DE102017007608A1

DE102017007608A1 - Hybridgetriebe mit einer Doppelkupplungseinheit und mit einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102017007608A1
Application number: DE102017007608.1A
Authority: DE
Inventors: Gereon Hellenbroich
Original assignee: FEV Europe GmbH
Current assignee: FEV Europe GmbH
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2017-10-19
Also published as: DE102018117583A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe (100 für in einem Fahrzeug quer eingebaute Brennkraftmaschinen, mit einer Doppelkupplungseinheit (1) umfassend eine erste Eingangswelle (10) und eine zweite Eingangswelle (11), und mit einer elektrischen Maschine (2), wobei ein Schaltmittel (12) eingerichtet ist, mit dem die elektrische Maschine (2) wahlweise mit einer der Eingangswellen (10, 11) oder mit einer Abtriebswelle (13) des Hybridgetriebes (100) verbindbar ist. Erfindungsgemäß weist das Hybridgetriebe (100) nur eine mit der Abtriebswelle (13) wirkverbundene Ausgangswelle (14) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für in einem Fahrzeug quer eingebaute Brennkraftmaschinen, mit einer Doppelkupplungseinheit, umfassend eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle und mit einer elektrischen Maschine, wobei ein Schaltmittel eingerichtet ist, mit dem die elektrische Maschine wahlweise mit einer der Eingangswellen oder mit einer Ausgangswelle des Hybridgetriebes verbindbar ist.
STAND DER TECHNIK
Die DE 10 2005 048 938 A1 offenbart ein Hybridgetriebe mit einer Doppelkupplungseinheit und mit einer elektrischen Maschine, und die elektrische Maschine ist zwischen einer Brennkraftmaschine und dem Doppelkupplungsgetriebe angeordnet und durch eine Trennkupplung mit der Brennkraftmaschine verbindbar. Diese Architektur der Antriebseinheit mit dem Hybridgetriebe ermöglicht einen rein elektrischen Fahrbetrieb, wenn durch die Trennkupplung die Verbrennungskraftmaschine entkoppelt werden kann. Zusätzlich kann mit der elektrischen Maschine die Verbrennungskraftmaschine gestartet werden. Auf nachteilhafte Weise vergrößert sich jedoch die Baulänge der gesamten Antriebseinheit zum Einbau in das Fahrzeug. Wird die Antriebseinheit insbesondere quer im Fahrzeug eingebaut, so muss ein vergrößerter Bauraum im Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden, was erhebliche Nachteile hervorbringt oder erst gar nicht möglich ist. In der Regel weist die Antriebseinheit noch eine zusätzliche Trennkupplung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine auf, wodurch sich der Bauraum abermals vergrößert. Aus der WO 2006/040150 A1 ist ein Hybridgetriebe mit einer Doppelkupplungseinheit und mit einer elektrischen Maschine bekannt, wobei die elektrische Maschine wahlweise mit einer Hohlwelle oder mit einer innenliegend in der Hohlwelle angeordneten Vollwelle des Doppelkupplungsgetriebes verbunden werden kann. Die elektrische Maschine ist seitlich und achsparallel zu den Wellen der Doppelkupplungseinheit angeordnet, sodass sich der Bauraum mit einer Verbrennungskraftmaschine insgesamt nicht verlängert, und sodass ein Quereinbau in ein Fahrzeug vorteilhaft möglich ist. Nachteilhafterweise ergibt sich jedoch ein massiver Einfluss auf die Betriebsstrategie der Doppelkupplungseinheit, da alle Gangwechsel innerhalb des Teilgetriebes, das mit dem Elektromotor verbunden ist, von diesem aktiv synchronisiert werden müssen. Ebenso nachteilhafterweise müssen Boost- und Rekuperationsvorgänge bei jedem Schaltvorgang in diesem Teilgetriebe unterbrochen werden.
Aus der KR 10-1637281 ist ein Hybridgetriebe offenbart, das zum Quereinbau in einem Fahrzeug geeignet ist, wobei das Getriebe als sogenanntes Drei-Wellen-Getriebe ausgeführt ist und damit einen erheblichen Bauraum erfordert. Darüber hinaus ist hierin die elektrische Maschine gegenüberliegend zur Brennkraftmaschine hinter dem Getriebe angeordnet, sodass sich die Antriebseinheit aus einer Verbrennungskraftmaschine und dem Hybridgetriebe erheblich verlängert. Insbesondere weist das Getriebe zwei Ausgangswellen auf, die achsparallel zueinander angeordnet sind (OS1 und OS2), wodurch sich der Bauraum des Hybridgetriebes weiter vergrößert.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Hybridgetriebes, das kleine Gesamtabmessungen aufweist und damit insbesondere zum Quereinbau in einem Fahrzeug geeignet ist. Das Hybridgetriebe soll dabei sowohl eine Aufschaltung der elektrischen Maschine auf wenigstens eine der Eingangswellen der Doppelkupplungseinheit ermöglichen, und die elektrische Maschine soll unmittelbar auf die Ausgangswelle aufschaltbar sein.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Hybridgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Hybridgetriebe nur eine mit der Abtriebswelle verbundene Ausgangswelle aufweist.
Kerngedanke der Erfindung ist die Ausführung des Hybridgetriebes mit nur einer Ausgangswelle, die mit der Abtriebswelle verbunden ist. Die Abtriebswelle ist mit einem Differential verbunden, um die Räder des Fahrzeugs anzutreiben. Die Ausgangswelle im Sinne der Erfindung ist diejenige Welle des Hybridgetriebes, auf der wenigstens ein Schaltelement zur Schaltung verschiedener Fahrstufen aufgenommen ist.
Die weitere Wirkverbindung der Ausgangswelle erfolgt mit der Doppelkupplungseinheit, wobei keine direkte Wirkverbindung der Doppelkupplungseinheit mit der Abtriebswelle vorhanden ist. Die elektrische Maschine wirkt dabei wahlweise entweder mit einer Eingangswelle der Kupplungseinheit oder mit der Abtriebswelle zusammen. Die vorgesehene Architektur des Hybridgetriebes ermöglicht dabei eine Anordnung der einzelnen Wellen derart zueinander, dass insgesamt ein kleiner Bauraum ausreichend ist, um die elektrische Maschine raumsparend im Paket mit der Doppelkupplungseinheit anzuordnen. Durch das Aufschalten der elektrischen Maschine auf eine Eingangswelle der Doppelkupplungseinheit oder wahlweise auf die Abtriebswelle, werden sowohl die Vorteile der direkten Verbindung der elektrischen Maschine, beispielsweise einer Brennkraftmaschine, erreicht, und es werden die Vorteile erreicht, die elektrische Maschine direkt mit der Abtriebswelle zu verbinden, sodass die Doppelkupplungseinheit auf konventionelle Weise betrieben werden kann, ohne dass ein massiver Einfluss auf die Betriebsstrategie des Doppelkupplungsgetriebes erzeugt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Hybridgetriebes sieht vor, dass das Schaltmittel, mit dem die elektrische Maschine wahlweise mit einer der Eingangswellen der Doppelkupplungseinheit oder mit der Abtriebswelle des Hybridgetriebes verbindbar ist, eine Schaltposition umfasst, in der die elektrische Maschine sowohl von der Eingangswelle als auch von der Abtriebswelle abgekuppelt ist. Damit kann eine Antriebseinheit bereitgestellt werden, die mit einer Verbrennungskraftmaschine betrieben wird, ohne dass eine elektrische Maschine mitlaufen muss. Die elektrische Maschine wird damit vom Antriebsstrang vollständig entkoppelt, wodurch sich Verbrauchs- und Verschleißvorteile ergeben.
Eine weitere Ausgestaltung des Hybridgetriebes sieht vor, dass eine Zusatzwelle eingerichtet ist, die mit der elektrischen Maschine antriebsverbunden und mit dem Schaltmittel wirkverbunden ist. Dadurch, dass lediglich eine Ausgangswelle für die Doppelkupplungseinheit vorgesehen ist, entsteht ein freier Aufnahmeraum, in den nicht zwingend die elektrische Maschine selbst eingesetzt werden muss, sondern es kann eine Zusatzwelle in den einen Bauraum eingesetzt werden, die mit der elektrischen Maschine antreibend verbunden ist. Dadurch kann der vorhandene Aufnahmeraum zur Aufnahme der elektrischen Maschine weiter optimiert werden.
Ein noch weiterer Vorteil wird erreicht, wenn wenigstens eine Eingangswelle, die Abtriebswelle, die Ausgangswelle und/oder die Zusatzwelle mit Bezug auf die Wellenachsen jeweils parallel zueinander ausgerichtet sind. Dabei sei angemerkt, dass die Eingangswellen der Doppelkupplungseinheit konzentrisch ineinander liegen, sodass sich die Achsparallelität nicht auf die Eingangswellen zueinander bezieht. Die Zusatzwelle kann so vorteilhaft in Anordnung gebracht werden mit den weiteren Wellen des Hybridgetriebes, sodass sich der erforderliche Bauraum nur unwesentlich vergrößert.
Ein weiterer Vorteil wird durch das Einrichten einer Parallelwelle erreicht, mit der beide Eingangswellen miteinander drehstarr verbindbar sind und/oder die achsparallel zu den beiden Eingangswellen angeordnet ist. Durch die Parallelwelle wird die Anzahl der möglichen Fahrstufen des Hybridgetriebes weiter erhöht.
Insbesondere ist benachbart zu der nur einen Ausgangswelle des Hybridgetriebes zwischen der Eingangswelle und der Abtriebswelle ein Aufnahmeraum gebildet, in dem die Zusatzwelle angeordnet ist. Alternativ kann in dem Aufnahmeraum auch die elektrische Maschine selbst angeordnet sein, wenn die Zusatzwelle entfällt. Die elektrische Maschine weist eine Rotationsachse auf, die sich vorteilhafter Weise achsparallel zur Eingangswelle, zur Abtriebswelle und/oder zur Ausgangswelle erstreckt. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn sich die Rotationsachse der elektrischen Maschine parallel zur Zusatzwelle erstreckt. Beispielsweise ist die elektrische Maschine mit der Zusatzwelle mittels eines Räderwerks, mit einer Getriebestufe oder mittels eines Zugmittels verbunden, wobei das Zugmittel beispielsweise ein Kettentrieb sein kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Hybridgetriebes wird erreicht, wenn die Doppelkupplungseinheit ein erstes Schaltelement und ein zweites Schaltelement aufweist und/oder wenn die Parallelwelle ein weiteres Schaltelement aufweist, wobei das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und insbesondere das weitere Schaltelement mittels einer gemeinsamen Schaltwalze betätigbar sind. Hingegen kann das Schaltmittel in Wirkverbindung mit der Zusatzwelle durch eine separate Betätigunhseinheit, insbesondere durch einen gesonderten Aktuator, betätigbar sein.
Ein besonderer Vorteil der Bauweise des vorgeschlagenen Hybridgetriebes wird dadurch erreicht, dass die elektrische Maschine und/oder die Zusatzwelle als modulare Einheit ausgebildet sein können, und die modulare Einheit kann beispielsweise an die weiteren Komponenten des Hybridgetriebes angebracht werden. Dabei ist das Hybridgetriebe auch ohne die elektrische Maschine und die Anordnung der Zusatzwelle betreibbar, sodass sich ein einfaches Zwei-Wellen-Getriebe ergibt.
BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
1 ein Hybridgetriebe mit den Merkmalen der Erfindung in einer ersten Variante,
2 das Hybridgetriebe mit den Merkmalen der Erfindung in einer zweiten Variante, umfassend eine Parallelwelle, mit der die Eingangswellen der Doppelkupplungseinheit drehstarr verbindbar sind und
3 eine schematische Ansicht des Aufbaus des Hybridgetriebes in Anlehnung an die Variante gemäß 2.
Die 1 und 2 zeigen in einer schematischen Ansicht das Hybridgetriebe 100 in einer Seitenansicht, derart, dass bei einem Quereinbau des Hybridgetriebes 100 in einem Fahrzeug die Blickrichtung vom linken Vorderrad aus vorliegt, und die Fahrtrichtung eines Fahrzeugs mit dem dargestellten Hybridgetriebe 100 erfolgt folglich nach links.
Das Hybridgetriebe 100 weist eine Doppelkupplungseinheit 1 auf, die achsgleich mit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine angeordnet sein kann. Die Drehrichtung der Brennkraftmaschine und damit auch der Eingangswellen 10, 11 der Doppelkupplungseinheit 1 ist mit einem gekrümmten Pfeil dargestellt. Die Doppelkupplungseinheit 1 weist eine erste Eingangswelle 10 und eine zweite Eingangswelle 11 auf, die konzentrisch ineinander liegen und nicht detailliert dargestellt sind. Weiterhin umfasst das Hybridgetriebe 100 eine elektrische Maschine 2, und die elektrische Maschine 2 ist mit einem Zugmitteltrieb 17 mit einer Zusatzwelle 15 verbunden.
Die Wirkverbindung zwischen der Doppelkupplungseinheit 1 mit den Eingangswellen 10, 11 und einem Abtrieb 13 des Hybridgetriebes 100 erfolgt über eine Ausgangswelle 14. Über nicht näher gezeigte Schaltelemente kann entweder die erste Eingangswelle 10 oder die zweite Eingangswelle 11 mit der Ausgangswelle 14 antriebsverbunden werden, wobei die Ausgangswelle 14 eine feste Drehverbindung mit der Abtriebswelle 13 aufweist.
Die Zusatzwelle 15 ist mit der Ausgangswelle 14 gepaart nebeneinander zwischen der Doppelkupplungseinheit 1 und dem Abtrieb 13 angeordnet, was dargestellt ist durch eine innenliegende symmetrisch ausgebildete Drachenraute. Die Zusatzwelle 15 wirkt mit dem schematisch dargestellten Schaltmittel 12 zusammen, sodass die Leistung, die von der elektrischen Maschine 2 mit dem Zugmitteltrieb 17 auf die Zusatzwelle 15 gegeben wird, von der Zusatzwelle 15 auf eine der Eingangswellen 10, 11 oder wahlweise auf die Abtriebswelle 13 übertragen wird. Hierzu kann das Schaltmittel 12 entsprechend angesteuert werden. Um das Hybridgetriebe 100 herum ist eine Bauraumhülle 25 dargestellt, mit der ersichtlich wird, dass sich der Bauraum mit oder ohne die Zusatzwelle 15 und/oder mit oder ohne die elektrische Maschine 2 nicht oder nicht wesentlich vergrößert.
2 zeigt abweichend zu 1 ein Ausführungsbeispiel des Hybridgetriebes 100 mit einer zusätzlichen Parallelwelle 16, die mit der Doppelkupplungseinheit 1 wirkverbunden ist. Mit der Parallelwelle 16 kann bei entsprechender Aufschaltung eines Schaltelementes die erste Eingangswelle 10 mit der zweiten Eingangswelle 11 drehstarr verbunden werden, sodass eine höhere Anzahl von Schaltstufen ermöglicht wird.
3 zeigt eine schematische Ansicht des Hybridgetriebes 100 mit der Doppelkupplungseinheit 1, umfassend die erste Eingangswelle 10 und die zweite Eingangswelle 11. Parallel zu den Eingangswellen 10, 11 ist die einzige Ausgangswelle 14 dargestellt, und auf der Ausgangswelle 14 sind die Schaltelemente 18 und 19 aufgenommen. Bei entsprechender Beschaltung der Schaltelemente 18 und 19 können wahlweise die erste oder die zweite Eingangswelle 10 oder 11 auf die Abtriebswelle 13 aufgeschaltet werden. Weiterhin gezeigt ist die Parallelwelle 16, die sich parallel erstreckt zur Eingangswelle 10, 11. Auf der Parallelwelle 16 ist ein Schaltelement 20 angeordnet, und bei Betätigung des Schaltelementes 20 können die Eingangswellen 10, 11 drehstarr miteinander verbunden werden.
Ebenfalls parallel zur Ausgangswelle 14 und zu den Eingangswellen 10, 11 ist die eine Zusatzwelle 15 eingerichtet, auf der das Schaltmittel 12 angeordnet ist. Das Schaltmittel 12 ist in einer Schaltposition M in einer Mittelstellung gezeigt, sodass die elektrische Maschine 2, dargestellt mit dem Stator 21 und dem Rotor 22, und verbunden mit der Zusatzwelle 15, über das Zwischenrad 23, vollständig vom Hybridgetriebe 100 entkoppelt werden kann. Wird das Schaltmittel 12 nach links bewegt, so folgt eine Aufschaltung der Leistung der elektrischen Maschine 2 direkt auf die Abtriebswelle 13. Wird das Schaltmittel 12 nach rechts bewegt, erfolgt über die Wirkverbindung 24 eine Antriebsverbindung der Zusatzwelle 15 mit der zweiten Eingangswelle 11, sodass die Leistung der elektrischen Maschine 2 auf die Eingangswelle 11 aufgeschaltet werden kann.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, die von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

100: Hybridgetriebe
1: Doppelkupplungseinheit
2: elektrische Maschine
10: erste Eingangswelle
11: zweite Eingangswelle
12: Schaltmittel
13: Abtriebswelle
14: Ausgangswelle
15: Zusatzwelle
16: Parallelwelle
17: Zugmitteltrieb
18: Schaltelement
19: Schaltelement
20: Schaltelement
21: Stator
22: Rotor
23: Zwischenrad
24: Wirkverbindung
25: Bauraumhülle
M: Schaltposition

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005048938 A1 [0002]
WO 2006/040150 A1 [0002]
KR 10-1637281 [0003]

Claims

Hybridgetriebe (100) für in einem Fahrzeug quer eingebaute Brennkraftmaschinen, mit einer Doppelkupplungseinheit (1) umfassend eine erste Eingangswelle (10) und eine zweite Eingangswelle (11), und mit einer elektrischen Maschine (2), wobei ein Schaltmittel (12) eingerichtet ist, mit dem die elektrische Maschine (2) wahlweise mit einer der Eingangswellen (10, 11) oder mit einer Abtriebswelle (13) des Hybridgetriebes (100) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgetriebe (100) nur eine mit der Abtriebswelle (13) wirkverbundene Ausgangswelle (14) aufweist.
Hybridgetriebe (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltmittel (12) eine Schaltposition (M) umfasst, in der die elektrische Maschine (2) von der Eingangswelle (10, 11) und von der Abtriebswelle (13) abkuppelbar ist.
Hybridgetriebe (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzwelle (15) eingerichtet ist, die mit der elektrischen Maschine (2) antriebsverbunden und mit dem Schaltmittel (12) wirkverbunden ist.
Hybridgetriebe (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Eingangswelle (10, 11), die Abtriebswelle (13), die Ausgangswelle (14) und/oder die Zusatzwelle (15) mit Bezug auf Ihre Wellenachsen parallel zueinander ausgerichtet sind.
Hybridgetriebe (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Parallelwelle (16) eingerichtet ist, mit der beide Eingangswellen (10, 11) miteinander drehstarr verbindbar sind und/oder die achsparallel zu den beiden Eingangswellen (10, 11) angeordnet ist.
Hybridgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zu der nur einen Ausgangswelle (14) des Hybridgetriebes (100) zwischen der Eingangswelle (10, 11) und der Abtriebswelle (13) ein Aufnahmeraum gebildet ist, in dem die Zusatzwelle (15) angeordnet ist.
Hybridgetriebe (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2) eine Rotationsachse aufweist, die sich achsparallel zur Eingangswelle (10), zur Abtriebswelle (13) und/oder zur Ausgangswelle (14) erstreckt.
Hybridgetriebe (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2) mit der Zusatzwelle (15) mittels eines Rädertriebes oder mittels eines Zugmitteltriebes (17) verbunden ist.
Hybridgetriebe (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Doppelkupplungseinheit (1) ein erstes Schaltelement (18) und ein zweites Schaltelement (19) aufweist und wobei die Parallelwelle (16) ein weiteres Schaltelement (20) aufweist, wobei das erste Schaltelement (18), das zweite Schaltelement (19) und das weitere Schaltelement (20) mittels einer gemeinsamen Schaltwalze betätigbar sind.
Hybridgetriebe (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (2) und/oder die Zusatzwelle (15) als modulare Einheit ausgebildet sind und/oder modular an die weiteren Komponenten des Hybridgetriebes (100) anbringbar sind.