DE102012219728A1

DE102012219728A1 - Hybridantriebsmodul und Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102012219728A1
Application number: DE201210219728
Authority: DE
Inventors: Thomas Dögel; Michael Kühner; Andreas Ratte
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-04-30
Also published as: EP2911903A1; WO2014067726A1; CN104755300A; US20150298533A1; EP2911903B1; US9834082B2; CN104755300B

Abstract

Ein Hybridantriebsmodul (110) gemäß einem Ausführungsbeispiel, das ausgebildet ist, um ein Drehmoment von einer Eingangsseite (120) zu einer Ausgangsseite (130) zu übertragen, umfasst einen Torsionsschwingungsdämpfer (180), der mit der Eingangsseite (120) gekoppelt ist und wenigstens teilweise nach dem Leistungsverzweigungsprinzip arbeitet, eine Trennkupplung (280), die mit dem Torsionsschwingungsdämpfer (180) und der Ausgangsseite (130) gekoppelt und ausgebildet ist, um einen Drehmomentfluss von der Eingangsseite (120) zu der Ausgangsseite (130) zu unterbrechen, und eine elektrische Antriebskomponente (320), die mit der Ausgangsseite (130) gekoppelt und derart angeordnet ist, um eine von der elektrischen Antriebskomponente (320) bereitgestellte Drehmomentkomponente in den Drehmomentfluss hinter der Trennkupplung (280) einzuleiten. Hierdurch kann gegebenenfalls ein Kompromiss zwischen einer Verringerung von in einem Antriebsstrang (100) vorliegenden Drehungleichförmigkeiten, einer Verringerung eines Kraftstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeugs mit dem Antriebsstrang (100), seiner Emissionen, seines Gewichts und des für den Antriebsstrang (100) zur Verfügung stehenden Bauraums verbessert werden.

Description

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Hybridantriebsmodul und einen Antriebsstrang, die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor zum Übertragen eines Drehmoments eingesetzt werden können.
Bei einem Verbrennungsmotor kann im Allgemeinen kein konstantes Drehmoment in einen diesen umfassenden Antriebsstrang eingeleitet werden, was häufig dadurch bedingt ist, dass in dem Verbrennungsmotor periodisch Zündungen auftreten, und die dabei freigesetzte Energie in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Sowohl das von der Kurbelwelle abgegebene Drehmoment, als auch deren Drehzahl unterliegen so Schwankungen bzw. Schwingungen, die allgemein als Drehungleichförmigkeiten bezeichnet werden. Derartige Drehungleichförmigkeiten können im Fahrbetrieb spürbar sein. Daher besteht allgemein die Zielsetzung, diese so weit als möglich zu reduzieren bzw. zu eliminieren.
Konventionell werden durch den Einsatz von Kraft- bzw. Energiespeichern, also beispielsweise Federn und entsprechend bewegbarer Massen, die bei derartigen Drehungleichförmigkeiten auftretenden Energien vorübergehend gespeichert, um dann so in den Antriebsstrang weitergegeben zu werden, um einen geglätteter Drehzahl- bzw. Drehmomentverlauf zu erreichen. Ebenso werden bei als drehzahladaptiven Tilgern bekannten Massenpendeln die im Fahrzustand auftretenden Drehungleichförmigkeiten in oszillierende Auslenkungen von Schwingungsmassen umgesetzt, wobei die Auslenkung entgegen der Fliehkraft erfolgt und durch Vorgabe der Auslenkungsbahn bzw. auch der auszulenkenden Massen eine Abstimmung auf Anregungsdrehzahlen bzw. Anregungsfrequenzen erreicht werden kann.
Aufgrund der im modernen Fahrzeugbau immer beengter werdenden Platzverhältnisse steht auch für die zur Schwingungsdämpfung eingesetzten Systeme weniger Bauraum zur Verfügung. Entsprechende Einbußen in der Entkopplungsgüte, also der Verringerung der auftretenden Drehungleichförmigkeiten, können daher auftreten.
Die DE 10 2011 075 240 A1 beschreibt ein Hybridantriebsmodul mit einer elektrischen Antriebskomponente und einem Torsionsschwingungsdämpfer in Form eines Feder-Massen-Speichers, der nach dem Leistungsverzweigungsprinzip arbeitet. Die Grundidee der Leistungsverzweigung basiert darauf, das durch den Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment auf zwei Leistungszweige aufzuteilen, diese zueinander hinsichtlich ihrer jeweiligen Phasenlage zueinander zu verschieben und anschließend beide Leistungszweige zu überlagern, um eine Reduzierung der Drehungleichförmigkeiten in dem zu übertragenden Drehmoment zu erreichen.
Solche Systeme weisen durch die große Anzahl von Komponenten und das komplexe Zusammenspiel der einzelnen Komponenten eine hohe technische Komplexität auf. So trifft in diesem technischen Gebiet eine Vielzahl von sich zum Teil entgegenstehenden Zielen aufeinander. Um möglichst Effizienz- und/oder Emissionsvorteile erzielen zu können, kann es daher ratsam sein, dieses komplexe Zusammenspiel auch in unterschiedlichen Betriebszuständen aufeinander abzustimmen.
So besteht beispielsweise ein Bedarf daran, einen Kompromiss zwischen einer Verringerung von in einem Antriebsstrang vorliegenden Drehungleichförmigkeiten, einer Verringerung eines Kraftstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeugs mit dem Antriebsstrang, seiner Emissionen, seines Gewichts und des für den Antriebsstrang zur Verfügung stehenden Bauraums zu verbessern.
Diesem Bedarf tragen ein Hybridantriebsmodul gemäß Patentanspruch 1 und ein Antriebsstrang gemäß Patentanspruch 7 Rechnung.
Ein Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel, das ausgebildet ist, um ein Drehmoment von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite zu übertragen, umfasst einen Torsionsschwingungsdämpfer, der mit der Eingangsseite gekoppelt ist und wenigstens teilweise nach dem Leistungsverzweigungsprinzip arbeitet. Das Hybridantriebsmodul umfasst ferner eine Trennkupplung, die mit dem Torsionsschwingungsdämpfer und der Ausgangsseite gekoppelt und ausgebildet ist, um einen Drehmomentfluss von der Eingangsseite zu der Ausgangsseite zu unterbrechen. Das Hybridantriebsmodul umfasst ferner eine elektrische Antriebskomponente, die mit der Ausgangsseite gekoppelt und derart angeordnet ist, um eine von der elektrischen Antriebskomponente bereitgestellte Drehmomentkomponente in den Drehmomentfluss hinter der Trennkupplung einzuleiten.
Einem Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt so die Erkenntnis zugrunde, dass ein Kompromiss zwischen einer Verringerung von in einem Antriebsstrang vorliegenden Drehungleichförmigkeiten, einer Verringerung eines Kraftstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeugs mit dem Antriebsstrang, seiner Emissionen, seines Gewichts und des für den Antriebsstrang zur Verfügung stehenden Bauraums durch die oben beschriebene Anordnung und das oben beschriebene Zusammenspiel der Komponenten des Hybridantriebsmoduls verbessert werden kann. So kann aufgrund der Ankopplung des Torsionsschwingungsdämpfers mit der Eingangsseite dieser zur Dämpfung entsprechender Drehungleichförmigkeiten verwendet werden. Dass dieser wenigstens teilweise nach dem Leistungsverzweigungsprinzip arbeitet, kann hier eine kompaktere und trotzdem leistungsstarke Dämpfung der Drehungleichförmigkeiten auch im Hybridbereich ermöglichen.
Andererseits kann jedoch durch Anordnung der Trennkupplung hinter dem Torsionsschwingungsdämpfer, jedoch vor der elektrischen Antriebskomponente, der Torsionsschwingungsdämpfer zusammen mit der Eingangsseite und den mit der Eingangsseite verbundenen Komponenten abgekoppelt werden. Hierdurch trägt die durch den Torsionsschwingungsdämpfer bedingte Masse nicht mehr zu der von der elektrischen Antriebskomponente zu beschleunigenden Trägheit bzw. Masse bei. So kann es gegebenenfalls möglich sein, den Fahrkomfort zu verbessern, die Geräuschentwicklung zu verringern und/oder den Kraftstoff- oder Energieverbrauch zu reduzieren. Hierbei ist trotz abgekoppelter Eingangsseite ein Antrieb der Ausgangsseite aufgrund der elektrischen Antriebskomponente möglich.
Das Hybridantriebsmodul kann darüber hinaus gegebenenfalls kompakter ausgeführt werden. Durch diese kompaktere Anordnung seiner Komponenten kann gegebenenfalls eine Reduzierung des benötigten Bauraums und des Gewichts erzielt werden.
Optional kann bei einem Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel der Torsionsschwingungsdämpfer das von der Eingangsseite aufgenommene Drehmoment über einen ersten Drehmomentübertragungsweg und einen zu dem ersten Drehmomentübertragungsweg parallelen zweiten Drehmomentübertragungsweg an ein Überlagerungsgetriebe weiterleiten, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer in dem ersten Drehmomentübertragungsweg eine Phasenschieberanordnung zum Erzeugen einer Phasenverschiebung einer über den ersten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehmomentungleichförmigkeit eines ersten Drehmomentanteils bezüglich einer über den zweiten Drehmomentübertragungsweg geleiteten Drehmomentungleichförmigkeit eines zweiten Drehmomentanteils umfasst. Das Überlagerungsgetriebe kann dazu ausgebildet sein, die über die zwei Drehmomentübertragungswege geleiteten Drehmomentanteile zu überlagern. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, eine effizientere Torsionsschwingungsdämpfung auch bei Hybridantrieben zu ermöglichen.
So kann optional bei einem Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel das Überlagerungsgetriebe im Drehmomentfluss vor der Trennkupplung angeordnet sein. Hierdurch kann es möglich sein, auch das Überlagerungsgetriebe durch die Trennkupplung abzukoppeln um so eine weitere Reduzierung der Massen bzw. Trägheitsmomente zu ermöglichen. Anders ausgedrückt kann so gegebenenfalls ein Aufbau eines mit der Trennkupplung kombinierten Torsionsschwingungsdämpfers vereinfacht werden, wodurch die Drehungleichförmigkeiten an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors unmittelbarer ausgeglichen bzw. geglättet werden können. Das an die Trennkupplung geleitete Drehmoment kann somit geringere Drehungleichförmigkeiten aufweisen. Ergänzend oder alternativ kann hierdurch auch eine Geräuschreduzierung und damit gegebenenfalls eine Erhöhung des Fahrkomforts erzielbar sein, da durch die Trennkupplung im Falle eines ausschließlichen Antriebs durch die elektromotorische Komponente eine Bewegung des Überlagerungsgetriebes unterbunden wird.
Optional kann bei einem Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel die elektrische Antriebskomponente eine maximale Leistungsabgabe von wenigstens 3 kW aufweisen. Um einen häufigeren Einsatz der elektrischen Anfahrkomponente zu ermöglichen und so gegebenenfalls eine höhere Kraftstoffeinsparung zu erzielen bzw. auch um den Verbrennungsmotor zur Leistungssteigerung zu unterstützen, können auch höhere Leistungsabgaben vorgesehen werden, wie beispielsweise 4 kW, 5 kW oder 6 kW. Je nach konkreter Implementierung kann es gegebenenfalls ratsam sein, die elektrische Antriebskomponente so auszulegen, dass diese eine maximale Leistungsabgabe von mehr als 6 kW ermöglicht.
Optional kann ein Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel ferner einen weiteren Torsionsschwingungsdämpfer umfassen, welcher im Drehmomentfluss zwischen der Trennkupplung und der Ausgangsseite angeordnet ist. Durch das Bereitstellen des weiteren Torsionsschwingungsdämpfers kann gegebenenfalls das Schwingungsdämpfungsverhalten des Hybridantriebsmoduls im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite weiterhin verbessert werden.
Optional kann bei einem Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel die elektrische Antriebskomponente einen Rotor umfassen, wobei das Hybridantriebsmodul einen dem Rotor zugeordneten Stator umfassen kann, wobei der Rotor und der Stator so ausgebildet und angeordnet sein können, dass der Rotor und der Stator einen elektromotorischen Antrieb bilden. Alternativ kann dem Rotor ein Stator einer anderen Komponente zugeordnet sein, der so ausgebildet und angeordnet ist, dass der Rotor mit dem Stator der anderen Komponente derart zusammenwirken kann, um ebenso einen elektromotorischen Antrieb zu bilden. Der Stator muss daher nicht notwendigerweise als Teil des Hybridantriebsmoduls ausgeführt sein, sondern kann ebenso an oder in einer anderen Komponente, beispielsweise an oder in dem Getriebe, angeordnet sein.
Ein Antriebsstrang gemäß einem Ausführungsbeispiel, der zum Übertragen eines Drehmoments von einem Verbrennungsmotor zu einem Getriebe ausgebildet ist, umfasst den Verbrennungsmotor, das Getriebe, einen Torsionsschwingungsdämpfer, der mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist und wenigstens teilweise nach dem Leistungsverzweigungsprinzip arbeitet. Der Antriebsstrang umfasst ferner eine Trennkupplung, die mit dem Torsionsschwingungsdämpfer und dem Getriebe gekoppelt und ausgebildet ist, um einen Drehmomentfluss von dem Verbrennungsmotor zu dem Getriebe zu unterbrechen. Der Antriebsstrang umfasst ferner eine elektrische Antriebskomponente, die mit dem Getriebe gekoppelt und derart angeordnet ist, um eine von der elektrischen Antriebskomponente bereitgestellte Drehmomentkomponente in den Drehmomentfluss hinter der Trennkupplung einzuleiten.
Wie bereits im Zusammenhang mit dem Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel erläutert wurde, ermöglicht auch ein Antriebsstrang gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Verbesserung des Kompromisses zwischen einer Verringerung von in dem Antriebsstrang vorliegenden Drehungleichförmigkeiten, einer Verringerung eines Kraftstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeugs mit dem Antriebsstrang, seiner Emissionen, seines Gewichts und des für den Antriebsstrang zur Verfügung stehenden Bauraums durch die oben beschriebene Anordnung und das oben beschriebene Zusammenspiel der Komponenten des Antriebsstrangs.
Durch Bereitstellen des mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Torsionsschwingungsdämpfer, der wenigstens teilweise nach dem Leistungsverzweigungsprinzip arbeitet, können Drehungleichförmigkeiten, die in dem durch den Verbrennungsmotor erzeugten Drehmoment auftreten, zuverlässiger reduziert werden. Durch die Anordnung der Trennkupplung zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer und dem Getriebe kann eine verbesserte Entkopplung zwischen Kurbelwelle und Getriebe erreicht werden, wodurch gegebenenfalls auch der Fahrkomfort, beispielsweise der akustische Komfort im Fahrzeug, weiterhin verbessert werden kann. Des Weiteren kann auch ein rein elektrischer Fahrbetrieb ermöglicht werden, ohne dass der Torsionsschwingungsdämpfer mit angetrieben wird, da im geöffneten Zustand die Trennkupplung den Verbrennungsmotor zusammen mit dem Torsionsschwingungsdämpfer von dem Getriebe trennt.
Optional kann bei dem Antriebsstrang gemäß einem Ausführungsbeispiel das Getriebe ein automatisiertes Stufengetriebe sein. Der Einsatz eines automatisierten Stufengetriebes kann so mit konstruktiv einfachen Mitteln eine Unterbrechung des Drehmomentflusses in dem Getriebe zu den dem Getriebe folgenden Komponenten ermöglichen. Ergänzend oder alternativ können hierdurch gegebenenfalls auch Wandlerverluste reduziert werden.
So kann optional bei dem Antriebsstrang gemäß einem Ausführungsbeispiel das automatisierte Stufengetriebe wenigstens ein Kopplungselement umfassen, das derart ausgebildet ist, dass durch ein Betätigen oder ein Lösen des Kopplungselements ein Drehmomentfluss durch das automatisierte Stufengetriebe wenigstens teilweise oder vollständig unterbrochen werden kann. Das Kopplungselement kann beispielsweise eine Lamellenkupplung, eine Bremse, eine Bandbremse oder ein anderes entsprechendes Maschinenteil umfassen. Hierdurch kann es somit möglich sein, die beschriebene Unterbrechung des Drehmomentflusses in dem Getriebe mit einfachen konstruktiven Mitteln, die gegebenenfalls bereits implementiert sind, zu bewirken.
Optional kann der Antriebsstrang gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Steuergerät umfassen, das ausgebildet ist, um die Trennkupplung bei einem Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors in einen geschlossenen Zustand zu bringen, sodass der Drehmomentfluss von dem Verbrennungsmotor über die Trennkupplung nicht unterbrochen ist. Hierdurch kann es möglich sein, eine auch im Leerlaufbetrieb von dem Verbrennungsmotor angetriebene Masse zu erhöhen, wodurch gegebenenfalls eine Reduzierung der Leerlaufdrehzahl und damit eine Verbrauchsreduzierung erzielbar sein kann. Ist eine Unterbrechung des Drehmomentflusses möglich, wie dies zuvor beschrieben wurde, kann so beispielsweise auch beim Stillstand des Fahrzeugs die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs gegebenenfalls erzielt werden. Anders ausgedrückt kann durch die Ansteuerung der Trennkupplung, derart dass diese bereits ab Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors geschlossen wird, gegebenenfalls eine Verbrauchseinsparung im Fahrbetrieb erreicht werden. Wenn die Trennkupplung geschlossen ist, ist die mit der Trennkupplung in Verbindung stehende elektrische Antriebskomponente als Schwungmasse für den Verbrennungsmotor nutzbar.
Optional kann der Antriebsstrang gemäß einem Ausführungsbeispiel ein mit Fluid gefülltes oder füllbares und wenigstens die Trennkupplung aufnehmendes Gehäuse umfassen. Durch das Integrieren wenigstens der Trennkupplung in einem mit Fluid gefüllten oder füllbaren Gehäuse kann so die Möglichkeit geschaffen werden, durch das Fluid und den durch dieses eingeführten Schmiereffekt den Verschleiß beispielsweise im Bereich der Trennkupplung zu mindern. Dies kann beispielsweise dann besonders hervortreten, wenn das Fluid ein Öl ist oder umfasst, Ebenso kann gegebenenfalls eine verbesserte Kühlung und/oder Geräuschdämmung durch das Fluid erzielbar sein. Auch kann dadurch gegebenenfalls ein Einfluss auf das Dämpfungsverhalten genommen werden, da sich bewegende Komponenten gegen den Widerstand des Fluids bewegen und dabei Energie dissipiert wird. So kann der Fahrkomfort gegebenenfalls weiter verbessert werden.
Optional kann bei einem Antriebsstrang gemäß einem Ausführungsbeispiel das Gehäuse einen Nassraum umfassen, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer und/oder das Überlagerungsgetriebe in dem Nassraum aufgenommen sind. Denkbar sind auch andere konstruktive Anordnungen, wie beispielsweise das Bereitstellen eines Trockenraums im Gehäuse, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer und/oder das Überlagerungsgetriebe in dem Trockenraum aufgenommen sind. Durch das Anordnen dieser Komponenten außerhalb des Nassraums kann es möglich sein, den Nassraum zu verkleinern, wodurch eine Gewichtsreduktion des gesamten Antriebsstrangs erzielbar sein kann.
Optional kann der Antriebsstrang gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Hybridantriebsmodul umfassen, welches den Torsionsschwingungsdämpfer, die Trennkupplung und die elektrische Antriebskomponente umfasst. Bei einer solchen Anordnung ist die Eingangsseite des Hybridantriebsmoduls mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt und die Ausgangsseite des Hybridantriebsmoduls mit dem Getriebe gekoppelt. Hierdurch kann es gegebenenfalls möglich sein, eine leichtere Handhabbarkeit der Komponenten des Antriebsstrangs zu ermöglichen.
Optional kann bei einem Antriebsstrang gemäß einem Ausführungsbeispiel die elektrische Antriebskomponente einen mit dem Getriebe gekoppelten Rotor umfassen, wobei der Antriebsstrang ferner einen dem Rotor zugeordneten Stator umfassen kann, der zusammen mit dem Rotor so ausgebildet ist, dass diese einen elektromotorischen Antrieb bilden. So kann der Stator beispielsweise als Teil des Getriebes oder auch als Adapter zwischen verschiedenen Komponenten in dem Antriebsstrang umgesetzt werden.
Der Stator muss also nicht notwendigerweise unmittelbar der gleichen Komponente wie der Rotor zugeordnet sein, sondern kann an einem anderen Teil des Antriebsstrangs, beispielsweise dem Getriebe, angeordnet sein. Ebenso kann der Stator auch außerhalb eines Gehäuses des Getriebes angeordnet sein.
In der folgenden Beschreibung werden die Begriffe kraftschlüssige Verbindung, formschlüssige Verbindung und stoffschlüssige Verbindung verwendet. Hierbei kommt eine kraftschlüssige oder reibschlüssige Verbindung durch Haftreibung, eine stoffschlüssige Verbindung durch molekulare oder atomare Wechselwirkungen und Kräfte und eine formschlüssige Verbindung durch eine geometrische Verbindung der betreffenden Verbindungspartner zustande. Die Haftreibung setzt somit insbesondere eine Normalkraftkomponente zwischen den beiden Verbindungspartnern voraus. Ein reibschlüssiger Kontakt liegt hierbei dann vor, wenn zwei Objekte, also beispielsweise das betreffende Aufnahmeelement und die Gleitfläche miteinander reibschlüssig in Kontakt treten, sodass zwischen diesen eine Kraft im Falle einer Relativbewegung senkrecht zu einer Berührfläche zwischen diesen entsteht. Hierbei kann ein Drehzahlunterschied, also beispielsweise ein Schlupf, bestehen. Neben einem solchen reibschlüssigen Kontakt umfasst ein reibschlüssiger Kontakt jedoch auch eine reibschlüssige bzw. kraftschlüssige Verbindung zwischen den betreffenden Objekten, bei denen ein entsprechender Drehzahlunterschied bzw. Schlupf im Wesentlichen nicht auftritt.
Unter einer einstückig ausgebildeten Komponente wird eine solche verstanden, die genau aus einem zusammenhängenden Materialstück gefertigt ist. Der Begriff „einstückig“ kann daher synonym mit den Begriffen „integral“ oder „einteilig“ verwendet werden.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
1 zeigt in prinzipartiger Darstellung ein Teillängsschnitt eines Antriebsstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 zeigt eine Teillängsschnittdarstellung eines dem Aufbauprinzip der 1 entsprechenden Antriebsstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 zeigt in prinzipartiger Darstellung ein Teillängsschnitt eines Antriebsstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 zeigt in prinzipartiger Darstellung ein Teillängsschnitt eines weiteren Antriebsstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 zeigt eine Teillängsschnittdarstellung eines Antriebsstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
6 zeigt eine Teillängsschnittdarstellung eines zur 4 alternativen Aufbaus eines Antriebsstrangs gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem Hybridantriebsmodul gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Darstellungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Darstellung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
1 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines Antriebsstrangs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem Hybridantriebsmodul 110 gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt. Über das Hybridantriebsmodul 110 wird ein von einem in 1 nur schematisch dargestellten Verbrennungsmotor 115 bereitgestelltes Drehmoment von einer Eingangsseite 120 zu einer Ausgangsseite 130 übertragen. Die Eingangsseite 120 ist hierbei mit einer Kurbelwelle 140 des Verbrennungsmotors 115 gekoppelt. Die Ausgangsseite 130 ist mit einer Eingangswelle 150 eines Getriebes 160 gekoppelt. Die Ausgangsseite 130 kann so beispielsweise als Abtriebsnabe ausgeführt sein, die mit einer entsprechenden Verzahnung der Getriebeeingangswelle 150 in Eingriff steht.
Das Hybridantriebsmodul 110 umfasst einen drehfest mit der Eingangsseite 120 angebundenen Torsionsschwingungsdämpfer 180. Ausgehend von der Kurbelwelle 140 wird das Drehmoment in den Torsionsschwingungsdämpfer 180 eingeleitet. Der Torsionsschwingungsdämpfer arbeitet hierbei wenigstens teilweise nach dem Prinzip der Leistungsverzweigung. Dies bedeutet, dass das von der Eingangsseite 120 aufgenommene Drehmoment über einen ersten Drehmomentübertragungsweg 200 und einen zu dem ersten Drehmomentübertragungsweg 200 parallelen zweiten Drehmomentübertragungsweg 210 an ein Überlagerungsgetriebe 220 weitergeleitet wird.
Der Torsionsschwingungsdämpfer 180 umfasst in dem ersten Drehmomentübertragungsweg 200 eine Phasenschieberanordnung 230 zum Erzeugen einer Phasenverschiebung einer über den ersten Drehmomentübertragungsweg 200 geleiteten Drehmomentungleichförmigkeit eines ersten Drehmomentanteils bezüglich einer über den zweiten Drehmomentübertragungsweg 210 geleiteten Drehmomentungleichförmigkeit eines zweiten Drehmomentanteils. Durch den Einsatz der Phasenschieberanordnung 230 wird dafür gesorgt, dass zunächst durch das Aufteilen und dann wieder Zusammenführen des übertragenen Drehmoments durch die dabei eingeführte Phasenverschiebung eine wenigstens teilweise destruktive Überlagerung von Schwingungsanteilen in dem zu übertragenen Drehmoment auftritt. So kann in einem idealisierten Fall gegebenenfalls sogar zumindest in einem besonders kritischen Frequenzbereich eine nahezu vollständige Eliminierung der Drehungleichförmigkeiten stattfinden. Bei realen Implementierungen wird eine solche vollständige Auslöschung nur in seltenen Betriebszuständen, wenn überhaupt, realisierbar sein.
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird das über das Hybridantriebsmodul 110 übertragene Drehmoment auf die beiden vorgenannten Drehmomentanteile aufgeteilt, wobei das Verhältnis der beiden Drehmomentanteile zueinander gegebenenfalls von Betriebsparametern des Antriebsstrangs 100, wie etwa einer Drehzahl der Eingangsseite 120, abhängen kann. Insbesondere kann so die Aufteilung der Drehmomentanteile gegebenenfalls variabel, gegebenenfalls aber auch konstant sein.
Der Torsionsschwingungsdämpfer umfasst eine Primärseite 380 (z. B. ein Ansteuerungsblech) und eine gegen die Wirkung eines Federspeichers 190 bezüglich der Primärseite 380 drehbare Sekundärseite 390 (z. B. ein Absteuerungsblech). Um das Dämpfungsverhalten des Torsionsschwingungsdämpfers 180 weiter beeinflussen zu können, kann beispielsweise der Sekundärseite 390 eine Zusatzmasse 400 zugeordnet bzw. mit diesem drehfest verbunden sein. Dadurch wird die sekundärseitige Masse erhöht, wodurch Einfluss auf die Resonanzfrequenz genommen werden kann. Die Zusatzmasse 400 kann auch entfallen, wenn beispielsweise die Massenträgheit des Absteuerungsblechs 390 des Torsionsschwingungsdämpfers 180 für die Funktion der Phasendrehung ausreichend hoch dimensioniert ist.
Alternativ kann an der Sekundärseite 390 auch ein nicht gezeigter drehzahladaptiver Tilger oder Festfrequenztilger vorgesehen sein. Dieser kann dazu dienen, die an der Sekundärseite 390 ankommenden Schwingungen vor dem Überlagerungsgetriebe 220 weiter zu reduzieren. Alternativ bzw. parallel dazu können auch reibungsreduzierende Maßnahmen innerhalb des Torsionsschwingungsdämpfers eingesetzt werden.
Das Überlagerungsgetriebe 220 ist dazu ausgebildet, die über die zwei Drehmomentübertragungswege 200, 210 geleiteten Drehmomentanteile zu überlagern, um die Drehungleichförmigkeiten in dem zu übertragenden Drehmoment zu eliminieren, zumindest jedoch zu reduzieren. Hierzu ist das Überlagerungsgetriebe 220 als Planetengetriebeanordnung ausgebildet und umfasst einen an den zweiten Drehmomentübertragungsweg 210 angekoppelten Planetenradträger 240. Der Planetenradträger 240 ist beliebig drehfest mit der Eingangsseite 120 und/oder einer anderen motorseitigen Komponente verbunden und trägt mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Planetenräder 250. Das Überlagerungsgetriebe 220 umfasst ferner ein Eingangshohlrad 260 und ein Ausgangshohlrad 270. Die Planetenräder 250 sind hierbei als gestufte Planetenräder 250 ausgestaltet, die sowohl mit dem Eingangsholrad 260 wie auch dem Ausgangsholrad 270 in Eingriff stehen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Planetenräder 250 sowie das Eingangshohlrad 260 und das Ausgangshohlrad 270 so ausgestaltet, dass das Eingangsholrad 260 einen größeren Durchmesser als das Ausgangsholrad 270 aufweist.
Im Drehmomentfluss ist nach dem Überlagerungsgetriebe 220 eine Trennkupplung 280 angeordnet. Die Trennkupplung 280 dient dazu, den Drehmomentfluss zwischen der mit dem Verbrennungsmotor 115 gekoppelten Eingangsseite 120 zu der mit dem Getriebe 160 gekoppelten Ausgangsseite 130 des Hybridantriebsmoduls 110 zu unterbrechen, wobei also die Trennkupplung 280 in dem Drehmomentfluss von der Eingangsseite 120 zu der Ausgangsseite 130 hinter dem Torsionsschwingungsdämpfer 180 angeordnet ist.
Die Trennkupplung 280 weist ein Eingangsteil 300 und ein Abtriebsteil 310 auf. Das Eingangsteil 300, das beispielsweise als Innenlamellenträger ausgestaltet sein kann, wie dies im Zusammenhang mit 2 noch gezeigt wird, ist mit dem Ausgangshohlrad 270 des Überlagerungsgetriebes 220 beliebig drehfest verbunden. An dem Abtriebsteil 310 ist ein ein- oder mehrteilig aufgebauter Rotor 330 einer elektrischen Antriebskomponente 320 angeschlossen. Dabei können Teilfunktionen des Abtriebsteils 310, wie beispielsweise Verzahnungen für das Lamellenpaket 315 in dem Rotor 330 integriert sein.
Die elektrische Antriebskomponente 320 ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel als Elektromotor bzw. elektromotorischer Antrieb mit einem dem Rotor 330 zugeordneten Stator 340 realisiert. Bei geöffneter Trennkupplung 280 kann somit ein rein elektrischer Fahrbetrieb ermöglicht werden, indem der Fahrzeugantrieb nur über die elektrische Antriebskomponente 320 und das Getriebe 160 erfolgt. Die eigentliche Anfahrkupplung/-bremse kann sich dabei innerhalb des Getriebes 160 bzw. des Getriebegehäuses 170 befinden. Bei ausreichender Dimensionierung kann die Trennkupplung 280 auch die Funktion der Anfahrkupplung übernehmen. Die Trennkupplung 280 kann alternativ auch zwischen der Kurbelwelle 140 und dem Torsionsschwingungsdämpfer 180 bereitgestellt werden.
Bei der in 1 gezeigten Anordnung ist der Stator 340 der elektrischen Antriebskomponente 320 beliebig drehfest, beispielsweise mittels Verschraubung und Zentrierung, mit dem Getriebegehäuse 170 verbunden. Die Weiterleitung des Drehmoments von dem Rotor 330 bzw. dem Abtriebsteil 310 der Trennkupplung 280 zu der Getriebeeingangswelle 150 erfolgt beispielsweise über eine trennbare Verbindung 290-1, beispielsweise eine trennbare Steckverzahnung. Der Rotor 330 ist über die Trennkupplung 280 und das daran angebundene abtriebsseitige Ausgangshohlrad 270 an dem Planetenradträger 240 und weiterhin an der Getriebeeingangswelle 150 über Lagerstellen 530-1, 530-2 gelagert. Ein Flanschabschnitt 440 an dem Planetenradträger 240 dient als Aufnahme der Lagerstelle 530-2 für das Ausgangshohlrad 270 vorgesehen. Alternativ können beide Lagerstellen auf der Getriebeeingangswelle 150 liegen.
Die elektrische Antriebskomponente 320 wirkt stets als Direktantrieb in dem Drehmomentfluss nach der Trennkupplung 280 und ist beliebig vor oder nach dem Torsionsschwingungsdämpfer 180 angeordnet. Eine von der elektrischen Antriebskomponente 320 bereitgestellte Drehmomentkomponente wird so in den Drehmomentfluss stets hinter der Trennkupplung 280 eingeleitet. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Antriebskomponente 320 innerhalb des Gehäuses 170 des Getriebes 160 angeordnet. Möglich sind jedoch auch andere Anordnungen. So kann beispielsweise die elektrische Antriebskomponente 320 bzw. deren Drehachse auch außerhalb des Getriebegehäuses 170, beispielsweise mit Parallelversatz gegenüber der Getriebeeingangswelle 150 angeordnet werden. Bei einer solchen Anordnung kann die Einleitungsstelle zwischen der Trennkupplung 280 und der Getriebeeingangswelle 150 gleich bleiben. Je nach konkreter Ausgestaltung kann lediglich ein zusätzliches Übertragungsglied (z. B. ein Riemen oder eine Verzahnung) zwischen der elektrischen Antriebskomponente und der Getriebeeingangswelle vorgesehen werden. Ebenso kann das Hybridantriebsmodul 110 ein eigenständiges Gehäuse aufweisen.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind innerhalb des Getriebegehäuses 170 ein Nassraum 350, der auch als Feuchtraum bezeichnet wird, sowie ein davon durch eine Trennwand 370 abgegrenzter Trockenraum 360 vorgesehen. Der Torsionsschwingungsdämpfer 180 befindet sich mit der Primärseite 380, der Sekundärseite 390, sowie dem dazugehörigen Federspeicher 190 bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel in dem Nassraum 350. Die Eingangsseite 120 des Hybridantriebsmoduls 110, die hier als trennbare Verbindung bzw. als Verbindungsplatte mit Verschraubung zwischen Kurbelwelle 140 und Primärseite 380 des Torsionsschwingungsdämpfer 180 realisiert ist, befindet sich im Trockenraum 360.
Zum Abdichten des Nassraums 330 in dem Getriebegehäuse 170 werden statische und dynamische Dichtungen 450 zwischen der Trennwand 370 und dem Getriebegehäuse 170 eingesetzt. Die Dichtung 450-1 zwischen dem Getriebegehäuse 170 und der Trennwand 370 ist hierbei als statische Dichtung, die Dichtung 450-2 zwischen der Trennwand 370 und der Eingangsseite 120 ist als dynamische Dichtung ausgeführt. Die dynamische Dichtung 450-2 zwischen der Trennwand 370 und der Eingangsseite 120 weist eine Vorpressung an der Dichtkante auf. Dadurch können etwaige Radial- und/oder Axialbewegungen der Eingangsseite 120 gegenüber der Trennwand 370 ausgeglichen werden.
Alternativ kann bei Verwendung einer trockenlaufenden Reibungskupplung als Trennkupplung 280 die Trennwand 370 entfallen, wobei dann der Torsionsschwingungsdämpfer 180 und/oder das Überlagerungsgetriebe 220 innerhalb mindestens eines separaten Nassraums angeordnet werden.
Die Ölbenetzung der Verzahnungsbereiche der Planetenräder 250, des Eingangshohlrads 260 und des Ausgangshohlrads 270 sowie des Torsionsschwingungsdämpfers 180 kann durch Verlustschmierung erfolgen, gegebenenfalls unterstützend durch hier nicht dargestellten Ölleitblechen und Öffnungen im Bereich der Getriebeeingangswelle 150.
Im Folgenden wird das Zusammenwirken der Komponenten des Antriebsstrangs 100, insbesondere die Wirkungsweise des Torsionsschwingungsdämpfers 180 unter Bezugnahme auf 2 erläutert, welche eine mögliche konstruktive Ausführung des Antriebsstrangs 100 aus 1 dargestellt.
Von der Kurbelwelle 140 wird das durch den in 2 nicht gezeigten Verbrennungsmotor 115 erzeugte Drehmoment in eine beliebig drehfest angeordnete Antriebsplatte 410 (engl. Driveplate) eingeleitet. Die Antriebsplatte 410 ist mit einer flexiblen Verbindungsplatte 420 an (engl. Flexplate) einer radialen Außenstelle beliebig drehfest verbunden. Die Antriebsplatte 410 und die flexiblen Verbindungsplatte 420 sind in dem Trockenraum 360 angeordnet. Von der flexiblen Verbindungsplatte 420 wird über eine Hirth-Verzahnung 460 ein Drehmomentanteil des Drehmoments in den Torsionsschwingungsdämpfer 180 und der andere Drehmomentanteil des Drehmoments über den Planetenradträger 240 eingeleitet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Ausgangsteil der Hirth-Verzahnung 460 einteilig mit dem Planetenradträger 240 ausgeführt. Andere konstruktive Ausführungen können beispielsweise eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung der beiden Komponenten miteinander ermöglichen.
Das gesamte Hybridantriebsmodul 110 befindet sich in dem Nassraum 350. Die Trennwand 370, die den Trockenraum 360 von dem Nassraum 350 trennt, ist axial zwischen der flexiblen Verbindungsplatte 420 und dem Torsionsschwingungsdämpfer 180 angeordnet. Zwischen der Trennwand 370 und dem Getriebegehäuse 170 ist eine beliebige statische Dichtung 450-1, die beispielsweise als O-Ring implementiert sein kann, vorgesehen. Die Trennwand 370 und die damit in Kontakt stehende Dichtung 450-1 werden mittels einer formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Verbindung, beispielsweise mittels eines Sicherungsrings oder eines Nutenrings, in ihrer axialen und/oder radialen Position gegenüber dem Getriebegehäuse 170 gehalten.
Weiterhin ist im inneren radialen Bereich eine dynamische Dichtung 450-2 zwischen der Trennwand 370 und der Hirth-Verzahnung 460 bzw. der Anbindung des Torsionsschwingungsdämpfers 180 und Planetenradträgers 240 vorgesehen. Da die Hirth-Verzahnung zum Nassraum 350 hin geöffnet ist, ist ebenso eine statische Dichtung 450-3 zwischen den beiden Verzahnungsteilen der Hirth-Verzahnung 460 implementiert. Jedoch sind auch andere konstruktive Anordnungen möglich, beispielsweise in Form eines inversen Aufbaus, bei welchen diese Dichtung entfallen kann.
Der Torsionsschwingungsdämpfer 180 wird über das Ansteuerungsblech der Primärseite 380 angesteuert. Die Absteuerung erfolgt nach dem Federspeicher 190 innerhalb des Torsionsschwingungsdämpfers 180 über das Absteuerungsblech der Sekundärseite 390, welches mittels Schweißen mit der Zusatzmasse 400 verbunden ist. Andere kraft-, form- oder stoffschlüssige Verbindungen sind jedoch auch möglich. Das Absteuerungsblech 390 und/oder die Zusatzmasse 400 können auch integral mit dem Eingangshohlrad 260 ausgebildet sein. Die Federspeicher 190 können hierbei mit dem Absteuerungsblech der Sekundärseite 390 in Anlage stehen.
Das Ausgangshohlrad 270 ist mit der Trennkupplung 280 ebenfalls mittels einer kraft-, form- und/oder stoffschlüssigen Verbindung verbunden. Dabei kann das Ausgangshohlrad 270 an dem Innenlamellenträger 300 oder an dem Außenlamellenträger 310 der Trennkupplung 280 angeschlossen sein, jedoch stets auf der Weise, dass die elektrische Antriebskomponente 320 gegenüber dem Torsionsschwingungsdämpfer 180 im Drehmomentfluss nachgelagert ist. Dadurch wird sichergestellt, dass eine von der elektrischen Antriebskomponente bereitgestellte Drehmomentkomponente in den Drehmomentfluss hinter dem Torsionsschwingungsdämpfer eingeleitet wird.
Der Rotor 330 der elektrischen Antriebskomponente 320 ist einerseits an dem Außenlamellenträger 310 der Trennkupplung 280, beispielsweise mittels einer Verschraubung befestigt, andererseits über einen Abtriebsflansch 470 mit der Getriebeeingangswelle 150 drehfest verbunden. Dabei ist der Abtriebsflansch 470 an der Getriebeeingangswelle 150 über eine Lagesicherung, z. B. einen Sicherungsring oder einen Nutenring, in axialer Richtung sowie über eine Steckverzahnung in radialer Richtung angeordnet. An dem Abtriebsflansch 470 sind der Innenlamellenträger 300 sowie das an dem Innenlamellenträger 300 angebundene Ausgangshohlrad 270 radial gelagert. Das Eingangshohlrad 260 sowie das Absteuerungsblech 390 und die Zusatzmasse 400, die mit dem Eingangshohlrad 260 in Verbindung stehen, sind axial an dem Ansteuerungsblech 380 des Torsionsschwingungsdämpfers 180 gelagert. Das Eingangshohlrad 260, die Zusatzmasse 400 und das Absteuerungsblech 390 sind gegenüber dem Ausgangshohlrad 270 axial und radial, beispielsweise unter Verwendung einer Gleitlagerung 480, gelagert.
Des Weiteren sind in 2 im Bereich des automatisierten Stufengetriebes 160 zwei Lamellenkupplungselemente 165-1, 165-2 gezeigt, die beispielsweise als Kopplungselemente 175 dazu dienen können, den Drehmomentfluss durch das automatisierte Stufengetriebe 160 wenigstens teilweise oder vollständig zu unterbrechen.
3 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines Antriebsstrangs 100 mit einem Hybridantriebsmodul 110 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Die hier gezeigte Variante unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass Sonnenräder 260', 270' anstatt Hohlräder 260, 270 in dem Überlagerungsgetriebe 220 eingesetzt werden.
Des Weiteren ist die Trennkupplung 280 mittels einer trennbaren Verbindung 290-2, die beispielsweise als eine Steckverzahnung realisiert ist, mit dem Ausgangssonnenrad 270’ drehfest verbunden.
Zusätzlich zu dem Torsionsschwingungsdämpfer 180 umfasst das Hybridantriebsmodul 110 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen weiteren Torsionsschwingungsdämpfer 490. Der weitere Torsionsschwingungsdämpfer 490 ist zwischen dem Rotor 330 und der Getriebeeingangswelle 150 angeordnet, und dient dazu das Schwingungsdämpfungsverhalten des Hybridantriebsmoduls im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Eingangsseite 120 und der Ausgangsseite 130 weiterhin zu verbessern. Der weitere Torsionsschwingungsdämpfer 490 kann beispielsweise als ein Turbinen-Torsionsschwingungsdämpfer realisiert sein.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 330 nicht, wie im Falle des Ausführungsbeispiels aus 1, an der Getriebeeingangswelle 150 gelagert, sondern an dem Getriebegehäuse 170 mittels eines Lagers 430, das beispielsweise als Wälz- und/oder Gleitlager implementiert sein kann. Die radiale Lagerung der Sonnenräder 260', 270' erfolgt an einem Flanschabschnitt 440 des Planetenradträgers 240.
Das in 4 dargestellt Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen aus den 1 und 3 dadurch, dass nicht alle Komponenten des Hybridantriebsmoduls 110 in dem Nassraum 350 angeordnet sind. Während die elektrische Antriebskomponente 320, das Überlagerungsgetriebe 220, die Trennkupplung 280 sowie der zusätzliche Torsionsschwingungsdämpfer 490 weiterhin in dem Nassraum 350 angeordnet sind, befinden sich der Torsionsschwingungsdämpfer 180 zusammen mit der Zusatzmasse 400 in dem Trockenraum 360 des Getriebegehäuses 170, und sind mit dem Eingangshohlrad 260 beliebig drehfest, beispielsweise mittels einer ein- oder mehrteiligen Steckverzahnung verbunden.
Bedingt durch die Anordnung des Torsionsschwingungsdämpfers 180 in dem Trockenraum 360 des Getriebegehäuses 170, ist eine zusätzliche dynamische Dichtung 450-4 vorgesehen, die zwischen dem Planetenradträger 240 und einem Zwischensegment 510 angeordnet ist. Die Abdichtung des Nassraums 350 erfolgt somit an drei Stellen, nämlich über eine Dichtung 450-1 zwischen der Trennwand 370 und dem Getriebegehäuse 170, über eine Dichtung 450-2 zwischen der Trennwand 370 und dem Zwischensegment 510 und über die Dichtung 450-4.
Um nur eine geringe Benetzung der dem Nassraum 350 zugewandten Flächen der Dichtungen 450-1, 450-2, 450-4 und somit eine sichere Funktion der Dichtungen zu gewährleisten, weist der Nassraum 350 Öffnungen zum Getriebesumpf 520 auf einem größeren Radius gegenüber der Getriebeeingangswelle 150 als der Berührungsradius der Dichtkanten der dynamischen Dichtungen 450 auf. Durch diese Öffnungen wird das aus der Trennkupplung 280 entweichende Fluid permanent in den Getriebesumpf 520 abgeführt.
Um einen konstanten Dichtspalt an den Dichtungen 450-2 und 450-4 zu gewährleisten, ist zwischen dem Planetenradträger 240 und dem Zwischensegment 510 eine radiale Lagerstelle 530 vorgesehen, die beispielsweise auch das Eingangshohlrad 260 führt. Die Lagerstelle ist in 5 als Wälzlagerung dargestellt, jedoch kann sie auch als Gleitlagerung ausgeführt sein. Dabei sind die gemeinsame Anordnung und die axiale Lagesicherung mit der entsprechenden Dichtung 450-4 zu beachten.
Der Planetenradträger 240 kann über eine beliebig trennbare Verbindung mit der Kurbelwelle 140 verbunden sein.
5 zeigt eine Teillängsschnittdarstellung eines Antriebsstrangs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu der Anordnung aus 4 umfasst der Antriebsstrang nur einen Torsionsschwingungsdämpfer 180. Der Torsionsschwingungsdämpfer 180, der im Trockenraum 360 angeordnet ist, ist hier zweistufig ausgebildet und umfasst einen zweireihigen Federspeicher 190.
Die Absteuerungsbleche 390 des zweireihigen Federspeichers 190 sind mittels einer beliebigen Fügeverbindung, beispielsweise eine Verschraubung, mit der Zusatzmasse 400 verbunden. Die Zusatzmasse 400 ist über das Zwischensegment 510 mit dem Eingangshohlrad 260 der Überlagerungsgetriebe 220 verbunden. Die Verbindungsstelle 515 zwischen der Zusatzmasse 400 und dem Zwischensegment 510 ist beispielsweise als Steckverzahnung ausgeführt. Das Zwischensegment 510 und das mehrteilig ausgeführte Eingangshohlrad 260 sind ebenfalls beliebig, beispielsweise mittels einer Schweißnaht, miteinander verbunden. Jedoch sind andere Verbindungsarten möglich. Der Planetenradträger 240 ist beliebig, vorliegend mittels der Hirth-Verzahnung 460 mit der Kurbelwelle 140 und/oder dem Ansteuerungsblech 380 drehfest verbunden.
Das Zwischensegment 510 und das Eingangshohlrad 260 sind axial gegenüber der Trennwand 370 über eine Lagerstellen 530, beispielsweise eine Gleitlagerung oder eine Wälzlagerung geführt. Der Axialausgleich zwischen dem Planetenradträger 240 und dem Eingangshohlrad 260 beziehungsweise Torsionsschwingungsdämpfer 180 erfolgt in der Steckverzahnung 515 und zwischen Eingangshohlrad 260 und Planetenrad 250-1. Alternativ könnte die Lagerstelle 530 nicht wie dargestellt gegenüber der stehenden Trennwand 370 sondern gegenüber der Primärseite 380 und der Sekundärseite 390 des Torsionsschwingungsdämpfers 180 angeordnet werden.
Die Trennkupplung 280 ist einerseits mit dem Ausgangshohlrad 270 axial am Planetenradträger 240 geführt. Andererseits ist die Trennkupplung 280 radial am Abtriebsflansch 470 an der Kurbelwelle 140 geführt. Die Axiallagerung kann alternativ ebenfalls am Abtriebsflansch 470 erfolgen. Das Ausgangshohlrad 270 könnte zudem am Planetenradträger 240 oder Eingangshohlrad 260 axial und radial gelagert werden und wäre dann mittels einer trennbaren Fügeverbindung mit der Trennkupplung 280 verbindbar.
6 zeigt eine alternative Ausführung des in 4 dargestellten Aufbauprinzips eines Antriebsstrangs 100 mit einem Hybridantriebsmodul 110, wobei die Anordnung der Komponenten des Hybridantriebsmoduls 100 im Nassraum 350 und im Trockenraum 360 von der Anordnung aus 4 verschieden ist.
Zusätzlich zu dem Torsionsschwingungsdämpfer 180 ist auch das Überlagerungsgetriebe 220 innerhalb des Trockenraums 360 des Getriebegehäuses 170 zwischen Verbrennungsmotor 115 und Trennwand 370 angeordnet.
Der Torsionsschwingungsdämpfer 180 kann in Gestalt eines Zweimassenschwungrads (ZMS) realisiert sein. Ebenso kann ein Gleitschalen-Torsionsschwingungsdämpfer und/oder ein Naben-Deckblech-Torsionsschwingungsdämpfer mit Kupplungsscheibe verwendet werden.
Das Überlagerungsgetriebe 220 ist gegenüber dem Trockenraum 360 durch ein mehrteiliges Dichtungssystem 540 abgedichtet, welches sowohl statische wie auch dynamische Dichtungen umfasst.
Die in den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf ein Fahrzeug mit einem längseingebauten Antriebsstrang 100 und Heckantrieb. Die Antriebsstränge 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel, wie sie in diesen Figuren gezeigt sind, weisen so eine eher axial länger bauende Anordnung auf. Andere Einbaukonzepte, wie beispielsweise ein Quereinbau des Antriebsstrangs 100 mit Frontantrieb, sind jedoch ebenso möglich. Im letzteren Fall kann ein solcher Antriebsstrang 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel gegebenenfalls einen Parallelversatz bezüglich der Getriebeeingangswelle 150 des Getriebes 160 zu der Ausgangsseite 130 des Hybridantriebsmoduls 110 bzw. der elektrischen Antriebskomponente 320 aufweisen.
Die Trennkupplung 280 der vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiele dient in der ersten Linie dazu, den Drehmomentfluss von dem Verbrennungsmotor 115 zu dem Getriebe 160 zu unterbrechen. Die Anfahrkupplung kann sich innerhalb des Getriebes 160 bzw. Getriebegehäuses 170 befinden. Bei einer ausreichenden Dimensionierung der Trennkupplung kann Letztere auch als Anfahrelement eingesetzt werden. Möglich sind auch Ausgestaltungen, bei denen die Anfahrfunktion simultan von der Trennkupplung und das Getriebe übernommen wird.
Durch den Einsatz eines Hybridmoduls 110 und/oder eine Antriebsstrangs 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel kann gegebenenfalls ein Kompromiss zwischen einer Verringerung von in dem Antriebsstrang 100 vorliegenden Drehungleichförmigkeiten, einer Verringerung eines Kraftstoffverbrauchs eines Kraftfahrzeugs mit dem Antriebsstrang 100, seiner Emissionen, seines Gewichts und des für den Antriebsstrang 100 zur Verfügung stehenden Bauraums verbessert werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel können so gegebenenfalls durch das Bereitstellen des mit der Eingangsseite 120 gekoppelten Torsionsschwingungsdämpfers 180, der wenigstens teilweise nach dem Leistungsverzweigungsprinzip arbeitet, die in dem in die Eingangsseite 120 eingeleiteten Drehmoment vorhandenen Drehungleichförmigkeiten durch eine kompakte Anordnung reduziert werden. Darüber hinaus kann durch die elektrische Antriebskomponente 320 ein von dem in die Eingangsseite 120 eingeleiteten Drehmoment unabhängige Drehbewegung an die Ausgangsseite 130 weitergeleitet werden. Aufgrund der beschriebenen Anordnung kann hierbei nicht nur die Eingangsseite 120, sondern ebenso der Torsionsschwingungsdämpfer 180 durch die Trennkupplung 280 abgekoppelt werden. Als Folge hiervon können so Trägheitsmomente, Massen und/oder Schleppmomente und somit gegebenenfalls ein Energieverbrauch reduziert und/oder der Fahrkomfort bei Betrieb der elektrischen Antriebskomponente 320 erhöht werden. Ergänzend oder alternativ kann gegebenenfalls auch eine verbesserte Entkopplung zwischen Kurbelwelle 140 und Getriebe 160 durch die Anordnung der Trennkupplung 280 zwischen dem Torsionsschwingungsdämpfer 180 und der Ausgangsseite 130 erreicht werden, wodurch gegebenenfalls auch der Fahrkomfort, beispielsweise der akustische Komfort im Fahrzeug weiterhin verbessert werden kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Bezugszeichenliste

100: Antriebsstrang
110: Hybridantriebsmodul
115: Verbrennungsmotor
120: Eingangsseite
130: Ausgangsseite
140: Kurbelwelle
150: Getriebeeingangswelle
160: Getriebe
165: Lamellenkupplungselement
170: Getriebegehäuse
175: Kopplungselement
180: Torsionsschwingungsdämpfer
190: Federspeicher
200: erster Drehmomentübertragungsweg
210: zweiter Drehmomentübertragungsweg
220: Überlagerungsgetriebe
230: Phasenschieberanordnung
240: Planetenradträger
250: Planetenräder
260: Eingangshohlrad
260': Eingangssonnenrad
270: Ausgangshohlrad
270': Ausgangssonnenrad
280: Trennkupplung
290: trennbare Verbindung
300: Eingangsteil
310: Abtriebsteil
315: Lamellenpaket
320: elektrische Antriebskomponente
330: Rotor
340: Stator
350: Nassraum
360: Trockenraum
370: Trennwand
380: Primärseite
390: Sekundärseite
400: Zusatzmasse
410: Antriebsplatte
420: flexible Verbindungsplatte
430: Lager
440: Flanschabschnitt
450: Dichtung
460: Hirth-Verzahnung
470: Abtriebsflansch
480: Gleitlagerung
490: Torsionsschwingungsdämpfer
500: Dichtung
510: Zwischensegment
515: Verbindungsstelle
520: Getriebesumpf
530: Lagerstelle
540: mehrteiliges Dichtsystem

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011075240 A1 [0005]

Claims

Hybridantriebsmodul (110) zum Übertragen eines Drehmoments von einer Eingangsseite (120) zu einer Ausgangsseite (130), mit folgenden Merkmalen: einem Torsionsschwingungsdämpfer (180), der mit der Eingangsseite (120) gekoppelt ist und wenigstens teilweise nach dem Leistungsverzweigungsprinzip arbeitet; einer Trennkupplung (280), die mit dem Torsionsschwingungsdämpfer (180) und der Ausgangsseite (130) gekoppelt und ausgebildet ist, um einen Drehmomentfluss von der Eingangsseite (120) zu der Ausgangsseite (130) zu unterbrechen; und einer elektrischen Antriebskomponente (320), die mit der Ausgangsseite (130) gekoppelt und derart angeordnet ist, um eine von der elektrischen Antriebskomponente (320) bereitgestellte Drehmomentkomponente in den Drehmomentfluss hinter der Trennkupplung (280) einzuleiten.
Hybridantriebsmodul (110) nach Anspruch 1, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (180) das von der Eingangsseite (120) aufgenommene Drehmoment über einen ersten Drehmomentübertragungsweg (200) und einen zu dem ersten Drehmomentübertragungsweg (200) parallelen zweiten Drehmomentübertragungsweg (210) an ein Überlagerungsgetriebe (220) weiterleitet, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (180) in dem ersten Drehmomentübertragungsweg (200) eine Phasenschieberanordnung (230) zum Erzeugen einer Phasenverschiebung einer über den ersten Drehmomentübertragungsweg (200) geleiteten Drehmomentungleichförmigkeit eines ersten Drehmomentanteils bezüglich einer über den zweiten Drehmomentübertragungsweg (210) geleiteten Drehmomentungleichförmigkeit eines zweiten Drehmomentanteils umfasst, und wobei das Überlagerungsgetriebe (220) dazu ausgebildet ist, die über die zwei Drehmomentübertragungswege geleiteten Drehmomentanteile zu überlagern.
Hybridantriebsmodul (110) nach Anspruch 2, wobei das Überlagerungsgetriebe (220) im Drehmomentfluss vor der Trennkupplung (280) angeordnet ist.
Hybridantriebsmodul (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Antriebskomponente (320) eine maximale Leistungsabgabe von wenigstens 3 kW aufweist.
Hybridantriebsmodul (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner einen weiteren Torsionsschwingungsdämpfer (490) umfasst, welcher im Drehmomentfluss zwischen der Trennkupplung (280) und der Ausgangsseite (130) angeordnet ist.
Hybridantriebsmodul (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Antriebskomponente (320) einen Rotor (330) umfasst, und wobei das Hybridantriebsmodul (110) einen dem Rotor (330) zugeordneten Stator (340) umfasst, wobei der Rotor (330) und der Stator (340) derart angeordnet sind, sodass der Rotor (330) und der Stator (340) einen elektromotorischen Antrieb bilden, oder wobei dem Rotor (330) ein Stator (340) einer anderen Komponente zugeordnet ist, der so ausgebildet und angeordnet ist, dass dieser mit dem Stator (340) der anderen Komponente derart zusammenwirken kann, um einen elektromotorischen Antrieb zu bilden.
Antriebsstrang (100) mit den folgenden Merkmalen: einem Verbrennungsmotor (115); einem Getriebe (160); einem Torsionsschwingungsdämpfer (180), der mit dem Verbrennungsmotor (115) gekoppelt ist und wenigstens teilweise nach dem Leistungsverzweigungsprinzip arbeitet; einer Trennkupplung (280), die mit dem Torsionsschwingungsdämpfer (180) und dem Getriebe (160) gekoppelt und ausgebildet ist, um einen Drehmomentfluss von dem Verbrennungsmotor (115) zu dem Getriebe (160) zu unterbrechen; und einer elektrischen Antriebskomponente (320), die mit dem Getriebe (160) gekoppelt und derart angeordnet ist, um eine von der elektrischen Antriebskomponente (320) bereitgestellte Drehmomentkomponente in den Drehmomentfluss hinter der Trennkupplung (280) einzuleiten.
Antriebsstrang (100) nach Anspruch 7, wobei das Getriebe (160) ein automatisiertes Stufengetriebe ist.
Antriebsstrang (100) nach Anspruch 8, wobei das automatisierte Stufengetriebe wenigstens ein Kopplungselement (175) umfasst, das derart ausgebildet ist, dass durch ein Betätigen oder ein Lösen des Kopplungselements (175) ein Drehmomentfluss durch das automatisierte Stufengetriebe wenigstens teilweise oder vollständig unterbrochen werden kann.
Antriebsstrang (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, der ferner ein Steuergerät umfasst, das ausgebildet ist, um die Trennkupplung (280) bei einem Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors (115) in einen geschlossenen Zustand zu bringen, sodass der Drehmomentfluss von dem Verbrennungsmotor (115) über die Trennkupplung (280) nicht unterbrochen ist.
Antriebsstrang (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, der ferner ein mit Fluid gefülltes oder füllbares und wenigstens die Trennkupplung (280) aufnehmendes Gehäuse (170) umfasst.
Antriebsstrang (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das Gehäuse (170) einen Nassraum (350) umfasst, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (180) und/oder das Überlagerungsgetriebe (220) in dem Nassraum (350) aufgenommen sind.
Antriebsstrang (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das Gehäuse (170) einen Trockenraum (360) umfasst, wobei der Torsionsschwingungsdämpfer (180) und/oder das Überlagerungsgetriebe (220) im Trockenraum (360) aufgenommen sind.
Antriebsstrang (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei der Antriebsstrang (100) ein Hybridantriebsmodul (110) umfasst, welches den Torsionsschwingungsdämpfer (180), die Trennkupplung (280) und die elektrische Antriebskomponente (320) umfasst.
Antriebsstrang (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei die elektrische Antriebskomponente (320) einen mit dem Getriebe (160) gekoppelten Rotor (330) umfasst, wobei der Antriebsstrang (100) ferner einen dem Rotor (330) zugeordneten Stator (340) umfasst, der zusammen mit dem Rotor (330) so ausgebildet ist, dass diese einen elektromotorischen Antrieb bilden.