DE102014011997A1 - Powertrain for a motor vehicle, in particular a passenger car - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (10) für einen Kraftwagen, mit einer Verbrennungskraftmaschine (12), welche eine Abtriebswelle (18) aufweist, über welche auf einer Abtriebsseite (38) der Verbrennungskraftmaschine (12) Drehmomente zum Antreiben des Kraftwagens von der Verbrennungskraftmaschine (12) bereitstellbar sind, und mit wenigstens einer elektrischen Maschine (22), welche einen Rotor (28) aufweist, der koaxial zur Abtriebswelle (18) angeordnet ist, wobei die elektrische Maschine (22) auf einer der Abtriebsseite (38) gegenüberliegenden Seite (20) der Verbrennungskraftmaschine (12) angeordnet istThe invention relates to a drive train (10) for a motor vehicle, having an internal combustion engine (12) which has output shafts (18) on a driven side (38) of the internal combustion engine (12) for driving the motor vehicle from the internal combustion engine (12 ) and at least one electric machine (22) having a rotor (28) arranged coaxially with the output shaft (18), the electric machine (22) being disposed on a side (20) opposite the output side (20) ) of the internal combustion engine (12) is arranged
Description
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, gemäß dem jeweiligen Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.The invention relates to a drive train for a motor vehicle, in particular a passenger car, according to the respective preamble of the independent claims.
Ein solcher Antriebsstrang ist beispielsweise der
Darüber hinaus offenbaren die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass eine besonders einfache und bauraumgünstige Integration der elektrischen Maschine in den Antriebsstrang realisierbar ist.Object of the present invention is to develop a drive train of the type mentioned in such a way that a particularly simple and space-saving integration of the electric machine in the drive train can be realized.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Patentansprüchen angegeben.This object is achieved by the independent claims. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the other claims.
Um einen Antriebsstrang der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die elektrische Maschine auf besonders einfache und kostengünstige Weise in den Antriebsstrang integriert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die elektrische Maschine auf einer der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Vorzugsweise ist es dabei vorgesehen, dass die elektrische Maschine, insbesondere der Rotor der elektrischen Maschine, zumindest teilweise auf der Abtriebswelle angeordnet ist. Dies bedeutet, dass die Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine in radialer Richtung nach außen zumindest teilweise durch den Rotor überdeckt ist, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Rotor direkt mit der Abtriebswelle gekoppelt beziehungsweise drehfest verbunden ist.In order to develop a drive train specified in the preamble of
Diesem ersten Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass herkömmlicherweise ein Torsionsdämpfer erforderlich ist, um Schwingungen, insbesondere Drehschwingungen, der beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle zu dämpfen. Ein solcher Torsionsdämpfer ist insbesondere dann vorgesehen, wenn ein Umschliegungstrieb wie beispielsweise ein Riementrieb zum Antreiben von Nebenaggregaten der Verbrennungskraftmaschine nicht vorgesehen ist. Um eine besonders gute Dämpfung der Schwingungen der Abtriebswelle zu realisieren, wird der Torsionsdämpfer üblicherweise auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite angeordnet. Aufgrund des Einsatzes des zusätzlichen Torsionsdämpfers kommt es zu einem hohen Gewicht, einer hohen Teileanzahl und hohen Kosten der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Antriebsstrangs insgesamt.This first aspect of the invention is based on the finding that conventionally a torsion damper is required in order to damp vibrations, in particular torsional vibrations, of the output shaft designed, for example, as a crankshaft. Such a torsion damper is provided in particular when a Umschliegungstrieb such as a belt drive for driving ancillaries of the internal combustion engine is not provided. In order to realize a particularly good damping of the vibrations of the output shaft, the torsion damper is usually arranged on the opposite side of the output side. Due to the use of the additional torsional damper it comes to a high weight, a high number of parts and high costs of the internal combustion engine or the drive train as a whole.
Die dem ersten Aspekt der Erfindung zugrundeliegende Idee ist es nun, die elektrische Maschine, insbesondere deren Rotor, als Torsionsdämpfer zu nutzen, indem die elektrische Maschine, insbesondere ihr Rotor, eine Masse aufweist, mittels welcher die Abtriebswelle besonders gut gedämpft werden kann. Darüber hinaus kann durch die Anordnung der elektrischen Maschine auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite der Verbrennungskraftmaschine Bauraum beziehungsweise -platz auf der Abtriebsseite geschaffen werden, um ein besonders vorteilhaftes Unfallverhalten des Antriebsstrangs realisieren zu können. Es hat sich nämlich gezeigt, dass es sich bei dem auf der Abtriebsseite angeordneten Bauraum um einen sogenannten crashrelevanten Bauraum handeln kann, welcher beispielsweise bei einer unfallbedingten Kraftbeaufschlagung des Kraftwagens zur Energieabsorption und/oder dazu genutzt werden kann, um eine gezielte Bewegung von Komponenten des Kraftwagens zuzulassen. Darüber hinaus ergibt sich durch die geschilderte Anordnung der elektrischen Maschine eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, eine der elektrischen Maschine zugeordnete Leistungselektronik, welche elektrisch mit der elektrischen Maschine verbunden ist, bauraumgünstig anzuordnen.The idea underlying the first aspect of the invention is now to use the electric machine, in particular its rotor, as a torsion damper, in that the electric machine, in particular its rotor, has a mass by means of which the output shaft can be damped particularly well. In addition, space can be created on the output side by the arrangement of the electric machine on the opposite side of the output side of the internal combustion engine, in order to realize a particularly advantageous accident behavior of the drive train can. It has been shown that it can be in the arranged on the output side space to a so-called Crashrelevanten space, which can be used for example in an accidental application of force to the motor vehicle for energy absorption and / or to a targeted movement of components of the motor vehicle permit. In addition, results from the described arrangement of the electric machine, a particularly advantageous possibility, a power electronics associated with the electric machine, which is electrically connected to the electric machine, space-saving arrangement.
Eine solche Leistungselektronik weist beispielsweise einen Wechselrichter auf, mittels welchem eine Gleichspannung, welche von der elektrischen Maschine bereitgestellt wird, in eine Wechselspannung umgewandelt werden kann beziehungsweise umgekehrt. Insgesamt ist es möglich, die Teileanzahl und die Kosten des Antriebsstrangs gering zu halten bei gleichzeitiger Realisierung einer Schwingungsdämpfung der Abtriebswelle, da zur Schwingungsdämpfung der Abtriebswelle die elektrische Maschine und nicht etwa ein zusätzlich vorgesehener Torsionsdämpfer verwendet wird. Außerdem ist es durch die geschilderte Anordnung der elektrischen Maschine möglich, eine solche elektrische Maschine in bereits bestehende Antriebsstränge mit Motorbauformen zu integrieren, die ursprünglich nicht zur Integration einer elektrischen Maschine ausgelegt wurden. Hierdurch können Neuentwicklungen von Antriebssträngen vermieden oder in den Kosten besonders gering gehalten werden.Such power electronics has, for example, an inverter, by means of which a direct voltage, which is provided by the electric machine, can be converted into an alternating voltage or vice versa. Overall, it is possible to keep the number of parts and the cost of the powertrain low while implementing a Vibration damping of the output shaft, since the vibration damping of the output shaft, the electric machine and not an additionally provided torsional damper is used. In addition, it is possible by the described arrangement of the electric machine to integrate such an electric machine in existing drive trains with motor designs that were not originally designed to integrate an electric machine. As a result, new developments of drive trains can be avoided or kept particularly low in cost.
Die Anordnung der elektrischen Maschine auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite, das heißt vor der Verbrennungskraftmaschine kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn kein Nebenaggregateantrieb und/oder kein Steuertrieb zum Antreiben wenigstens einer Nockenwelle zum Betätigen wenigstens eines Gaswechselventils der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist. Ist jedoch ein solcher Steuertrieb vorgesehen, so ist es vorteilhaft, wenn der Steuertrieb auf der Abtriebsseite, insbesondere in einem auf der Abtriebsseite vorgesehenen Steuergehäuse, angeordnet ist. Bei einem solchen Steuertrieb handelt es sich beispielsweise um einen Umschlingungstrieb wie einen Riementrieb oder Kettentrieb, über welchen beispielsweise wenigstens eine Nockenwelle zum Betätigen des wenigstens einen Gaswechselventils von der Abtriebswelle angetrieben wird. Alternativ kann es sich bei dem Steuertrieb um einen Zahnradantrieb zum Antreiben der wenigstens einen Nockenwelle handeln.The arrangement of the electric machine on the opposite side of the output side, that is before the internal combustion engine, for example, be advantageous if no ancillary drive and / or no timing drive for driving at least one camshaft for actuating at least one gas exchange valve of the internal combustion engine is provided. However, if such a control drive is provided, then it is advantageous if the control drive is arranged on the output side, in particular in a control housing provided on the output side. Such a control drive is, for example, a belt drive such as a belt drive or chain drive, via which, for example, at least one camshaft for actuating the at least one gas exchange valve is driven by the output shaft. Alternatively, the timing drive may be a gear drive for driving the at least one camshaft.
Die Verbrennungskraftmaschine weist beispielsweise ein Gehäuse, insbesondere ein Kurbelgehäuse, auf, wobei die beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle an dem Gehäuse um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar gelagert und zumindest teilweise insbesondere zumindest überwiegend in dem Gehäuse angeordnet ist. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die elektrische Maschine außerhalb des Gehäuses angeordnet, insbesondere außerhalb des Gehäuses angeordnet und direkt an dem Gehäuse befestigt, ist. Hierdurch kann die elektrische Maschine auf besonders einfache und kostengünstige Weise in den Antriebsstrang integriert und mit der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere ihrer Abtriebswelle, gekoppelt werden. Des Weiteren kann eine besonders vorteilhafte Schwingungsdämpfung der Abtriebswelle realisiert werden.The internal combustion engine has, for example, a housing, in particular a crankcase, wherein the output shaft designed, for example, as a crankshaft rotatably mounted on the housing about an axis of rotation relative to the housing and at least partially, in particular at least predominantly disposed in the housing. It has been found to be particularly advantageous if the electrical machine arranged outside the housing, in particular arranged outside the housing and attached directly to the housing is. As a result, the electric machine can be integrated into the drive train in a particularly simple and cost-effective manner and coupled to the internal combustion engine, in particular its output shaft. Furthermore, a particularly advantageous vibration damping of the output shaft can be realized.
Darüber hinaus ist es denkbar, dass die elektrische Maschine in dem Steuergehäuse, in welchem auch der Steuertrieb angeordnet ist, aufgenommen ist, so dass also die elektrische Maschine und der Steuertrieb, welcher auch als Ventilsteuertrieb bezeichnet wird, im selben Steuergehäuse verortet sind. Hierbei ist der Steuertrieb auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite angeordnet, welche dann als Steuerseite bezeichnet wird.Moreover, it is conceivable for the electric machine to be accommodated in the control housing, in which the control drive is also arranged, so that therefore the electric machine and the control drive, which is also referred to as valve control drive, are located in the same control housing. Here, the control drive is arranged on the opposite side of the output side, which is then referred to as the control side.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang der im Oberbegriff des Patentanspruchs 5 angegebenen Art, wobei es zur Realisierung einer besonders einfachen und bauraumgünstigen Integration der elektrischen Maschine im Antriebsstrang erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die elektrische Maschine in einem Steuergehäuse, in welchem ein Steuertrieb beziehungsweise Ventilsteuertrieb zum Antreiben wenigstens einer Nockenwelle zum Betätigen wenigstens eines Gaswechselventils der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, angeordnet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a drive train specified in the preamble of claim 5, wherein it is provided for realizing a particularly simple and space-saving integration of the electric machine in the drive train according to the invention, that the electric machine in a control housing in which a timing drive or valve timing drive is arranged for driving at least one camshaft for actuating at least one gas exchange valve of the internal combustion engine is arranged. Advantageous embodiments of the first aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second aspect of the invention and vice versa.
Dem zweiten Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die elektrische Maschine üblicherweise weit von der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine entfernt ist. Dann müssen Befestigungselemente wie beispielsweise Schrauben mit einer großen Erstreckung, insbesondere Länge, und einem hohen Einschraubmoment zum Einsatz kommen, um die elektrische Maschine hinreichend stabil zumindest mittelbar an die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere an die Abtriebswelle, anbinden zu können. Dies führt zu einem hohen Gewicht. Gleichzeitig ist der Antriebsstrang anfällig gegen Durchbiegung, da ein Verband umfassend zumindest die Verbrennungskraftmaschine und die relativ weit von dieser entfernte elektrische Maschine eine hohe Länge aufweist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Antriebsstrang ein Getriebe, insbesondere ein Automatikgetriebe, mit einem Drehmomentwandler umfasst, wobei der Drehmomentwandler mit der Abtriebswelle über den Rotor der elektrischen Maschine verbunden ist.The second aspect of the invention is based on the finding that the electric machine is usually far away from the output shaft of the internal combustion engine. Then fasteners such as screws with a large extension, in particular length, and a high screw-in must be used to connect the electric machine sufficiently stable at least indirectly to the internal combustion engine, in particular to the output shaft. This leads to a high weight. At the same time, the driveline is susceptible to deflection because a bandage comprising at least the internal combustion engine and the electrical machine relatively far removed therefrom has a high length. This is particularly the case when the drive train comprises a transmission, in particular an automatic transmission, with a torque converter, wherein the torque converter is connected to the output shaft via the rotor of the electric machine.
Durch die geschilderte Integration der elektrischen Maschine in das Steuergehäuse kann die elektrische Maschine in axialer Richtung der Abtriebswelle und der elektrischen Maschine besonders nahe an der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere an der Abtriebswelle, angeordnet werden, so dass beispielsweise zum Anbinden der elektrischen Maschine an die Abtriebswelle Befestigungsmittel wie beispielsweise Schrauben mit nur sehr geringer Länge genutzt werden können. Dadurch kann das jeweilige Gewicht der Befestigungselemente und somit des Antriebsstrangs insgesamt gering gehalten werden. Mit anderen Worten ist es möglich, mit nur kleinen und leichten Schrauben die elektrische Maschine in und insbesondere an das Steuergehäuse zu montieren. Darüber hinaus kann die axiale Länge des genannten Verbands gering gehalten werden, so dass die Gefahr einer übermäßigen Durchbiegung des Verbands umfassend zumindest die Verbrennungskraftmaschine und elektrische Maschine gering gehalten werden kann. Zudem können die Teileanzahl und die Kosten des Antriebsstrangs gering gehalten werden. Außerdem lässt sich eine besonders vorteilhafte Verbindung der elektrischen Maschine mit der Leistungselektronik realisieren.Due to the described integration of the electric machine in the control housing, the electric machine in the axial direction of the output shaft and the electric machine particularly close to the internal combustion engine, in particular on the output shaft can be arranged so that, for example, for connecting the electric machine to the output shaft fastening means such For example, screws with only a very short length can be used. As a result, the respective weight of the fastening elements and thus of the drive train can be kept low overall. In other words, it is possible to mount the electric machine in and in particular to the control housing with only small and light screws. In addition, the axial length of said dressing can be kept low, so that the risk of excessive deflection of the bandage comprising at least the Internal combustion engine and electric machine can be kept low. In addition, the number of parts and the cost of the powertrain can be kept low. In addition, a particularly advantageous connection of the electrical machine with the power electronics can be realized.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass am Steuergehäuse ein Stator der elektrischen Maschine befestigt ist, wobei der Stator beispielsweise einen Statorträger und einen Statorkern umfasst. Der Statorkern ist am Statorträger befestigt und dient beispielsweise zum Führen eines magnetischen Feldes der elektrischen Maschine. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Leistungselektronik sowie ein Anschlussterminal am Steuergehäuse befestigt sind, wobei vorzugsweise die elektrische Maschine über das Anschlussterminal mit der Leistungselektronik elektrisch verbunden ist. Weist die elektrische Maschine beispielsweise eine Sensorik auf, mittels welcher beispielsweise Parameter, die den Betrieb der elektrischen Maschine charakterisieren, erfassbar sind, so ist es vorzugsweise vorgesehen, dass auch die komplette Sensorik der elektrischen Maschine am Steuergehäuse befestigt ist.Preferably, it is provided that a stator of the electric machine is attached to the control housing, wherein the stator comprises, for example, a stator and a stator core. The stator core is attached to the stator and serves, for example, to guide a magnetic field of the electric machine. Furthermore, it is preferably provided that the power electronics and a connection terminal are attached to the control housing, wherein preferably the electrical machine is electrically connected to the power electronics via the connection terminal. If the electric machine has, for example, a sensor system by means of which, for example, parameters characterizing the operation of the electrical machine can be detected, then it is preferably provided that the complete sensor system of the electric machine is also fastened to the control housing.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang der im Oberbegriff des Patentanspruchs 6 angegebenen Art, wobei es zur Realisierung einer besonders einfachen und bauraumgünstigen Integration der elektrischen Maschine in den Antriebsstrang erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Verbrennungskraftmaschine ein Steuergehäuse aufweist, in welchem ein Steuertrieb beziehungsweise Ventilsteuertrieb zum Antreiben wenigstens einer Nockenwelle zum Betätigen wenigstens eines Gaswechselventils der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, wobei an dem Steuergehäuse wenigstens ein vom Steuergehäuse in axialer Richtung abstehendes Abstandshalteelement vorgesehen ist, durch welches in radialer Richtung nach außen ein Aufnahmebereich begrenzt ist, in welchem die elektrische Maschine zumindest teilweise aufgenommen ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Abstandshalteelemente separat von dem Steuergehäuse ausgebildet und an diesem, insbesondere in axialer Richtung, befestigt oder aber einstückig mit dem Steuergehäuse ausgebildet ist.A third aspect of the invention relates to a drive train specified in the preamble of claim 6, wherein it is provided for realizing a particularly simple and space-saving integration of the electric machine in the drive train according to the invention that the internal combustion engine has a control housing in which a timing drive or valve timing drive is arranged for driving at least one camshaft for actuating at least one gas exchange valve of the internal combustion engine, wherein on the control housing at least one projecting from the control housing in the axial direction spacer member is provided, through which in the radial direction outwardly a receiving area is limited, in which the electric machine at least partially is included. It can be provided that the spacer elements is formed separately from the control housing and attached thereto, in particular in the axial direction, or is formed integrally with the control housing.
Das Abstandshalteelement wird auch als Spacer bezeichnet, mittels welchem Komponenten, die in axialer Richtung auf die Verbrennungskraftmaschine folgen, in einem definierten Abstand gehalten werden. Dadurch kann ein definierter Bauraum geschaffen werden, in welchem die elektrische Maschine angeordnet werden kann. Dem Abstandhalteelement kommt dabei eine Doppelfunktion zu, da das Abstandshalteelement nicht nur zum Schaffen des Bauraums beziehungsweise zum Abstandhalten, sondern auch als Gehäuseelement genutzt wird, in welchem die elektrische Maschine zumindest teilweise angeordnet ist.The spacer element is also referred to as a spacer, by means of which components which follow in the axial direction of the internal combustion engine are kept at a defined distance. As a result, a defined space can be created, in which the electric machine can be arranged. The spacer element is doing a double function, since the spacer element is used not only to create the space or to keep distance, but also as a housing element in which the electric machine is at least partially arranged.
Beim dem dritten Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem Abstandshalteelement der Stator, insbesondere der Statorträger und über diesen der Statorkern gehalten ist. Vorzugsweise ist die komplette Sensorik der elektrischen Maschine am Abstandshalteelement befestigt. Schließlich ist es vorzugsweise vorgesehen, dass auch die Leistungselektronik sowie das Anschlussterminal am Abstandshalteelement befestigt sind. Bei dem zweiten Aspekt und bei dem dritten Aspekt der Erfindung ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine keinen Nebenaggregateantrieb wie beispielsweise einen Riementrieb aufweist. Durch die geschilderte Integration der elektrischen Maschine ist es möglich, die axiale Erstreckung, das heißt die Länge des Antriebsstrangs besonders gering zu halten. Ferner lässt sich eine Funktionsintegration darstellen, da das Steuergehäuse beziehungsweise das Abstandshalteelement nicht nur zum Aufnehmen des Steuertriebs beziehungsweise zum Abstandshalten, sondern auch zum Aufnehmen der elektrischen Maschine genutzt wird. Dadurch können die Teileanzahl, die Kosten und das Gewicht des Antriebsstrangs besonders gering gehalten werden. Ferner ist es möglich, die elektrische Maschine und/oder die Leistungselektronik beziehungsweise Komponenten der Leistungselektronik vorzumontieren und dadurch ein Modulteil zu schaffen, welches im vormontierten Zustand beispielsweise an ein Fertigungsband angeliefert und schließlich auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise montiert werden kann.In the case of the third aspect of the invention, provision can be made for the stator, in particular the stator carrier, to be held on the spacer element, and the stator core is held over the latter. Preferably, the complete sensor system of the electric machine is attached to the spacer element. Finally, it is preferably provided that the power electronics and the connection terminal are attached to the spacer element. In the second aspect and in the third aspect of the invention, for example, it is provided that the internal combustion engine has no accessory drive such as a belt drive. The described integration of the electric machine, it is possible to keep the axial extent, that is, the length of the drive train particularly low. Furthermore, a functional integration can be represented, since the control housing or the spacer element is used not only for receiving the control drive or for spacing, but also for receiving the electrical machine. As a result, the number of parts, the cost and weight of the drive train can be kept very low. Furthermore, it is possible to pre-assemble the electrical machine and / or the power electronics or components of the power electronics and thereby to create a module part, which can be delivered in the preassembled state, for example, to a production line and finally mounted in a simple, time-consuming and cost-effective manner.
Vorzugsweise ist es bei dem zweiten und dritten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass der beispielsweise als Kettenantrieb ausgebildete Steuertrieb (Ventilsteuertrieb) auf der Abtriebsseite angeordnet ist. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, die elektrische Maschine auf besonders bauraumgünstige Weise axial zwischen der Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe wie beispielsweise einem Automatikgetriebe, insbesondere einem Drehmomentwandler des Automatikgetriebes, anzuordnen. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein Sensorelement insbesondere in Form eines Geberrades zum Erfassen von Drehstellung der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine in den Rotor der elektrischen Maschine integriert ist. Bei dem Geberrad handelt es sich vorzugsweise um ein 60-2-Kurbenwellengeberrad, mittels welchem die Drehstellung der als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle um ihre Drehachse erfassbar ist. Da der Rotor der elektrischen Maschine vorzugsweise drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, korrespondiert die Drehstellung der Abtriebswelle mit der Drehstellung des Rotors.Preferably, it is provided in the second and third aspect of the invention that the example designed as a chain drive control drive (valve timing drive) is arranged on the output side. This makes it possible, for example, to arrange the electric machine in a space-saving manner, axially between the internal combustion engine and a transmission such as an automatic transmission, in particular a torque converter of the automatic transmission. Furthermore, it is preferably provided that a sensor element, in particular in the form of a transmitter wheel for detecting the rotational position of the output shaft of the internal combustion engine, is integrated into the rotor of the electric machine. In the encoder wheel is preferably a 60-2-Kurbenwellengeberrad, by means of which the rotational position of the crank shaft designed as the output shaft is detectable about its axis of rotation. Since the rotor of the electric machine is preferably non-rotatably connected to the output shaft, the rotational position of the output shaft corresponds to the rotational position of the rotor.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 angegebenen Art, wobei es zur Realisierung einer einfachen und bauraumgünstigen Integration der elektrischen Maschine in den Antriebsstrang erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die elektrische Maschine in dem beispielsweise als Kurbelgehäuse ausgebildeten Gehäuse, an dem die Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse gelagert ist, angeordnet ist. Dem beispielsweise als Kurbelgehäuse ausgebildeten Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine kommt somit eine Doppelfunktion zu, da das Gehäuse einerseits zum zumindest teilweisen und vorzugsweise überwiegenden Aufnehmen und Lagern der beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle, sowie zur Aufnahme beziehungsweise Unterbringung der elektrischen Maschine genutzt wird. A fourth aspect of the invention relates to a drive train specified in the preamble of claim 8, wherein it is provided for realizing a simple and space-saving integration of the electric machine in the drive train according to the invention, that the electric machine in the example designed as a crankcase housing, on the the output shaft of the internal combustion engine is mounted about an axis of rotation relative to the housing is arranged. The example designed as a crankcase housing of the internal combustion engine thus has a dual function, since the housing is used on the one hand for at least partially and preferably predominantly receiving and storing the example designed as a crankshaft output shaft, and for receiving or housing the electric machine.
Durch diese Integration der elektrischen Maschine in das Gehäuse beziehungsweise Kurbelgehäuse können beispielsweise auch die bereits zum zweiten Aspekt der Erfindung geschilderten Vorteile erreicht werden, dass die axiale Länge des genannten Verbands umfassend die Verbrennungskraftmaschine und elektrische Maschine gering gehalten werden kann, so dass die Gefahr einer übermäßigen Durchbiegung dieses Verbands besonders gering gehalten werden kann. Ferner können zur Anbindung der elektrischen Maschine an die Abtriebswelle, insbesondere die Kurbelwelle, der Verbrennungskraftmaschine besonders kleine beziehungsweise kurze und gewichtsgünstige Befestigungselemente wie beispielsweise Schrauben genutzt werden, so dass die Kosten, das Gewicht und die Teileanzahl des Antriebsstrangs gering gehalten werden können.By this integration of the electric machine in the housing or crankcase, for example, the already described to the second aspect of the invention advantages can be achieved that the axial length of said association comprising the internal combustion engine and electric machine can be kept low, so that the risk of excessive Deflection of this bandage can be kept very low. Further, for connecting the electric machine to the output shaft, in particular the crankshaft, the internal combustion engine particularly small or short and low-weight fasteners such as screws can be used, so that the cost, weight and number of parts of the drive train can be kept low.
Ferner ist es bei dem vierten Aspekt der Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass das Steuergehäuse auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, um dadurch beispielsweise Bauraumvorteile im Bereich eines Zylinderkopfes der beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine zu schaffen. Ferner ist es vorzugsweise bei dem vierten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die elektrische Maschine auf der Abtriebsseite angeordnet ist. Zudem kann die elektrische Maschine beim vierten Aspekt der Erfindung genutzt werden, um Schwingungen der Abtriebswelle zu dämpfen. Hierdurch kann der Einsatz eines zusätzlich vorgesehenen Torsionsdämpfers vermieden werden. Darüber hinaus ist es beim vierten Aspekt der Erfindung möglich, auf ein Steuergehäuse zu verzichten, so dass die Teileanzahl, das Gewicht und der Bauraumbedarf des Antriebsstrangs besonders gering gehalten werden können.Further, it is preferably provided in the fourth aspect of the invention that the control housing is disposed on the opposite side of the output side, thereby to provide, for example, space advantages in the region of a cylinder head of the example designed as a reciprocating internal combustion engine internal combustion engine. Further, it is preferably provided in the fourth aspect of the invention that the electric machine is arranged on the output side. In addition, the electric machine can be used in the fourth aspect of the invention to dampen vibrations of the output shaft. As a result, the use of an additionally provided torsion damper can be avoided. Moreover, it is possible in the fourth aspect of the invention to dispense with a control housing, so that the number of parts, the weight and the space requirement of the drive train can be kept particularly low.
Bei dem zweiten, dem dritten und dem vierten Aspekt ist es möglich, dass die elektrische Maschine auf der Abtriebsseite oder auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Ist das Steuergehäuse beispielsweise auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite angeordnet, so ist es vorteilhaft, die elektrische Maschine auf der Abtriebsseite anzuordnen und diese beispielsweise direkt am Gehäuse beziehungsweise Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine zu befestigen.In the second, third and fourth aspects, it is possible for the electric machine to be arranged on the output side or on the output side of the internal combustion engine opposite to the output side. If the control housing, for example, arranged on the opposite side of the output side, it is advantageous to arrange the electric machine on the output side and attach them, for example, directly to the housing or crankcase of the internal combustion engine.
Insgesamt ist erkennbar, dass den vier Aspekten der Erfindung die gemeinsame Idee zugrundeliegt, die koaxial zur Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine angeordnete elektrische Maschine auf einfache und bauraumgünstige Weise in den Antriebsstrang zu integrieren und dabei die elektrische Maschine auf der Abtriebsseite oder auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite anzuordnen. Die Anordnung der elektrischen Maschine auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Steuertrieb, insbesondere das Steuergehäuse, auf der Abtriebsseite angeordnet ist, wobei ein Nebenaggregateantrieb nicht vorgesehen ist oder wenn ein Nebenaggregateantrieb auf der Abtriebsseite angeordnet ist oder wenn der Nebenaggregateantrieb erst nach der elektrischen Maschine angeordnet ist.Overall, it can be seen that the four aspects of the invention is based on the common idea of integrating the coaxial with the output shaft of the internal combustion engine in a simple and space-saving manner in the drive train and thereby to arrange the electric machine on the output side or on the opposite side of the output side , The arrangement of the electric machine on the output side opposite side is particularly advantageous when the control drive, in particular the control housing, is arranged on the output side, wherein an accessory drive is not provided or if an accessory drive is arranged on the output side or if the accessory drive only is arranged after the electric machine.
Bei der Anordnung der elektrischen Maschine auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die elektrische Maschine direkt am Kurbelgehäuse befestigt ist. Ferner ist es möglich, die elektrische Maschine auf der Abtriebsseite in und dabei an dem Steuergehäuse anzuordnen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Steuergehäuse auf der Abtriebsseite angeordnet ist, wobei beispielsweise kein Nebenaggregateantrieb vorgesehen ist oder wenn der Nebenaggregateantrieb auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.In the arrangement of the electric machine on the opposite side of the output side, it is preferably provided that the electric machine is mounted directly on the crankcase. Furthermore, it is possible to arrange the electric machine on the output side in and thereby on the control housing. This is particularly advantageous when the control housing is arranged on the output side, for example, no accessory drive is provided or if the accessory drive is arranged on the opposite side of the output side.
Die elektrische Maschine kann beispielsweise als Asynchronmaschine ausgebildet sein. Ferner ist es möglich, dass die elektrische Maschine als PSM, das heißt als permanent erregte Maschine, insbesondere als permanent erregte Synchronmaschine, ausgebildet ist.The electric machine may be formed, for example, as an asynchronous machine. Furthermore, it is possible for the electric machine to be designed as a PSM, that is to say as a permanently excited machine, in particular as a permanently excited synchronous machine.
Als ferner besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die elektrische Maschine und die ihr zugeordnete Leistungselektronik eine bauliche Einheit bilden, wobei die Leistungselektronik beispielsweise an der elektrischen Maschine angeordnet ist. Diese bauliche Einheit kann vormontiert werden und als vormontiertes Modulbauteil in den Antriebsstrang einfach und kostengünstig integriert werden.As further particularly advantageous, it has been shown, when the electric machine and its associated power electronics form a structural unit, the power electronics is arranged for example on the electric machine. This structural unit can be pre-assembled and integrated as a pre-assembled modular component in the drive train easily and inexpensively.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
In den Zylindern
Aus
Die Verbrennungskraftmaschine
Üblicherweise umfasst die Verbrennungskraftmaschine
Der Antriebsstrang
Darüber hinaus weist die elektrische Maschine
Um nun eine besonders einfache und bauraumgünstige Integration der elektrischen Maschine
Die elektrische Maschine
Die elektrische Maschine
Bei der ersten Ausführungsform wird nun die elektrische Maschine
Bei einem solchen Nebenaggregateantrieb handelt es sich um einen Antrieb zum Antreiben von Nebenaggregaten der Verbrennungskraftmaschine
Die Anordnung der elektrischen Maschine
Anhand von
Der Antriebsstrang
Besonders gut in
Aus
Das Steuergehäuse
Besonders gut aus
Somit erfolgt die Kopplung des Eingangselements
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Antriebsstrangpowertrain
- 1212
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1414
- Kurbelgehäusecrankcase
- 1616
- Zylindercylinder
- 1818
- Kurbelwellecrankshaft
- 2020
- Seitepage
- 2222
- elektrische Maschineelectric machine
- 2424
- Statorgehäusestator
- 2626
- Statorstator
- 2828
- Rotorrotor
- 3030
- Rotorträgerrotorarm
- 3232
- Rotorkernrotor core
- 3434
- Anschraubungscrewing
- 3636
- zweite Lagerungsecond storage
- 3838
- Abtriebsseiteoutput side
- 4040
- Steuergehäusecontrol housing
- 4141
- Getriebegehäusegearbox
- 4242
- Drehmomentwandlertorque converter
- 4444
- Eingangselementinput element
- 4646
- Verschraubungscrew
- 4848
- Flexplateflexplate
- 5050
- Geberradsensor wheel
- 5252
- Doppelpfeildouble arrow
- 5454
- AbstandshalteelementSpacer element
- 5656
- Aufnahmebereichreception area
- 5858
- Trennlinieparting line
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10032681 A1 [0002] DE 10032681 A1 [0002]
- DE 10242601 A1 [0002] DE 10242601 A1 [0002]
- EP 1321646 A1 [0003] EP 1321646 A1 [0003]
- DE 10219695 A1 [0003] DE 10219695 A1 [0003]
Claims (9)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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