DE102015219503A1

DE102015219503A1 - Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Pumpeneinrichtung

Info

Publication number: DE102015219503A1
Application number: DE102015219503.1A
Authority: DE
Inventors: Erich Karg; Martin HESSDÖRFER
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2015-10-08
Publication date: 2017-04-13

Abstract

Es wird ein Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug mit einer Pumpeneinrichtung (22) beschrieben, welcher ein als Elektromaschine (14) ausgebildetes Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle (14b) umfasst, welche in einer ersten Drehrichtung (26a) dreht und welche zum Antreiben des Fahrzeugs mit Antriebsrädern (18) in Wirkverbindung steht, wobei der Antriebstrang (10) eine mittels der Abtriebswelle (14b) der Elektromaschine (14) in der ersten Drehrichtung (26a) rotatorisch antreibbare Pumpe (24) mit zwei Pumpenanschlüssen (24a, b) umfasst, wobei die Pumpeneinrichtung (22) einen saugseitigen Anschluss (22a) und einen förderseitigen Anschluss (22b) aufweist, die mit einem Fluidkreislauf (20) des Kraftfahrzeugs in Strömungsverbindung stehen. Es wird vorgeschlagen, die Elektromaschine (14) mittels einer Steuereinrichtung (14d) zur Betriebsweise in einer zweiten Drehrichtung (26b) auszubilden und die Pumpe (24) so auszuführen, dass diese ebenso in der zweiten Drehrichtung (26b) arbeiten kann und mittels der Abtriebswelle (14b) der Elektromaschine (14) in der zweiten Drehrichtung (26b) antreibbar ist und wobei strömungsmässig zwischen dem saugseitigen Anschluss (22a) und dem förderseitigen Anschluss (22b) der Pumpeneinrichtung (22) eine Ventilanordnung (28) zur Erzeugung eines gleichgerichteten drehrichtungsunabhängigen Fluid-Volumenstroms vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Pumpeneinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein gattungsgemäßer Antriebsstrang für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug mit einer als Startergenerator ausgebildeten Elektromaschine und mit einer Pumpeneinrichtung in Form einer Getriebeölpumpe ist in der DE 10 2014 016 236 A1 beschrieben. Dabei ist der Startergenerator mit der Ölpumpe eines Gangwechselgetriebes mechanisch gekoppelt, um die Ölpumpe unabhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors antreiben zu können. Der Startergenerator kann neben dessen Funktion als Anlasser des Verbrennungsmotors und als Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie für das Fahrzeugbordspannungsnetz gemäß einer weiteren Betriebsweise in einer Boost-Funktion zumindest zeitweise gleichfalls antreibend auf die Antriebsräder des Fahrzeuges einwirken.
Weiterhin ist beispielsweise aus der DE 42 34 139 C2 oder der DE 10 2010 035 457 A1 eine Pumpeneinrichtung mit einer Ventilanordnung zur Gleichrichtung eines von einer hydraulischen Pumpe in einen ersten oder zweiten Pumpenanschluss geförderten Volumenstroms bekannt, wodurch ein saugseitiger Anschluss und ein förderseitiger Anschluss der gesamten Pumpeneinheit ihre Funktion auch bei einem Drehrichtungswechsel der Pumpe beibehalten wird.
Die DE 197 47 265 B4 beschreibt einen Hybridantrieb für ein Fahrzeug, bei dem die von einem Verbrennungsmotor und/oder einem Elektromotor zur Verfügung gestellte Antriebskraft über ein Getriebe in den Antriebsstrang leitbar ist, wobei das Getriebe ohne Rückwärtsgang ausgeführt ist und eine Rückwärtsfahrt ausschließlich über den Elektromotor möglich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt von dem angeführten Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem als Elektromaschine ausgebildeten Antriebsaggregat und mit einer Pumpeneinrichtung darzustellen, der die Funktion der Pumpeneinrichtung unabhängig von der Drehrichtung der Elektromaschine gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmbar.
Der vorgeschlagene Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Pumpeneinrichtung umfasst demnach zunächst ein als Elektromaschine ausgebildetes Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle, welche in einer ersten Drehrichtung dreht und welche zum Antreiben des Fahrzeugs mit Antriebsrädern in Wirkverbindung steht. Weiterhin umfasst der Antriebsstrang eine mittels der Abtriebswelle der Elektromaschine in der ersten Drehrichtung rotatorisch antreibbare Pumpe mit zwei Pumpenanschlüssen, wobei die Pumpeneinrichtung einen saugseitigen Anschluss und einen förderseitigen Anschluss aufweist, welche mit einem Fluidkreislauf des Kraftfahrzeugs in Strömungsverbindung stehen.
Der vorliegende Antriebsstrang zeichnet sich dadurch aus,

– dass die Elektromaschine mittels einer Steuereinrichtung zur Betriebsweise in einer zweiten Drehrichtung ausgebildet ist,
– dass die Pumpe ausgebildet ist in der zweiten Drehrichtung zu arbeiten,
– dass die Pumpe mittels der Abtriebswelle der Elektromaschine in der zweiten Drehrichtung antreibbar ist und
– dass strömungsmässig zwischen dem saugseitigen Anschluss und dem förderseitigen Anschluss der Pumpeneinrichtung eine Ventilanordnung zur Erzeugung eines gleichgerichteten drehrichtungsunabhängigen Fluid-Volumenstroms vorgesehen ist.

Durch die vorgeschlagene Merkmalskombination weist der Antriebsstrang und insbesondere die Pumpeneinrichtung einen drehrichtungsunabhängigen saugseitigen und förderseitigen Anschluss auf, wodurch unabhängig von der Drehrichtung der Elektromaschine ein gleichgerichteter Fluid-Volumenstrom mit einem erforderlichen Arbeitsdruck für einen Fluidkreislauf erzeugt werden kann. Der Fluidkreislauf kann dabei für die unterschiedlichsten Zwecke ausgebildet und beispielsweise ein hydraulischer Schmier-, Kühl- oder Steuerkreislauf für einen Verbraucher sein, wie für die Elektromaschine selbst, ein Getriebe, eine nasslaufende Kupplungseinrichtung, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler oder für andere, einen Fluidkreislauf aufweisende Fahrzeugkomponenten, zum Beispiel für eine Klimaanlage. Als Fluid kann eine Flüssigkeit oder ein Gas, beispielsweise ein Öl, ein Wasser-Alkohol-Gemisch oder ein Kältemittel dienen. Die Pumpe kann beispielhaft als Zahnradpumpe, Flügelzellenpumpe oder Rotorpumpe ausgeführt sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Ventilanordnung als eine hydraulische Brückenschaltung mit Rückschlagventilen, insbesondere federbelasteten Rückschlagventilen ausgebildet sein, wie dieses in der DE 42 34 139 C2 oder der DE 10 2010 035 457 A1 erläutert ist. Die Rückschlagventile lassen die Strömung eines Fluids lediglich in einer Richtung zu und sind im drucklosen Zustand geschlossen. Bei einer Brückenschaltung fungieren jeweils zwei Ventile als Saugventile, welche bei einem durch die Pumpe erzeugten Unterdruck öffnen und zwei als Druckventile, welche bei einem durch die Pumpe erzeugten Überdruck öffnen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Antriebsstrang ein Gangwechselgetriebe auf, wobei die Pumpe als eine Getriebeölpumpe ausgebildet ist. Eine Ölversorgung des Getriebes kann somit durch die laufende Elektromaschine und unabhängig von deren Drehrichtung sichergestellt werden.
Mit weiterem Vorteil kann darauf aufbauend das Gangwechselgetriebe lediglich mit einem oder mehreren Vorwärtsgängen, das heißt ohne Rückwärtsgang ausgebildet sein. Eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges kann erfolgen, indem der Antriebsstrang durch die Elektromaschine in einer Rückwärtsfahrrichtung betrieben wird.
Der Antriebsstrang kann für ein reines elektromotorisch angetriebenes oder für ein sowohl elektromotorisch als auch verbrennungsmotorisch angetriebenes Hybridfahrzeug ausgebildet sein und zu diesem Zweck ein als Verbrennungskraftmaschine ausgebildetes weiteres Antriebsaggregat aufweisen, welches gleichfalls mit der Pumpe mechanisch gekoppelt oder koppelbar ist. Auf diese Weise kann eine mit der Verbrennungskraftmaschine mechanisch gekoppelte Pumpeneinrichtung bei stehender Verbrennungskraftmaschine von der Elektromaschine angetrieben und ein Betriebsdruck in einem oder mehreren Fluidkreislauf bzw. -kreisläufen aufrechterhalten werden.
Bevorzugt kann der Antriebsstrang zur Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs mit der Verbrennungskraftmaschine und/oder mit der Elektromaschine betreibbar und zur Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs mit der Elektromaschine betreibbar sein, wobei die Verbrennungskraftmaschine ruht und/oder von den Antriebsrädern des Fahrzeugs entkoppelt ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsform beispielhaft erläutert.
Die einzige Figur zeigt einen Antriebsstrang 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Hybridfahrzeug mit zwei Antriebsaggregaten, nämlich einer Verbrennungskraftmaschine 12 und einer Elektromaschine 14 und mit einem vorliegend als ein Automatgetriebe ausgeführten Gangwechselgetriebe 16. Die Verbrennungskraftmaschine 12 steht mit einer Abtriebswelle 12a über eine Trennkupplung 17 mit einer Eingangswelle 16a des Gangwechselgetriebes 16 in Wirkverbindung, wobei ein Rotor 14a der hier koaxial zur Verbrennungskraftmaschine 12 und zum Gangwechselgetriebe 16 angeordneten Elektromaschine 14 gleichfalls ein Drehmoment auf die Getriebeeingangswelle 16a oder gegebenenfalls auf eine mit dieser verbundenen Zwischenwelle einbringen kann. Die letztgenannten Wellen bilden somit gleichzeitig auch eine Abtriebswelle 14b der Elektromaschine. Während die Verbrennungskraftmaschine 12 üblicherweise in nur einer festgelegten Drehrichtung betreibbar ist, kann die Elektromaschine 14 mittels einer mit deren Stator 14c verbundenen Steuereinrichtung 14d in beide Drehrichtungen betrieben werden.
Beide Antriebsaggregate 12, 14 sind über eine Ausgangswelle 16b des Gangwechselgetriebes 16 mit Antriebsrädern 18 des Fahrzeugs verbunden und können somit das Hybridfahrzeug entweder jeweils allein oder im Verbund antreiben. Weiterhin weist der Antriebsstrang 10 einen Fluidkreislauf 20 mit einer Pumpeneinrichtung 22 mit einem saugseitigen Anschluss 22a, einem förderseitigen Anschluss 22b und einem Verbraucher 22c auf. Vorliegend ist dem Gangwechselgetriebe 16 eine in beiden Drehrichtungen rotatorisch antreibbare Getriebeölpumpe 24 zugeordnet, welche sowohl über die Abtriebswelle 12a der Verbrennungskraftmaschine 12 als auch über die Abtriebswelle 14b der Elektromaschine 14 in einer ersten Drehrichtung 26a, die einer Vorwärtsfahrrichtung des Hybridfahrzeugs entspricht, betrieben werden kann. Die Getriebeölpumpe 24 ist insbesondere Teil eines Ölkreislaufs zur hydraulischen Steuerung des Getriebes 16.
In dem besprochenen Ausführungsbeispiel ist das Gangwechselgetriebe 16 bzw. das Automatgetriebe ohne einen Rückwärtsgang ausgebildet, wobei der Antriebsstrang 10 bei offener Kupplung 17 allein durch die Elektromaschine 14 in der Rückwärtsfahrrichtung des Fahrzeugs betreibbar ist.
Zur Aufrechterhaltung der Funktionalität des Gangwechselgetriebes 16 bei einer Rückwärtsfahrt kann die Getriebeölpumpe 24 mittels der Abtriebswelle 14b der Elektromaschine 14 auch in einer zweiten Drehrichtung 26b, die der Rückwärtsfahrrichtung des Hybridfahrzeugs entspricht, angetrieben werden. Bei einer Umkehr der Drehrichtung des Antriebs der Ölpumpe 24 kehrt sich jedoch auch die Förderrichtung um, so dass eine Gleichrichtung des durch die Ölpumpe 24 erzeugten Öl-Volumenstroms erforderlich ist.
Zu diesem Zweck ist strömungsmässig zwischen dem saugseitigen Anschluss 22a und dem förderseitigen Anschluss 22b der Pumpeneinrichtung 22 eine aus der DE 42 34 139 C2 bekannte Ventilanordnung 28 zur Erzeugung eines gleichgerichteten drehrichtungsunabhängigen Fluid-Volumenstroms vorgesehen. Die Ventilanordnung 28 ist dabei als eine hydraulische Brückenschaltung mit vier federbelasteten Rückschlagventilen 28a–d ausgebildet, welche jeweils paarweise als Saugventil 28a und Druckventil 28d bzw. als Saugventil 28b und Druckventil 28c zusammenwirken.
Insbesondere ist zwischen einem ersten Pumpenanschluss 24a und dem saugseitigen Anschluss 22a der Pumpeneinheit 22 ist ein Saugventil 28b und zwischen einem zweiten Pumpenanschluss 24b und dem saugseitigen Anschluss 22a der Pumpeneinheit 22 ein Saugventil 28a angeordnet. Zwischen dem zweiten Pumpenanschluss 24b und einem förderseitigen Anschluss 22b der Pumpeneinheit ist ein Druckventil 28c und zwischen dem ersten Pumpenanschluss 24a und dem förderseitigen Anschluss 22b der Pumpeneinheit 22 ein Druckventil 28d angeordnet. Es ist somit erkennbar, dass die Pumpe 24 je nach Förderrichtung zu dem ersten Pumpenanschluss 24a oder dem zweiten Pumpenanschluss 24b hin fördert, während sie an dem jeweils anderen Pumpenanschluss Fluid aus einem Fluidreservoir 30 ansaugt. Durch diese Anordnung können der saugseitige Anschluss 22a und der förderseitige Anschluss 22b der gesamten Pumpeneinheit 22 ihre Funktion auch bei einem Drehrichtungswechsel des Antriebsstrangs 10 bzw. der Pumpe 24 beibehalten.
Bezugszeichenliste

10: Antriebsstrang
12: Verbrennungskraftmaschine
12a: Abtriebswelle
14: Elektromaschine
14a: Rotor
14b: Abtriebswelle
14c: Stator
14d: Steuereinrichtung
16: Gangwechselgetriebe
16a: Getriebeeingangswelle
16b: Ausgangswelle
17: Trennkupplung
18: Antriebsrad
20: Fluidkreislauf
22: Pumpeneinrichtung
22a: saugseitiger Anschluss
22b: förderseitiger Anschluss
22c: Verbraucher
24: Getriebeölpumpe
24a: erster Pumpenanschluss
24b: zweiter Pumpenanschluss
26a: erste Drehrichtung
26b: zweite Drehrichtung
28: Ventilanordnung
28a–d: Rückschlagventil
30: Fluidreservoir

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014016236 A1 [0002]
DE 4234139 C2 [0003, 0010, 0020]
DE 102010035457 A1 [0003, 0010]
DE 19747265 B4 [0004]

Claims

Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug mit einer Pumpeneinrichtung (22), umfassend – ein als Elektromaschine (14) ausgebildetes Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle (14b), welche in einer ersten Drehrichtung (26a) dreht und welche zum Antreiben des Fahrzeugs mit Antriebsrädern (18) in Wirkverbindung steht, – eine mittels der Abtriebswelle (14b) der Elektromaschine (14) in der ersten Drehrichtung (26a) rotatorisch antreibbare Pumpe (24) mit zwei Pumpenanschlüssen (24a, b), wobei – die Pumpeneinrichtung (22) einen saugseitigen Anschluss (22a) und einen förderseitigen Anschluss (22b) aufweist, welche mit einem Fluidkreislauf (20) des Kraftfahrzeugs in Strömungsverbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, – dass die Elektromaschine (14) mittels einer Steuereinrichtung (14d) zur Betriebsweise in einer zweiten Drehrichtung (26b) ausgebildet ist, – dass die Pumpe (24) ausgebildet ist in der zweiten Drehrichtung (26b) zu arbeiten, – dass die Pumpe (24) mittels der Abtriebswelle (14b) der Elektromaschine (14) in der zweiten Drehrichtung (26b) antreibbar ist und – dass strömungsmässig zwischen dem saugseitigen Anschluss (22a) und dem förderseitigen Anschluss (22b) der Pumpeneinrichtung (22) eine Ventilanordnung (28) zur Erzeugung eines gleichgerichteten drehrichtungsunabhängigen Fluid-Volumenstroms vorgesehen ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung (28) als eine hydraulische Brückenschaltung mit Rückschlagventilen (28a–d) ausgebildet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (10) ein Gangwechselgetriebe (16) aufweist und dass die Pumpe (24) als eine Getriebeölpumpe ausgebildet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gangwechselgetriebe (16) ohne Rückwärtsgang ausgebildet ist und dass der Antriebsstrang (10) durch die Elektromaschine (14) in einer Rückwärtsfahrrichtung eines Fahrzeugs betreibbar ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (10) ein als Verbrennungskraftmaschine (12) ausgebildetes weiteres Antriebsaggregat aufweist.
Antriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (10) zur Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs mit der Verbrennungskraftmaschine (12) und/oder mit der Elektromaschine (14) betreibbar ist und zur Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs mit der Elektromaschine (14) betreibbar ist, wobei die Verbrennungskraftmaschine (14) ruht und/oder von den Antriebsrädern 18 des Fahrzeugs entkoppelt ist.