DE102017129267A1 - Hybridmodul mit E-Maschinensteuerung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridmodul (1) mit einem als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten ersten Antriebsaggregat und einem als E-Maschine ausgebildeten zweiten Antriebsaggregat, wobei eine Anordnung (2) vorgeschalten ist, um Drehmoment von dem ersten Antriebsaggregat und/oder dem zweiten Antriebsaggregat auf eine Abtriebswelle (3) zu verbringen, wobei im Drehmomentenfluss eine Steckverzahnung (4) zwischen zwei Teilen der Anordnung (2) vorhanden ist, wobei die E-Maschine so gesteuert oder geregelt ist, dass eine klappergeräuschunterbindende Spannung auf die die Steckverzahnung (4) ausbildenden Teile aufgebracht wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridmodul, insbesondere für ein achsparalleles Hybridsystem, für einen (Hybrid-) Antriebsstrang eines (Hybrid-) Fahrzeugs, wie bspw. ein Pkw, ein Lkw oder ein anderes Nutzfahrzeug, mit einem als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten ersten Antriebsaggregat und einem als E-Maschine ausgebildeten zweiten Antriebsaggregat, wobei der Abtriebswelle, wie bspw. eine Getriebeeingangswelle, eine Anordnung vorgeschalten ist, um ein Drehmoment von dem ersten Antriebsaggregat und/oder dem zweiten Antriebsaggregat auf eine Abtriebswelle zu verbringen / übertragen, wobei im Drehmomentenfluss eine Steckverzahnung zwischen zwei Teilen der Anordnung vorhanden ist.
  • Hybridmodule sind bzgl. ihrer Anordnungsstruktur der Antriebsaggregate, üblicherweise ein Verbrennungsmotor und eine E-Maschine, zu unterscheiden. So ist bspw. unter einer P2-Anordnung eine solche Anordnung zu verstehen, bei der die E-Maschine nicht direkt am Verbrennungsmotor verbaut ist, sondern sich am Getriebeeingang mit einer dazwischenliegenden Kupplung befindet. Dadurch ist der Verbrennungsmotor vom restlichen Antriebsstrang abkoppelbar und die elektrische Fahrt sowie die Rekuperation sind in einem wesentlich effizienteren Rahmen, ohne die Einbußen des Schleppmoments des Verbrennungsmotors, möglich. Solche Hybridmodule werden dann auch üblicherweise als P2-Hybridmodule bezeichnet.
  • Ferner unterscheidet man bei Hybridmodulen zwischen achsparallelen und koaxialen Hybridmodulen. Bei achsparallelen Hybridmodulen sind die Ausgangswellen der beiden Antriebsaggregate, in der Regel ein Verbrennungsmotor und eine E-Maschine, parallel zueinander ausgerichtet. Bei koaxialen Hybridmodulen sind diese Ausgangswellen koaxial, das heißt, zueinander fluchtend, angeordnet. Das bedeutet, sie haben dieselbe Rotationsachse.
  • Aus der DE 10 2009 059 944 A1 ist ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs bekannt. Das darin beschriebene Hybridmodul weist eine erste Trennkupplung, einen Elektromotor und eine zweite Trennkupplung auf, wobei die erste Trennkupplung im Momentenfluss zwischen einem Verbrennungsmotor im Antriebsstrang und dem Elektromotor und die zweite Trennkupplung im Momentenfluss zwischen Elektromotor und einem Getriebe im Antriebsstrang angeordnet sind, wobei die erste Trennkupplung und die zweite Trennkupplung in einem gemeinsamen Nassraum angeordnet sind.
  • Nachteilig bei den Hybridmodulen aus dem Stand der Technik sind Rasselgeräusche während des motorischen Betriebs, die bei allen Baugruppen im Fahrzeug-Antriebsstrang auftreten können, die nicht fest verschraubt, sondern über Steckverzahnungen verbunden sind.
  • Rasselgeräusche treten bei Lastwechsel (Momenten-Nulldurchgänge) auf, vor allem im Leerlauf. Dies geschieht auch nach einem Schwingungsdämpfer bzw. einem Zweimassenschwungrad. Grund für Steckverzahnungen ist meist die Montage, die eine feste spielfreie Verbindung nicht ermöglicht. Bei so genannten P2-Hybridmodulen, die auch als P2-Hybridköpfe bezeichnet werden können, sind Steckverzahnungen bspw. zwischen dem Zweimassenschwungrad (welches mit einer Kurbelwelle verschraubt ist) und der Motor-Trennkupplung K0 (auf fester Wand gelagert) oder zwischen der Trennkupplung K0 und einer Doppelkupplung (am Getriebegehäuse oder auf der Getriebewelle gelagert) vorhanden.
  • Um Rasselgeräusche zu unterbinden, wird bisher eine Verspanneinrichtung an die Steckverzahnung montiert, die mit tangentialer Vorspannung ein Klappern der Zahnflanken beim Momentenwechsel verhindert. Denkbar sind auch überlagerte Reibeinrichtungen.
  • Nachteilig hieran ist jedoch, dass die Verspann- bzw. Reiblösungen zusätzliche Bauteile benötigen, für die somit zusätzlicher Bauraum erforderlich ist und die zusätzliche Kosten verursachen. In den meisten Fällen wird auch die Montage dadurch erschwert.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu vermeiden oder wenigstens zu mildern, und insbesondere Bauraum und Kosten für ein Hybridmodul einzusparen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird bei einem gattungsgemäßen Hybridmodul erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die E-Maschine so gesteuert oder geregelt ist, dass eine klappergeräuschunterbindende Spannung auf die die Steckverzahnung ausbildenden Teile aufgebracht wird.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend erläutert.
  • So ist es von Vorteil, wenn die E-Maschine so gesteuert oder geregelt ist, dass der Antriebsstrang stets unter Last gehalten ist. Dadurch können Lastwechsel vermieden werden und Rasseln der Steckverzahnung unterbunden werden.
  • Hierfür hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn sowohl das erste Antriebsaggregat als auch das zweite Antriebsaggregat mit einer Zwischenwelle drehmomentübertragbar verbunden sind.
  • Vorteilhafterweise sind zwischen der Zwischenwelle und einem Anfahrkupplungsdrehmomentzuleitungsteil eine Steckverzahnung und/oder zwischen einem Drehmomenteinleitungsteil und einem Außenlamellenträger eine Steckverzahnung eingesetzt.
  • Mit anderen Worten besteht die Erfindung darin, dass in Verbindung mit einem Elektromotor im Antriebsstrang (koaxial oder achsparallel (Riementrieb)) möglich ist, einen Momentenwechsel an der Verzahnung / Steckverzahnung zu unterbinden. Das Moment des Elektromotors wird so eingestellt, dass gegenüber dem Verbrennungsmotor an der Steckverzahnung kein dauernder Momentenwechsel auftritt. Einmalige Schub-Zug-Übergänge führen nicht zum störenden Rasseln. Meist ist der Leerlauf problematisch. Allerdings ist bei P2-Hybriden der Leerlauf des Verbrenners nicht vorgesehen, sondern der Verbrenner wird abgekoppelt und abgeschaltet. In Betriebszuständen, bei denen der Verbrenner dennoch läuft, kann die E-Maschine in den Brems-Modus (Rekuperation) oder in den Zug-Modus (Boost) geschaltet werden. Mit dem E-Motor kann der Antriebsstrang also stets unter Last gehalten werden und ein Rasseln der Steckverzahnung vermieden werden. Bei Zug-Schub-Übergängen des Fahrzeugs treten einmalige Flankenwechsel in der Steckverzahnung evtl. dennoch auf. Dieses einmalige Anschlagen führt aber nicht zu störenden Geräuschen.
  • Man kann also sagen, dass, gemäß der Erfindung, Drehmoment einer elektrischen Maschine des Hybridmoduls derart gesteuert wird, dass eine permanente Variation des Drehmoments zwischen dem Drehmoment der elektrischen Maschine und dem Drehmoment eines Verbrennungsmotors an einer Steckverzahnung oder Steckverzahnungen, die in oder an dem Hybridmodul vorgesehen sind, vermieden wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe von einer Figur näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine Längsschnittansicht eines Hybridmoduls.
  • Die Figur ist lediglich schematischer Natur und dient nur dem Verständnis der Erfindung. Gleiche Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt eine Längsschnittansicht eines Hybridmoduls 1, in dem eine Anordnung 2 so angeordnet ist, dass Drehmoment von einem ersten Antriebsaggregat, wie einer Verbrennungskraftmaschine, und/oder einem zweiten Antriebsaggregat, wie bspw. einer E-Maschine, auf eine Abtriebswelle 3 zu übertragen. Montagebedingt sind innerhalb der Anordnung 2 bzw. des Hybridmoduls 1 Steckverzahnungen 4 notwendig, um zwei Teile zu verbinden.
  • Das Hybridmodul 1 hat ein Gehäuse 5, welches eine Zwischenwand 6 aufweist. Bezüglich dieser Zwischenwand 6 wird in dem Hybridmodul 1 zwischen einer Motorseite 7 und einer Getriebeseite 8 unterschieden. Auf der Motorseite 7 ist ein Zweimassenschwungrad 9 bzw. der dazugehörige Schwingungsdämpfer 10 abgebildet, welcher mit einer Kurbelwelle 11 der Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt) über eine Schraube 12 fest verbunden ist. Das Zweimassenschwungrad 9 bzw. der Schwingungsdämpfer 10 ist über eine erste Steckverzahnung 4 mit einem Außenlamellenträger 13 einer als Lamellenkupplung 14 ausgeführten Trennkupplung 15 (welche auch als K0-Kupplung bezeichnet wird) verbunden. Die Trennkupplung 15 weist auch einen Innenlamellenträger 16 auf, der in der hier gezeigten Ausführungsform auch als Riementräger 17 für einen Riemen 18 dient, der die E-Maschine (nicht gezeigt) mit der Trennkupplung 15 drehmomentübertragend verbindet.
  • Die Trennkupplung 15 wird über eine Ausrückeinrichtung 19 betätigt. Ferner ist die Trennkupplung 15 so angeordnet, dass alle Komponenten der Trennkupplung 15 an einer Nabe 20 angeordnet sind, die über eine Welle-Nabe-Verbindung 21 mit einer Zwischenwelle 22 drehmomentübertragend verbunden ist. Um zu verhindern, dass die Nabe 20 in Axialrichtung A sich auf der Zwischenwelle 22 verschiebt, wird eine Zentralschraube bzw. Sicherungsschraube 23 eingesetzt. Die Zwischenwelle 22 wird über eine Stützlagerung 24 an der Zwischenwand 6 des Gehäuses 5 abgestützt.
  • Auf der Getriebeseite 8 ist eine weitere Kupplung 25 angeordnet, die auch als Anfahrkupplung 26 (K1-Kupplung) bezeichnet werden kann. Die Anfahrkupplung 26 ist über ein Lager 27 an einem Getriebe 28 abgestützt. Zu dem Getriebe 28 gehört die Abtriebswelle 3 sowie eine Hohlwelle 29. Hierbei ist eine erste Kupplungsscheibe 30 über eine Welle-Nabe-Verbindung 31 mit der Abtriebswelle 3 verbunden und eine zweite Kupplungsscheibe 32 ist über eine Welle-Nabe-Verbindung 33 mit der Hohlwelle 29 verbunden. Die Anfahrkupplung 26 ist über eine weitere Steckverzahnung 4 mit der Zwischenwelle 22 verbunden.
  • In der hier gezeigten Ausführungsform ist die Anfahrkupplung 26 als eine (Mehr-) Scheibenkupplung 34 ausgebildet, die neben der ersten Kupplungsscheibe 30 und der zweiten Kupplungsscheibe 32 eine Anpressplatte 35 sowie eine Gegendruckplatte 36 aufweist. Die Anfahrkupplung 26 wird über eine Betätigungseinrichtung 37 betätigt, d.h. geöffnet oder geschlossen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridmodul
    2
    Anordnung
    3
    Abtriebswelle
    4
    Steckverzahnung
    5
    Gehäuse
    6
    Zwischenwand
    7
    Motorseite
    8
    Getriebeseite
    9
    Zweimassenschwungrad
    10
    Schwingungsdämpfer
    11
    Kurbelwelle
    12
    Schraube
    13
    Außenlamellenträger
    14
    Lamellenkupplung
    15
    Trennkupplung
    16
    Innenlamellenträger
    17
    Riementräger
    18
    Riemen
    19
    Ausrückeinrichtung
    20
    Nabe
    21
    Welle-Nabe-Verbindung
    22
    Zwischenwelle
    23
    Zentral- / Sicherungsschraube
    24
    Stützlagerung
    25
    Kupplung
    26
    Anfahrkupplung
    27
    Lager
    28
    Getriebe
    29
    Hohlwelle
    30
    erste Kupplungsscheibe
    31
    Welle-Nabe-Verbindung
    32
    zweite Kupplungsscheibe
    33
    Welle-Nabe-Verbindung
    34
    (Mehr-) Scheibenkupplung
    35
    Anpressplatte
    36
    Gegendruckplatte
    37
    Betätigungseinrichtung
    A
    Axialrichtung
  • 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 102009059944 A1 [0004]

Claims (4)

  1. Hybridmodul (1), mit einem als Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten ersten Antriebsaggregat und einem als E-Maschine ausgebildeten zweiten Antriebsaggregat, wobei eine Anordnung (2) vorgeschalten ist, um Drehmoment von dem ersten Antriebsaggregat und/oder dem zweiten Antriebsaggregat auf eine Abtriebswelle (3) zu verbringen, wobei im Drehmomentenfluss eine Steckverzahnung (4) zwischen zwei Teilen der Anordnung (2) vorhanden ist, wobei die E-Maschine so gesteuert oder geregelt ist, dass eine klappergeräuschunterbindende Spannung auf die die Steckverzahnung (4) ausbildenden Teile aufgebracht wird.
  2. Hybridmodul (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die E-Maschine so gesteuert oder geregelt ist, dass der Antriebsstrang (3, 29) stets unter Last gehalten ist.
  3. Hybridmodul (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das erste Antriebsaggregat als auch das zweite Antriebsaggregat mit einer Zwischenwelle (22) drehmomentübertragbar verbunden sind.
  4. Hybridmodul (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Zwischenwelle (22) und einem Anfahrkupplungsdrehmomentübertragungsteil eine Steckverzahnung (4) und/oder zwischen einem Drehmomenteinleitungsteil (10) und einem Außenlamellenträger (13) eine Steckverzahnung (4) eingesetzt ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR3097813A1 (fr) * 2019-06-27 2021-01-01 Valeo Embrayages Module hybride destiné à être disposé dans la chaine de traction d’un véhicule automobile
DE102022213502A1 (de) 2022-12-13 2024-06-13 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Computerprogramm zum Verringern eines Phasenverzugs zwi-schen einer Primärseite und einer Sekundärseite eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, Steuereinheit und computerlesbares Medium

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