei dem Antriebsleistung ausschließlich von der elektrischen Maschine bereitgestellt wird. Im Falle eines Doppelkupplungsgetriebes erfolgt der Fahrbetrieb dann über jenes Teilgetriebe (vorzugsweise das mit den geraden Vorwärtsgangstufen), hinter dessen zugeordneter Reibkupplung die elektrische Maschine angekoppelt ist.
Mit einem derartigen Hybrid-Antriebsstrang lassen auch weitere Hybrid-Funktionalitäten realisieren, wie beispielweise ein Starten des Verbrennungsmotors, ein Rekuperieren, insbesondere bei Bremsvorgängen, ein ”Boost”-Betrieb etc.
Die elektrische Maschine kann auf verschiedene Art und Weise realisiert werden, wobei eine bevorzugte Variante einen Rotor beinhaltet, der mit Permanentmagneten bestückt ist (permanent erregter Gleichstrommotor).
Die elektrische Maschine ist vorzugsweise für hohe Drehzahlen ausgelegt, so dass die elektrische Maschine kompakt bauen kann, insbesondere in radialer Richtung. Die elektrische Maschine kann folglich beispielsweise für Maximaldrehzahlen von 18.000 U/min, 20.000 oder bis hin zu 25.000 U/min ausgelegt sein.
Bei der Anbindung der elektrischen Maschine in der oben beschriebenen Art und Weise an ein Teilgetriebe eines Doppelkupplungsgetriebes ist zudem vorteilhaft, dass ein elektrischer Fahrbetrieb über mehrere Gangstufen erfolgen kann, beispielsweise über die Vorwärtsgangstufen 2, 4 oder 6.
Insgesamt kann ein Hybrid-Antriebsstrang mit einem geringen Bauraumbedarf und hoher Flexibilität hinsichtlich des Übersetzungsverhältnisses von elektrischer Maschine zu Getriebeanordnung realisiert sein. Ferner lassen sich verschiedene Typen und Größen von elektrischen Maschinen an die Getriebeanordnung anbinden.
Das Wellenzahnrad kann drehbar an der Welle gelagert sein und mittels einer Schaltkupplung mit der Welle drehfest verbindbar sein. Das Wellenzahnrad kann jedoch auch fest mit der Welle verbunden sein.
In gleicher Weise kann das Rotorzahnrad drehbar an der Rotorwelle gelagert und mittels einer Schaltkupplung mit dieser verbindbar sein. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das Rotorzahnrad fest mit der Rotorwelle verbunden ist.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Getriebeanordnung eine Eingangswelle und zwei Ausgangswellen auf, wobei das Wellenzahnrad an der Eingangswelle oder an einer der Ausgangswellen gelagert ist.
Bei einer Getriebeanordnung dieser Art kann durch die zwei Ausgangswellen eine axial kompakte Bauweise realisiert werden. Die zwei Ausgangswellen können dabei vorzugsweise über Abtriebszahnräder jeweils mit einem Differenzial gekoppelt sein, das die Antriebsleistung auf angetriebene Räder verteilt.
Bei Lagerung des Wellenzahnrades an einer der Ausgangswellen ist es bevorzugt, wenn das Wellenzahnrad drehbar an der Ausgangswelle gelagert und mittels einer Schaltkupplung mit dieser drehfest verbindbar ist.
Ferner ist es generell möglich, dass das Rotorzahnrad, das insbesondere als Ritzel ausgebildet sein kann, direkt mit dem Wellenzahnrad in Eingriff steht.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn der Stirnradsatz wenigstens ein Zwischenzahnrad aufweist, das mit dem Wellenzahnrad und mit dem Rotorzahnrad in Eingriff steht.
Das Zwischenzahnrad ist dabei entweder an einer der bereits vorhandenen Wellen der Getriebeanordnung gelagert, ist jedoch vorzugsweise an einer separat hierfür vorgesehenen Zwischenwelle festgelegt, die drehbar in dem Getriebegehäuse gelagert ist.
Über das Zwischenzahnrad oder zwei oder drei Zwischenzahnräder kann zum einen in weiten Bereichen Einfluss auf das Übersetzungsverhältnis zwischen elektrischer Maschine und Welle Einfluss genommen werden. Zum anderen ist es bei dieser Anordnung möglich, die elektrische Maschine über große Winkelbereiche relativ zu der Welle anzuordnen, so dass eine hohe Flexibilität hinsichtlich des Gesamt ”Packages” innerhalb eines Motorraums des Kraftfahrzeuges möglich ist.
Im Stand der Technik ist es generell bekannt, elektrische Maschinen mit einem Gehäuse bereitzustellen, wobei ein Rotor der elektrischen Maschine innerhalb dieses Maschinengehäuses drehbar gelagert ist.
Bei dieser üblichen Bereitstellung von elektrischen Maschinen wird die elektrische Maschine folglich vorgefertigt angeliefert und ist dann auf geeignete Art und Weise an den Antriebsstrang anzukoppeln.
Demgegenüber ist es von besonderem Vorzug, wenn die elektrische Maschine in dem Getriebegehäuse aufgenommen ist.
Bei dieser Ausführungsform weist die elektrische Maschine kein ”eigenes” Maschinengehäuse auf, sondern ist in dem Getriebegehäuse aufgenommen, wobei ein Abschnitt des Getriebegehäuses das Maschinengehäuse insoweit nachbildet, als die elektrische Maschine innerhalb des Getriebegehäuses gelagert werden muss. Dies gilt zum einen für den Stator, der an dem Getriebegehäuse festzulegen ist, wie auch für den Rotor, dessen Welle drehbar in Bezug auf das Getriebegehäuse gelagert werden muss.
Hierdurch kann zum einen der notwendige Bauraum verringert werden, da kein separates Maschinengehäuse bereitgestellt werden muss. Ferner werden hierdurch auch die Kosten verringert. Schließlich ermöglicht diese Unterbringung der elektrischen Maschine in dem Getriebegehäuse auch eine verbesserte Funktionalität hinsichtlich der elektrischen Anschlüsse und/oder hinsichtlich der Maßnahmen, die zur Kühlung der elektrischen Maschine ggf. vorgesehen werden.
So ist es beispielsweise von besonderem Vorzug, wenn zwischen einem Außenumfangsabschnitt eines Stators der elektrischen Maschine und einem Innenumfangsabschnitt des Getriebegehäuses wenigstens ein Kühlkanal ausgebildet ist.
Hierdurch kann eine effiziente Kühlung der elektrischen Maschine realisiert werden, da ein in dem Kühlkanal geführtes Kühlfluid in idealer Weise direkt am Außenumfang des Stators, d. h. beispielsweise direkt an einem Blechpaket des Stators vorbeiströmen kann.
Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn in dem Getriebegehäuse ein Fluid zum Kühlen und/oder zum Schmieren von Getriebekomponenten aufgenommen ist, wobei das Fluid in einen Kühlkanal zum Kühlen der elektrischen Maschine förderbar ist.
Das Kühlfluid kann dabei insbesondere ein Öl sein. Die mit dem Kühlfluid versorgten Getriebekomponenten können Zahnräder, Lager, etc. sein, können jedoch auch Kupplungen einer Kupplungsanordnung der Getriebeanordnung sein. Bei nass laufenden Kupplungen, wie sie beispielsweise in Doppelkupplungsgetrieben verwendet werden, wird ein solches Kühlfluid insbesondere zum Abführen von Reibungswärme verwendet.
Durch die Maßnahme, das gleiche Fluid auch in den Kühlkanal der elektrischen Maschine fördern zu können, kann ein gemeinsamer Fluidhaushalt eingerichtet werden. Separate Zusatzaggregate für die Kühlung der elektrischen Maschine sind in diesem Fall dann nicht notwendig. Die Kühlung der elektrischen Maschine kann hierdurch insgesamt optimiert werden.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, eine elektrische Maschine, die ein eigenes Maschinengehäuse aufweist und an die Getriebeanordnung angebunden ist, an den Fluidhaushalt der Getriebeanordnung anzubinden, beispielsweise durch extern verlaufende Kanäle oder dergleichen.
Bei der Integration einer elektrischen Maschine in dem Getriebegehäuse kann die Zuführung von Kühlfluid zu dem Kühlkanal vereinfacht werden, der in diesem Fall vorzugsweise zwischen Außenumfangsabschnitt eines Stators und Innenumfangsabschnitt eines Getriebegehäuseabschnittes ausgebildet ist.
Generell kann der Kühlkanal auf verschiedene Art und Weise ausgerichtet werden, beispielsweise in Umfangsrichtung der elektrischen Maschine.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn der Kühlkanal einen Kühlkanalabschnitt aufweist, der parallel zu der Maschinenlängsachse ausgerichtet ist.
Dies ermöglicht zum einen kurze Kühlkanäle, so dass ein hoher Wärmeabtransport möglich ist. Zum anderen kann hierdurch die Fluidversorgung vereinfacht werden.
Gemäß einer insgesamt bevorzugten Ausführungsform weist das Getriebegehäuse wenigstens zwei Gehäuseabschnitte auf, die über eine quer zu der Getriebelängsachse ausgerichtete Verbindungsebene miteinander verbunden sind.
Die Verbindungsebene muss dabei nicht notwendigerweise als durchgehende Ebene ausgebildet sein, sondern kann eine beliebige stufige Form haben. Generell bildet diese Verbindung der Gehäuseabschnitte jedoch eine Hauptebene, die im vorliegenden Fall quer zu der Getriebelängsachse ausgerichtet ist.
Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn die elektrische Maschine in einem der zwei Gehäuseabschnitte aufgenommen ist.
Dieser eine Gehäuseabschnitt kann dabei so ausgebildet sein, dass er ein Maschinengehäuse nachbildet.
Vorzugsweise sind bei einem Doppelkupplungsgetriebe dieser Art in diesem Gehäuseabschnitt, in dem die elektrische Maschine aufgenommen ist, jedoch noch weitere Getriebekomponenten aufgenommen, wie beispielsweise eine Kupplungsanordnung, ein Kühlaggregat oder dergleichen, oder auch ein Stufengetriebe.
Ferner ist hierbei vorgesehen, dass eine Rotorwelle der elektrischen Maschine sich aus dem Gehäuseabschnitt herauserstreckt, also die Verbindungsebene schneidet und sich in den anderen Gehäuseabschnitt hineinerstreckt. Hierdurch kann eine Kopplung der elektrischen Maschine an die Getriebeanordnung vereinfacht werden.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die Verbindungsebene zwischen zwei Längsenden der elektrischen Maschine angeordnet. Der Rotor und der Stator der elektrischen Maschine sind folglich in Längsrichtung gesehen teilweise in dem einen Gehäuseabschnitt und teilweise in dem anderen Gehäuseabschnitt aufgenommen. Hierdurch kann der Antriebsstrang in axialer Weise besonders kompakt realisiert werden. Ferner ist es möglich, die Position der Verbindungsebene in Längsrichtung vergleichsweise frei zu wählen.
Von besonderem Vorzug ist es bei dieser Ausführungsform ferner, wenn die elektrische Maschine bei dieser Ausführungsform sich in axialer Richtung mit der Getriebeanordnung überschneidet, wenn insbesondere der Rotor und/oder der Stator der elektrischen Maschine sich in axialer Richtung mit wenigstens einer Welle, insbesondere allen Wellen der Getriebeanordnung zumindest teilweise überlappen.
Bei der Ausführungsform des Getriebegehäuse mit wenigstens zwei Gehäuseabschnitten ist es bevorzugt, wenn die Getriebeanordnung ein Stirnradgetriebe mit einer Eingangswelle und wenigstens einer hierzu parallelen Ausgangswelle aufweist, an denen Gangstufenradsätze zum Einrichten von Gangstufen gelagert sind, wobei das Stirnradgetriebe in einem der Gehäuseabschnitte aufgenommen ist.
Derartige Stirnradgetriebe sind folglich in Vorgelegebauweise realisiert und weisen Gangradsätze auf, die ein Losrad und ein Festrad aufweisen, wobei das Losrad über eine Schaltkupplung wie eine Synchron-Schaltkupplung mit der zugeordneten Welle verbindbar ist. Derartige Stirnradgetriebe werden insbesondere in automatisierten Schaltgetrieben und in Doppel kupplungsgetrieben eingesetzt.
Sofern die elektrische Maschine in einem der zwei Gehäuseabschnitte aufgenommen ist, ist die elektrische Maschine vorzugsweise in jenem Gehäuseabschnitt aufgenommen, der nicht das Stirnradgetriebe beinhaltet.
Bei der Anordnung der elektrischen Maschine mit der Verbindungsebene zwischen ihren Längsenden erstreckt sich die elektrische Maschine mit ihrem Stator und ihrem Rotor vorzugsweise in jenen Gehäuseabschnitt hinein, in dem das Stirnradgetriebe aufgenommen ist.
Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform weist die Getriebeanordnung ein Stirnradgetriebe mit einer Eingangswelle und wenigstens einer hierzu parallelen Ausgangswelle auf, an denen Gangstufenradsätze zum Einrichten von Gangstufen gelagert sind, wobei ein Gangzahnrad eines Gangstufenradsatzes das Wellenzahnrad bildet.
Bei dieser Ausführungsform wird die Koppeleinrichtung folglich so ausgeführt, dass die elektrische Maschine keinen ”eigenen” Stirnradsatz zur Anbindung an eine Welle der Getriebeanordnung aufweist. Vielmehr wird zur Kopplung eines der ohnehin vorhandenen Gangzahnräder eines Gangstufenradsatzes verwendet. Hierdurch kann die Anzahl der notwendigen Komponenten verringert werden und es ergibt sich eine axial kompakte Bauweise.
Das das Wellenzahnrad bildende Gangzahnrad ist vorzugsweise einer mittleren Gangstufe wie der Gangstufe 3 oder der Gangstufe 4 zugeordnet. Es kann jedoch auch einer der unteren Gangstufen oder einer der oberen Gangstufen des Stirnradgetriebes zugeordnet sein.
Das Stirnradgetriebe weist vorzugsweise eine Mehrzahl von Vorwärtsgangstufen, insbesondere fünf, sechs, sieben oder mehr Vorwärtsgangstufen sowie wenigstens eine Rückwärtsgangstufe auf.
Bei Ausbildung des Stirnradgetriebes mit zwei Ausgangswellen kann eine Drehrichtungsumkehr zur Einrichtung einer Rückwärtsgangstufe über die zwei Ausgangswellen realisiert werden, so dass keine Drehrichtungsumkehrwelle vorgesehen werden muss.
Bei einem Doppelkupplungsgetriebe wird die elektrische Maschine vorzugsweise an jenes Teilgetriebe angebunden, das auch die Rückwärtsgangstufe aufweist, so dass auch ein rein elektrischer Fahrbetrieb im Rückwärtsgang realisierbar ist, ohne den Verbrennungsmotor mitschleppen zu müssen.
Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn der Stirnradsatz schräg verzahnte Zahnräder aufweist.
Zum einen wird hierdurch die Anbindung an ein Stirnradgetriebe erleichtert, da Stirnradgetriebe in der Regel schräg verzahnte Gangstufenradsätze beinhalten. Folglich kann bei dieser Ausgestaltung die elektrische Maschine ohne wesentlichen konstruktive Änderungen des Stirnradgetriebes an ein Gangzahnrad angebunden werden, dass in diesem Fall das Wellenzahnrad bildet.
Zudem ergibt sich bei schräg verzahnten Zahnrädern eine hohe Laufruhe.
Das Rotorzahnrad ist dabei über eine geeignete Lageranordnung in axialer Richtung zu lagern, um die durch die Schrägverzahnung auftretenden Axialkräfte aufnehmen zu können.
Das Rotorzahnrad ist an einer Rotorzahnradwelle gelagert oder festgelegt. Die Rotorzahnradwelle kann dabei mit einer Rotorwelle der elektrischen Maschine verbunden sein, beispielsweise über eine Steckverzahnung oder dergleichen.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn die Rotorwelle einstückig mit einer Rotorzahnradwelle ausgebildet ist, an der das Rotorzahnrad festgelegt ist.
Hierdurch kann zum einen der Montageaufwand verringert werden. Zum anderen ergeben sich hierdurch deutlich vereinfachte Möglichkeiten hinsichtlich der Lagerung, insbesondere dann, wenn die elektrische Maschine in dem Getriebegehäuse aufgenommen ist.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Rotorzahnrad einstückig mit der Rotorzahnradwelle, insbesondere einstückig mit der Rotorwelle ausgebildet ist.
Hierdurch kann die Teileanzahl weiter verringert werden und folglich die Montage vereinfacht werden.
Bei der Ausführungsform, bei der die Rotorwelle einstückig mit der Rotorzahnradwelle ausgebildet ist, ist es von besonderem Vorzug, wenn die Rotorwelle mittels einer Lageranordnung drehbar gelagert ist, die ein Rotorzahnradlager aufweist, das an dem Getriebegehäuse festgelegt ist.
Das Rotorzahnradlager ist ein Lager, das insbesondere zur radialen Abstützung der auf das Rotorzahnrad wirkenden Kräfte dient.
Durch die Festlegung des Rotorzahnradlagers an dem Getriebegehäuse kann dabei ein fester Bezug über das Getriebegehäuse zu der Welle hergestellt werden, an der das Wellenzahnrad gelagert ist. Sofern ein Zwischenzahnrad verwendet wird, ist dieses vorzugsweise ebenfalls an dem Getriebegehäuse mittels einer Zwischenzahnradwelle oder dergleichen gelagert. Auch in diesem Fall kann durch das Rotorzahnradlager ein Wellenabstand weitgehend toleranzfrei eingerichtet werden.
Bei dieser Ausführungsform ist es ferner bevorzugt, wenn das Rotorzahnrad zwischen dem Rotorzahnradlager und der elektrischen Maschine angeordnet ist.
Hierdurch kann das Rotorzahnrad in enger axialer Nähe zu dem Rotorzahnradlager angeordnet werden, um auf diese Weise die auftretenden Radialkräfte gut abstützen zu können.
Zur Erfassung eines Drehwinkels des Rotors der elektrischen Maschine kann an der Rotorwelle ein Resolver angeordnet sein.
Dabei kann der Resolver vorzugsweise zwischen dem Rotorzahnradlager und der elektrischen Maschine angeordnet sein.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Resolver auf einer Seite des Rotorzahnradlagers angeordnet, die der elektrischen Maschine abgewandt ist.
Durch die Anordnung des Resolvers an dem gegenüber der elektrischen Maschine vorstehenden Rotorwellenabschnitt kann der Einbau des Resolvers vereinfacht werden. Ferner kann das dem Rotorzahnrad abgewandte Ende der elektrischen Maschine in einem topfartigen Abschnitt eines Gehäuses eingesetzt werden, so dass auch die Montage der elektrischen Maschine vereinfacht wird.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die elektrische Maschine ein Maschinengehäuse aufweist, das an das Getriebegehäuse angeflanscht ist oder durch einen Gehäuseabschnitt des Getriebegehäuses gebildet ist, wobei die Rotorwelle in dem Maschinengehäuse mittels eines ersten Rotorwellenlagers und mittels eines zweiten Rotorwellenlagers der Lageranordnung gelagert ist.
Bei dieser Ausführungsform ist die Rotorwelle innerhalb des Maschinengehäuses mittels zweier Rotorwellenlager gelagert und ferner an dem gegenüber der elektrischen Maschine vorstehenden Rotorwellenabschnitt mittels des Rotorzahnradlagers.
Folglich wird die Rotorwelle insgesamt durch drei Lager gelagert, so dass eine Verteilung der Lagerlasten erfolgen kann. Hierdurch können die Rotorwellenlager kleiner ausgestaltet werden. Ferner kann ggf. die Lagerauslegung hinsichtlich des jeweils verfügbaren Bauraumes gestaltet werden. Insgesamt kann folglich bei einem vorgegebenen Durchmesser des Maschinengehäuses ggf. eine elektrische Maschine mit einer größeren Leistung integriert werden.
Ferner kann eine Wellendurchbiegung verringert werden, so dass eine Verlagerung des Tragbildes der Verzahnung des Rotorzahnrades vermieden wird. Hierdurch können die Geräuschentwicklung und der Verschleiß verringert werden.
Bei Ausbildung des Rotorzahnrades als schräg verzahntes Zahnrad ist es bevorzugt, wenn eines der Lager zum Lagern der Rotorwelle als Festlager ausgebildet ist, also als Lager, das nicht nur radiale Lasten sondern auch axiale Lasten aufnehmen kann.
Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn das dem Rotorzahnrad benachbarte Rotorwellenlager als Festlager ausgebildet ist.
Hierdurch wird das mittlere der drei Lager als Festlager ausgebildet, über das die Axialkräfte aufgenommen werden.
Die anderen beiden Lager, d. h. das andere Rotorwellenlager und das Rotorzahnradlager können in diesem Fall als einfache Stützlager ausgebildet werden, die im Wesentlichen nur radiale Kräfte aufnehmen.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die elektrische Maschine in dem Getriebegehäuse aufgenommen, wobei das Rotorzahnradlager als Festlager ausgebildet ist.
Bei dieser Ausführungsform ist es generell denkbar, dass die Rotorwellenlager als Stützlager ausgebildet sind. Ggf. kann hierbei auf das dem Rotorzahnrad zugewandte Rotorwellenlager auch verzichtet werden.
Bei dieser Variante ist es zudem vorteilhaft, wenn das Getriebegehäuse wenigstens zwei Gehäuseabschnitte aufweist, die über eine quer zu der Getriebelängsachse ausgerichtete Verbindungsebene miteinander verbunden sind, wobei das Rotorzahnlager an einem der Gehäuseabschnitte festgelegt ist, und wobei ein Rotorwellenlager an dem anderen Gehäuseabschnitt festgelegt ist.
Bei dieser Variante kann die Rotorwelle durch nur zwei Lager gelagert werden, wobei das Rotorzahnradlager hierbei vorzugsweise als Festlager ausgebildet ist.
Bei dieser Variante kann die Anzahl der benötigten Bauteile noch weiter reduziert werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Längsschnittansicht durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
2 eine schematische Darstellung der Funktionalität eines Hybrid-Antriebsstranges mit Doppelkupplungsgetriebe;
3 eine schematische Ansicht eines Getriebegehäuses einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
4 eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
5 eine der 4 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
6 eine der 4 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
7 eine der 4 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
8 eine der 4 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges;
9 eine Längsschnittansicht durch einen Teil einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges mit Darstellung einer Lageranordnung für eine elektrische Maschine; und
10 eine der 9 entsprechende Darstellung mit einer weiteren Ausführungsform einer Lageranordnung.
In 1 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges schematisch in Form einer Längsschnittansicht dargestellt und generell mit 10 bezeichnet.
Der Antriebsstrang 10 weist einen Antriebsmotor 12 in Form eines Verbrennungsmotors sowie eine Getriebeanordnung 14 auf. Die Getriebeanordnung 14 beinhaltet eine Kupplungsanordnung 16, die eingangsseitig mit dem Antriebsmotor 12 verbunden ist und die ausgangsseitig mit einem Stufengetriebe 18 verbunden ist. Ein Ausgang des Stufengetriebes 18 ist mit einem Differenzial 20 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf Antriebswellen 22L, 22R verteilt wird, die mit Antriebsrädern eines Kraftfahrzeuges verbindbar sind.
Die Kupplungsanordnung 16 weist vorliegend eine einzelne Reibkupplung 24 auf, die als Anfahr- und Trennkupplung ausgebildet sein kann. Die Kupplungsanordnung 16 kann jedoch auch eine Doppelkupplungsanordnung aufweisen.
Das Stufengetriebe 18 weist eine Eingangswelle 26 auf, die mit dem Ausgangsglied der Kupplungsanordnung 16 verbunden ist. Im Falle eines Doppelkupplungsgetriebes kann die Eingangswelle 26 durch eine Eingangswellenanordnung mit einer Innenwelle und einer Hohlwelle gebildet sein.
Die Eingangswelle 26 ist entlang einer Getriebelängsachse 27 ausgerichtet.
Parallel hierzu weist das Stufengetriebe 18 eine erste Ausgangswelle 28 und eine zweite Ausgangswelle 30 auf.
Ferner beinhaltet das Stufengetriebe 18 eine Mehrzahl von Gangstufenradsätzen 32, die jeweils wenigstens ein mit einer Welle verbundenes Festrad und ein an einer anderen Welle gelagertes Losrad aufweisen. Die jeweiligen Losräder der Gangstufenradsätze 32 sind über nicht dargestellte Schaltkupplungen in Form von beispielsweise Synchron-Schaltkupplungen mit der zugeordneten Welle verbindbar, um auf diese Weise Gangstufen ein- und auszulegen.
Die Betätigung der Kupplungsanordnung 16 und der Schaltkupplungen des Stufengetriebes 18 erfolgt vorzugsweise automatisiert, beispielsweise mittels einer hydraulischen Aktuatoranordnung, einer elektromechanischen Aktuatoranordnung oder einer Kombination hiervon.
Die erste Ausgangswelle 28 weist ein erstes Abtriebszahnrad 34 auf, das mit einem Tellerrad oder einem sonstigen Eingangsglied 38 des Differenzials 20 in Eingriff steht. Die zweite Ausgangswelle 30 weist ein zweites Abtriebszahnrad 36 auf, das gleichfalls mit dem Tellerrad 38 in Eingriff steht.
Durch eine derartige 3-Wellen-Anordnung kann das Stufengetriebe 18 in axialer Richtung sehr kompakt bauen. Das Stufengetriebe 18 kann eine Mehrzahl von Vorwärtsgangstufen aufweisen, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr Gangstufen, sowie wenigstens eine Rückwärtsgangsstufe.
Der Hybrid-Antriebsstrang 10 beinhaltet ferner eine elektrische Maschine 40. Die elektrische Maschine 40 weist einen Stator 42 und einen Rotor 44 auf. Der Rotor 44 ist mit einer Rotorwelle 46 verbunden, die entlang einer Maschinenlängsachse 48 ausgerichtet ist. Die Maschinenlängsachse 48 ist parallel zu der Getriebelängsachse 27 ausgerichtet.
Der Antriebsstrang 10 weist ferner eine Koppeleinrichtung 50 zur Kopplung der Rotorwelle 46 mit der Getriebeanordnung 14 auf. Die Anbindung an die Getriebeanordnung 14 erfolgt vorzugsweise an einem Abschnitt, der in Leistungsflussrichtung hinter der Kupplungsanordnung 16 angeordnet ist.
Die Koppeleinrichtung 50 weist vorliegend einen Stirnradsatz 52 auf. Der Stirnradsatz 52 beinhaltet ein Rotorzahnrad bzw. Ritzel 54, das fest mit der Rotorwelle 46 verbunden ist. Ferner beinhaltet der Stirnradsatz 52 ein Wellenzahnrad 56, das an einer der Wellen 26, 28, 30 des Stufengetriebes 18 gelagert ist. Das Wellenzahnrad 56 kann dabei Teil eines Gangstufenradsatzes 32 sein, beispielsweise ein Losrad, das einer bestimmten Gangstufe zugeordnet ist, vorzugsweise einer mittleren Gangstufe.
Sofern das Stufengetriebe 18 als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist, erfolgt die Anbindung vorzugsweise an ein Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes, dem die geraden Gangstufen zugeordnet sind und/oder das eine Rückwärtsgangstufe aufweist.
Folglich ist in diesem Fall das Wellenzahnrad 56 vorzugsweise ein Zahnrad eines Gangstufenradsatzes für eine gerade Vorwärtsgangstufe.
Das Rotorzahnrad 54 kann direkt mit dem Wellenzahnrad 56 in Eingriff stehen. In einer alternativen Variante steht das Rotorzahnrad 54 mit einem Zwischenzahnrad 58 in Eingriff, das an einer Zwischenwelle 60 festgelegt ist, die drehbar gelagert ist. Das Zwischenzahnrad 58 steht ferner mit dem Wellenzahnrad 56 in Eingriff.
Der Antriebsstrang 10 weist ferner ein Getriebegehäuse 64 auf. Das Getriebegehäuse 64 beinhaltet einen ersten Gehäuseabschnitt 66 und einen zweiten Gehäuseabschnitt 68. Die zwei Gehäuseabschnitte 66, 68 sind über eine Verbindungsebene 70 miteinander verbunden, die quer zu der Getriebelängsachse 27 ausgerichtet ist.
In dem ersten Gehäuseabschnitt 66 ist das Stufengetriebe 18 aufgenommen. Vorzugsweise kann auch das Differenzial 20 in dem ersten Gehäuseabschnitt 66 aufgenommen sein, insbesondere dann, wenn der Antriebsstrang für den Front-/Quereinbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt ist.
In dem zweiten Gehäuseabschnitt 68 ist die elektrische Maschine 40 aufgenommen, wobei der zweite Gehäuseabschnitt 68 hierzu einen maschinengehäuseähnlichen Abschnitt aufweist, der im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmig ist und sich über die gesamte Länge der elektrischen Maschine erstreckt. Der zweite Gehäuseabschnitt 68 kann ferner Teil eines Gehäuses für die Kupplungsanordnung 16 bilden, wobei das Getriebegehäuse 64 für die Aufnahme der Kupplungsanordnung 16 und/oder für die Aufnahme weiterer Komponenten wie beispielsweise eines Kühlaggregates einen weiteren, dritten Gehäuseabschnitt 72 aufweisen kann.
Der Stator 42 der elektrischen Maschine 40 weist einen Außenumfangsabschnitt 76 auf. Ferner weist der zweite Gehäuseabschnitt 68 einen Innenumfangsabschnitt 74 auf, der dem Außenumfangsabschnitt 76 entspricht. Dabei ist zwischen dem Innenumfangsabschnitt 74 und dem Außenumfangsabschnitt 76 ein Kühlkanal 78 ausgebildet, in den ein Kühlfluid zum Kühlen der elektrischen Maschine einführbar ist. Der Kühlkanal 78 weist vorzugsweise wenigstens einen Kühlkanalabschnitt auf, der parallel zu der Maschinenlängsachse 48 ausgerichtet ist. Das in den Kühlkanal 78 förderbare Kühlfluid ist vorzugsweise das gleiche Fluid, das auch zum Betrieb der Getriebeanordnung 14 verwendet wird, insbesondere zum Schmieren von Zahnrädern und/oder Lagern des Stufengetriebes 18 und/oder zum Schmieren und/oder Kühlen der Kupplungsanordnung 16, wobei die Kupplungsanordnung 16 insbesondere als nasslaufende Lamellenkupplung bzw. nasslaufende Lamellenkupplungsanordnung ausgebildet sein kann.
Die Rotorwelle 46 weist einen Abschnitt auf, der gegenüber dem zweiten Gehäuseabschnitt 68 in den ersten Gehäuseabschnitt 66 hinein vorsteht. Das Rotorzahnrad 54 ist bei dieser Ausführungsform folglich in dem ersten Gehäuseabschnitt 66 aufgenommen.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsstranges 10', der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der 1 entsprechen kann. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Der Antriebsstrang 10' der 2 weist eine Getriebeanordnung 14 mit einem Stufengetriebe 18 in Form eines Doppelkupplungsgetriebes auf, das ein erstes Teilgetriebe 18A mit Gangstufen 1, 3, 5 (ggf. 7) und ein zweites Teilgetriebe 18B mit Gangstufen 2, 4, 6 (ggf. 8), R aufweist.
Ferner weist die Kupplungsanordnung 16 eine erste Reibkupplung 24A und eine zweite Reibkupplung 24B auf. Die Eingangsglieder der Reibkupplungen 24A, 24B sind mit einer Kurbelwelle des Antriebsmotors 12 verbunden, vorzugsweise direkt verbunden, d. h. ohne Zwischenschaltung einer weiteren Reibkupplung. Das Ausgangsglied der ersten Reibkupplung 24A ist mit einer ersten Getriebeeingangswelle 26A des ersten Teilgetriebes 18A verbunden. Das Ausgangsglied der zweiten Reibkupplung 24B ist mit einer zweiten Getriebeeingangswelle 26B des zweiten Teilgetriebes 18B verbunden.
Die elektrische Maschine 40 ist über eine Koppeleinrichtung 50 in Leistungsflussrichtung hinter der zweiten Reibkupplung 24B an das zweite Teilgetriebe 18B angebunden.
2 zeigt ferner, dass dem Verbrennungsmotor 12 ein Tank 80 zugeordnet sein kann. Ferner kann der elektrischen Maschine 40 eine Einheit zugeordnet sein, die eine PCU (Leistungssteuereinheit) und eine nicht näher dargestellte Batterie aufweist.
Die Leistungssteuereinheit kann dabei eine Leistungselektronik zum Ansteuern der elektrischen Maschine 40 beinhalten.
Ferner sind in 2 in schematischer Weise Schaltkupplungen 84A dargestellt, die dem ersten Teilgetriebe 18A zugeordnet sind, sowie Schaltkupplungen 84B, die dem zweiten Teilgetriebe 18B zugeordnet sind.
Die Ausgangswellen der Teilgetriebe 18A, 18B sind mit dem Differenzial 20 verbunden.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Getriebegehäuses 64, das ebenfalls zwei Gehäuseabschnitte 66, 68 aufweist, die über eine Verbindungsebene 70 miteinander verbunden sind.
In 3 ist ferner die axiale Anordnung der elektrischen Maschine 40 in Bezug auf das Getriebegehäuse 64 gezeigt. Dabei ist zu erkennen, dass die Verbindungsebene 70 durch einen Bereich zwischen zwei Längsenden der elektrischen Maschine 40 verläuft.
Ferner ist in 3 schematisch eine Koppeleinrichtung 50 in Form eines Stirnradsatzes gezeigt, der in dem ersten Gehäuseabschnitt 66 aufgenommen ist. Bei dieser Ausführungsform überlappt sich die elektrische Maschine 40 mit ihrem Stator und/oder ihrem Rotor in axialer Richtung teilweise mit dem Stufengetriebe 18, das in dem ersten Gehäuseabschnitt 66 aufgenommen ist. Hierdurch kann eine besonders kurze axiale Bauweise erzielt werden.
In 3 ist ferner schematisch dargestellt, dass der zweite Gehäuseabschnitt 68 und/oder ein dritter Gehäuseabschnitt 72 eine Kupplungsanordnung 16 des Antriebsstranges aufnehmen können.
In den 4 bis 8 sind unterschiedliche Ausführungsformen von Koppeleinrichtungen in Form von Stirnradsätzen zur Anbindung einer elektrischen Maschine 40 an die Getriebeanordnung gezeigt. Dabei weist die Getriebeanordnung jeweils eine Eingangswelle 26 auf, die über Gangradsätze mit einer ersten Ausgangswelle 28 und einer zweiten Ausgangswelle 30 gekoppelt ist. Die Ausgangswellen 28, 30 sind über Abtriebszahnräder (nicht dargestellt) mit einem Differenzial 20 verbunden.
In den 4 bis 8 ist gezeigt, dass die elektrische Maschine mit einem Rotorzahnrad direkt an ein Wellenzahnrad des Stufengetriebes angebunden sein kann, oder über ein Zwischenzahnrad 58. Ferner ist in diesen Figuren gezeigt, dass hierdurch hinsichtlich der Anordnung der elektrischen Maschine in Bezug auf das Stufengetriebe 18 eine hohe Flexibilität besteht.
In 4 ist gezeigt, dass die elektrische Maschine 54 mit dem ihr zugeordneten Rotorzahnrad 54 an einem Wellenzahnrad 56 direkt angebunden ist, das an der ersten Ausgangswelle 28 gelagert ist. Zwischen einer Linie, die die Achse der ersten Ausgangswelle 28 und einen Außenumfang des Differenzials 20 (bzw. von dessen Eingangsglied 38) verbindet, und einer Linie, die die Achsen der ersten Ausgangswelle 28 und der elektrischen Maschine 40 verbindet, ist ein Winkel α eingerichtet, der vorliegend einen großen Bereich von etwa 15° bis 160° einnehmen kann.
In 5 ist gezeigt, dass die elektrische Maschine 40 mit dem Rotorzahnrad 54 an ein Wellenzahnrad 56 angebunden ist, das an der Eingangswelle 26 gelagert ist. Hierbei wird die Anordnung der elektrischen Maschine 40 bestimmt durch eine Linie, die die Eingangswelle 26 mit der ersten Ausgangswelle 28 verbindet, und einer Linie, die die Achse der Eingangswelle 26 mit der Achse der elektrischen Maschine 40 verbindet. Der hier zwischen eingerichtete Winkel α kann hierbei in einem Bereich von etwa 50° bis 180° liegen.
In den 6 bis 8 sind jeweils Ausführungsformen gezeigt, bei denen das Rotorzahnrad 54 über ein Zwischenzahnrad 58 mit dem Wellenzahnrad 56 verbunden ist.
In 6 ist dabei eine Variante gezeigt, bei der das Zwischenzahnrad 58 zentral auf einer Linie liegt, die die Achse der ersten Ausgangswelle 28 mit der Achse der elektrischen Maschine 40 verbindet. Hierbei kann der Winkel zwischen dieser Linie und einer Linie, die die Achse der ersten Ausgangswelle 28 mit einem Außenumfang des Differenzials 20 (bzw. des Eingangsgliedes 38) verbindet, in einem Bereich von etwa 15° bis 180° liegen.
7 zeigt eine Variante, bei der das Zwischenzahnrad 58 an ein Wellenzahnrad 56 angebunden ist, das an der Eingangswelle 26 gelagert ist. Auch hierbei liegt das Zwischenzahnrad 58 zentral auf einer Linie, die die Achse der Eingangswelle 26 mit der Achse der elektrischen Maschine 54 verbindet. Der Winkel zwischen dieser Linie und einer Linie, die die Achse der Eingangswelle 26 mit einer Achse der ersten Ausgangswelle 28 verbindet, kann hierbei in einem Bereich von etwa 45° bis 200° liegen.
8 zeigt eine Variante, die generell der Ausführungsform der 6 entspricht. Dabei ist das Zwischenzahnrad 58 jedoch gegenüber einer Linie, die die Achse der zweiten Ausgangswelle 28 mit der Achse der elektrischen Maschine 40 verbindet, versetzt angeordnet. Hierdurch kann die elektrische Maschine 40 trotz der Übersetzung über das Zwischenzahnrad näher an die Achse der zweiten Ausgangswelle 28 angeordnet werden.
Generell ist es auch denkbar, das Zwischenzahnrad 58 bei der Ausführungsform der 7 versetzt gegenüber der Linie anzuordnen, die die Eingangswelle 26 mit der elektrischen Maschine 40 verbindet.
In den 9 und 10 sind zwei Varianten gezeigt, wie die elektrische Maschine 40 in dem Getriebegehäuse aufgenommen sein kann.
Bei der Ausführungsform der 9 kann das Getriebegehäuse 64 ähnlich aufgebaut sein wie bei der Ausführungsform der 3. Hierbei weist der zweite Gehäuseabschnitt 68, in dem die elektrische Maschine aufgenommen ist, einen Zylinderabschnitt 90 und einen Deckelabschnitt 92 auf. Der Zylinderabschnitt 90 und der Deckelabschnitt 92 bilden ein topfartiges Gehäuse, in das die elektrische Maschine in Maschinenlängsrichtung einschiebbar ist. Bei der Ausführungsform der 9 ist der Außenumfangsabschnitt 76 des Stators 42 direkt benachbart zu einem Innenumfangsabschnitt 74 des zweiten Gehäuseabschnittes 68, insbesondere des Zylinderabschnittes 90. Dabei kann an dem Außenumfang des Stators 42 eine Mehrzahl von parallel zur Maschinenlängsachse 48 ausgerichteten Kühlkanälen 78 ausgebildet sein, durch die hindurch ein Kühlfluid strömen kann.
Der erste Gehäuseabschnitt 66 weist einen Zwischenabschnitt 94 auf, der ebenfalls im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und an der Verbindungsebene 70 mit dem Zylinderabschnitt 90 des zweiten Gehäuseabschnittes 68 verbunden ist. Die Verbindungsebene 70 ist dabei zwischen zwei Längsenden der elektrischen Maschine angeordnet, ähnlich wie bei der Ausführungsform der 3.
Der Zwischenabschnitt 94 ist mit einem Deckelabschnitt 96 des ersten Gehäuseabschnittes 66 verbunden.
Die Rotorwelle 46 der elektrischen Maschine 40 erstreckt sich in axialer Richtung aus dem Rotor heraus, und zwar auf einer dem Deckelabschnitt 92 gegenüberliegenden Seite. An dem vorstehenden Abschnitt der Rotorwelle 46 ist das Rotorzahnrad 54 festgelegt, entweder durch eine Steckverzahnung oder durch andere formschlüssige Verbindungsmittel. Das Rotorzahnrad 54 kann auch einstückig mit der Rotorwelle 46 ausgebildet sein.
Zur Lagerung der Rotorwelle 46 und des damit verbundenen Rotors 44 der elektrischen Maschine 40 dient eine Lageranordnung 100.
Die Lageranordnung 100 weist ein erstes Lager in Form eines Rotorzahnradlagers 102 auf. Das Rotorzahnradlager 102 ist an dem ersten Gehäuseabschnitt 66, genauer an dem Deckelabschnitt 96 festgelegt. Ferner beinhaltet die Lageranordnung 100 ein zweites Lager 104, das als Rotorwellenlager ausgebildet ist. Das zweite Lager 104 ist an dem zweiten Gehäuseabschnitt 68 festgelegt, insbesondere an dem Deckelabschnitt 92.
Das Rotorzahnrad 54 ist in axialer Richtung zwischen dem Rotorzahnradlager 102 und der elektrischen Maschine 40 angeordnet und ist, wie schematisch dargestellt, Teil einer Koppeleinrichtung 50 in Form eines Stirnradsatzes, der ferner ein Wellenzahnrad 56 und ggf. ein Zwischenzahnrad 58 aufweisen kann.
Das erste Lager 102 ist bei dieser Ausführungsform als Festlager ausgebildet, das nicht nur Radialkräfte sondern auch Axialkräfte aufnehmen kann, um die bei Schrägverzahnung des Rotorzahnrades 54 auftretenden Axialkräfte aufnehmen zu können. Das zweite Lager 104 ist bei dieser Ausführungsform als Stützlager ausgebildet, das lediglich Radialkräfte aufnehmen kann.
An der Rotorwelle 46 kann ferner ein Resolver 106 zur Drehwinkelerfassung der Rotorwelle 46 angeordnet sein. Der Resolver 106 ist in der Darstellung der 9 zwischen dem Rotorzahnrad 54 und dem ersten Lager 102 angeordnet, kann jedoch auch auf der dem Rotorzahnrad 54 abgewandten Seite des ersten Lagers 102 angeordnet sein.
Der Zylinderabschnitt 90 und/oder der Deckelabschnitt 92 des zweiten Gehäuseabschnittes 68 kann in weitere Gehäuseabschnitte übergehen, die beispielsweise zur Aufnahme einer Kupplungsanordnung dienen können, ähnlich wie es in 3 gezeigt ist. Der Deckelabschnitt 96 des ersten Gehäuseabschnittes 66 kann in einen Gehäuseabschnitt übergehen, in dem das Stirnradgetriebe 18 aufgenommen ist.
In 10 ist eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges 10 gezeigt, wobei die elektrische Maschine 40 bei dieser Ausführungsform in einem Maschinengehäuse 110 aufgenommen ist, das als eigenständiges Gehäuse oder als Teil des zweiten Gehäuseabschnittes 68 ausgebildet sein kann.
Das Maschinengehäuse 110 beinhaltet ähnlich wie bei der Ausführungsform der 9 einen Zylinderabschnitt 90' und einen ersten Deckelabschnitt 92'. An dem axial gegenüberliegenden Ende weist das Maschinengehäuse 110 einen zweiten Deckelabschnitt 112 auf.
Die Rotorwelle 46 erstreckt sich durch den zweiten Deckelabschnitt 112 hindurch in den Bereich des ersten Gehäuseabschnittes 66.
Die Rotorwelle 46 ist bei dieser Ausführungsform mittels einer Lageranordnung 100' gelagert. Die Lageranordnung 100' beinhaltet ein erstes Rotorwellenlager 114, das an dem zweiten Deckelabschnitt 112 festgelegt ist sowie ein zweites Rotorwellenlager 116, das an dem ersten Deckelabschnitt 92' festgelegt ist.
Bei dieser Ausführungsform ist das erste Rotorwellenlager 114 als Festlager ausgebildet, mittels dessen sowohl Radial- als auch Axialkräfte aufgenommen werden können. Das zweite Rotorwellenlager 116 ist als Stützlager ausgebildet, mittels dessen im Wesentlichen Radialkräfte aufgenommen werden.
Auch bei dieser Ausführungsform ist der gegenüber der elektrischen Maschine 40 vorstehende Abschnitt der Rotorwelle 46 mittels eines Rotorzahnradlagers 102' gelagert, das an dem ersten Gehäuseabschnitt 66 festgelegt ist und als Stützlager ausgebildet sein kann. Das Rotorzahnrad 54 ist in axialer Richtung zwischen dem ersten Rotorwellenlager 114 und dem Rotorzahnradlager 102' angeordnet. Ferner kann zwischen dem Rotorzahnrad 54 und dem Rotorzahnradlager 102' ein Resolver 106 angeordnet sein.
Wie es in 10 gestrichelt dargestellt ist, kann ein Resolver jedoch auch auf einer dem Rotorzahnrad 54 abgewandten Seite des Rotorzahnradlagers 102' angeordnet sein, wie es bei 106' schematisch angedeutet ist.
In 10 ist ferner schematisch dargestellt, dass zwischen dem Stator 42 der elektrischen Maschine 40 und dem Zylinderabschnitt 90' ein Kühlkanal 78 eingerichtet sein kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010004711 A1 [0005]

Claims

Hybrid-Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit – einer Getriebeanordnung (14), die ein Getriebegehäuse (64), eine Getriebelängsachse (27) und wenigstens eine Welle (28; 26) aufweist, – einer elektrischen Maschine (40), die eine Maschinenlängsachse (48) und eine Rotorwelle (46) aufweist, und – einer Koppeleinrichtung (50) zur Koppelung der elektrischen Maschine (40) mit der Welle (28; 26) der Getriebeanordnung (14), dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebelängsachse (27) und die Maschinenlängsachse (48) parallel angeordnet sind, wobei die Koppeleinrichtung (50) einen Stirnradsatz (52) aufweist, der ein an der Welle (28; 26) gelagertes Wellenzahnrad (56) und ein mit der Rotorwelle (46) verbundenes Rotorzahnrad (54) aufweist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (14) eine Eingangswelle (26) und zwei Ausgangswellen (28, 30) aufweist, wobei das Wellenzahnrad (56) an der Eingangswelle (26) oder an einer der Ausgangswellen (28, 30) gelagert ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnradsatz (52) ein Zwischenzahnrad (58) aufweist, das mit dem Wellenzahnrad (56) und mit dem Rotorzahnrad (54) in Eingriff steht.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (40) in dem Getriebegehäuse (64) aufgenommen ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Außenumfangsabschnitt (76) eines Stators (42) der elektrischen Maschine (40) und einem Innenumfangsabschnitt (74) des Getriebegehäuses (64) wenigstens ein Kühlkanal (78) ausgebildet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Getriebegehäuse (64) ein Fluid zum Kühlen und/oder zum Schmieren von Getriebekomponenten aufgenommen ist, wobei das Fluid in einen Kühlkanal (78) zum Kühlen der elektrischen Maschine (40) förderbar ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (78) einen Kühlkanalabschnitt aufweist, der parallel zu der Maschinenlängsachse (48) ausgerichtet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse wenigstens zwei Gehäuseabschnitte (66, 68; 66, 110) aufweist, die über eine quer zu der Getriebelängsachse (27) ausgerichtete Verbindungsebene (70) miteinander verbunden sind.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschine (40) in einem (68; 110) der zwei Gehäuseabschnitte (66, 68) aufgenommen ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsebene (70) zwischen zwei Längsenden der elektrischen Maschine (40) angeordnet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 7–10, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (14) ein Stirnradgetriebe (18) mit einer Eingangswelle (26) und wenigstens einer hierzu parallelen Ausgangswelle (28, 30) aufweist, an denen Gangstufenradsätze (32) zum Einrichten von Gangstufen gelagert sind, wobei das Stirnradgetriebe (18) in einem (64) der Gehäuseabschnitte (66, 68) aufgenommen ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (14) ein Stirnradgetriebe (18) mit einer Eingangswelle (26) und wenigstens einer hierzu parallelen Ausgangswelle (28, 30) aufweist, an denen Gangstufenradsätze (32) zum Einrichten von Gangstufen gelagert sind, wobei ein Gangzahnrad eines Gangstufenradsatzes das Wellenzahnrad (56) bildet.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnradsatz (52) schräg verzahnte Zahnräder aufweist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (46) einstückig mit einer Rotorzahnradwelle ausgebildet ist, an der das Rotorzahnrad (54) festgelegt ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorzahnrad (54) einstückig mit der Rotorwelle (46) ausgebildet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (46) mittels einer Lageranordnung (100) drehbar gelagert ist, die ein Rotorzahnradlager (102) aufweist, das an dem Getriebegehäuse (64) festgelegt ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorzahnrad (54) zwischen dem Rotorzahnradlager (102) und der elektrischen Maschine (40) angeordnet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Resolver (106) zwischen dem Rotorzahnradlager (102) und der EM (40) angeordnet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 16–18, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschine ein Maschinengehäuse (110) aufweist, das an das Getriebegehäuse (64) angeflanscht ist oder durch einen Gehäuseabschnitt (68) des Getriebegehäuses (64) gebildet ist, wobei die Rotorwelle (46) in dem Maschinengehäuse (110) mittels eines ersten Rotorwellenlagers (114) und eines zweiten Rotorwellenlagers (116) der Lageranordnung (100) gelagert ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Rotorzahnrad (54) benachbarte Rotorwellenlager (114) als Festlager ausgebildet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 16–18, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (40) in dem Getriebegehäuse (64) aufgenommen ist, wobei das Rotorzahnradlager (102) als Festlager ausgebildet ist.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (64) wenigstens zwei Gehäuseabschnitte (66, 68) aufweist, die über eine quer zu der Getriebelängsachse (27) ausgerichtete Verbindungsebene (70) miteinander verbunden sind, wobei das Rotorzahnradlager (102) an einem (66) der Gehäuseabschnitte (66, 68) festgelegt ist und wobei ein Rotorwellenlager (104) an dem anderen Gehäuseabschnitt (68) festgelegt ist.