DE102018127639B3 - Hybrid Antriebsstrang und Montageverfahren für einen Hybrid Antriebsstrang - Google Patents

Hybrid Antriebsstrang und Montageverfahren für einen Hybrid Antriebsstrang Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang (1) mit einem Verbrennerleistungsstrang (2) und mit einem Elektroleistungsstrang (3), wobei der Hybrid-Antriebsstrang (1) ein drehmomentübertragend mit der zumindest einen Abtriebswelle (4,5) verbundenes Abtriebgetriebe (6) umfasst,wobei der Elektroleistungsstrang (3) zumindest eine elektrische Maschine (7) mit einer Rotorwelle (8) umfasst,und wobei der Verbrennerleistungsstrang (2) zumindest die folgenden Komponenten aufweist:- eine Verbrennungskraftmaschine (9) mit einer Verbrennerwelle (10);- einen Generator (11) mit einer Generatorwelle (12); und- ein variables Umschlingungsgetriebe (13), wobei das Umschlingungsgetriebe (13) ein verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar (14) und ein abtriebseitiges Kegelscheibenpaar (15) umfasst, welche mittels eines Umschlingmittels (16) miteinander variabel drehmomentübertragend verbunden sind und jeweils eine axial bewegbare Wegscheibe (17,18) umfassen, wobei die verbrennerseitige Wegscheibe (17) generatorwellenseitig angeordnet ist. Der Hybrid-Antriebsstrang (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das abtriebseitige Kegelscheibenpaar (15) generatorwellenseitig mittels eines Pilotlagers (32) rotierbar auf einem Zapfen (33) abgestützt ist.Weiterhin betrifft die Erfindung ein Montageverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem Verbrennerleistungsstrang und mit einem Elektroleistungsstrang, beide Leistungsstränge zum bedarfsgerechten Bereitstellen eines Drehmoments an zumindest eine Abtriebswelle, wobei der Hybrid-Antriebsstrang weiterhin ein drehmomentübertragend mit der zumindest einen Abtriebswelle verbundenes Abtriebgetriebe umfasst,
    wobei der Elektroleistungsstrang zumindest eine elektrische Maschine mit einer Rotorwelle umfasst,
    und wobei der Verbrennerleistungsstrang zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • - eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle;
    • - einen Generator mit einer Generatorwelle; und
    • - ein variables Umschlingungsgetriebe, wobei das Umschlingungsgetriebe ein verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar und ein abtriebseitiges Kegelscheibenpaar umfasst, welche mittels eines Umschlingmittels miteinander variabel drehmomentübertragend verbunden sind und jeweils eine axial bewegbare Wegscheibe umfassen, wobei die verbrennerseitige Wegscheibe generatorwellenseitig angeordnet ist. Der Hybrid-Antriebsstrang ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das abtriebseitige Kegelscheibenpaar generatorwellenseitig mittels eines Pilotlagers rotierbar abgestützt ist.
  • Das Pilotlager ist zusätzlich zu einer Festlager-Loslager-Anordnung vorgesehen oder bildet ein Lager einer solchen Festlager-Loslager-Anordnung, bevorzugt das Loslager. Das Pilotlager sorgt für eine rotierbare Abstützung der Getriebewelle der Ausgangsseite, also der Getriebeausgangswelle, des Umschlingungsgetriebes auf der dem Generator zugewandten Seite. Bevorzugt ist auf der Getriebeausgangswelle direkt ein (Verbrenner-) Abgaberad angeordnet, welches zur Drehmomentübertragung an das (Verbrenner-) Aufnahmerad des Abtriebgetriebes für den Verbrennerleistungsstrang eingerichtet ist, beispielsweise mit diesem Verbrenner-Aufnahmerad kämmt. Für ein vorteilhaftes Tragbild ist das Verbrenner-Abgaberad nah bei dem Pilotlager angeordnet; denn dann ist eine Ausweichverformung und damit eine Ausweichbewegung des Verbrenner-Abgaberads deutlich reduziert oder unterbunden. Das Tragbild ist für die Kraftübertragung vorliegende Zahnüberlappung bei einem anliegenden (beispielsweise maximalen) Drehmoment, woraus infolge der Zahnform eine Querlast in die Welle induziert wird, woraus eine Verbiegung der Welle resultiert. Mit einer geringen Verbiegung der Welle ist somit eine gutes Tragbild und folglich eine schonende Belastung der Zähne des Zahnrads erreicht.
  • In einer Ausführungsform ist das Pilotlager auf einem Zapfen abgestützt, wobei der Zapfen sich parallel und axial überlappend zu einem Elektro-Aufnahmerad des Abtriebgetriebes erstreckt.
  • Hier ist das Pilotlager zusätzlich als Montageerleichterung eingerichtet, bei welcher die Getriebeausgangswelle des Umschlingungsgetriebes auf den Zapfen aufführbar ist beziehungsweise umgekehrt der Zapfen in die bereits eingebaute Getriebeausgangswelle einführbar ist.
  • In einer Ausführungsform ist der Zapfen an einer ersten Scheibe angeordnet, welche mit einer zweiten Scheibe verbunden ist, wobei von der zweiten Scheibe ein erstes Rotationslager des Abtriebgetriebes und/oder ein drittes Rotationslager der Abtriebswelle aufgenommen ist.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Montageverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang.
  • Im Stand der Technik ist zumindest der Generator in Verlängerung zur Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Der Generator ist dann mit dem Verbrenner über eine direkte Verbindung oder über eine einzige Zahnradstufe gekoppelt. Problematisch ist in vielen Anwendungsfällen, dass der Bauraum in einem Motorraum begrenzt ist, weil dieser beispielsweise konventionell ausgeführt ist und daher für einzig eine konventionelle Verbrennungskraftmaschine und eine Lichtmaschine (Generator allein zur Motordrehmomentaufnahme) ausreicht. Daher müssen aufwendige Maßnahmen getroffen werden, um den benötigten Bauraum der Aggregate zu verringern.
  • Aus den Veröffentlichungen US 2007 / 0 084 649 A1 , US 2002 / 0 117 860 A1 , EP 3 124 830 A1 und DE 11 2010 003 111 T5 sind bereits Hybrid-Antriebsstränge mit einem Verbrennerleistungsstrang, einem Elektroleistungsstrang und einem variablen Umschlingungsgetriebe bekannt.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Es wird im Folgenden auf die Verbrennerachse, also die (theoretische) Achse der Drehmomentabgabe der Verbrennungskraftmaschine, Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. Bei Bezug auf eine Getriebeachse oder andere Achse wird darauf explizit hingewiesen.
  • Wird eine Seite bezeichnet, beispielsweise eine verbrennerseitige Anordnung einer Komponente, so ist dies auf den Drehmomentfluss bezogen, wobei in der Beschreibung von der Abgabe eines Drehmoments von der Verbrennungskraftmaschine, dem Generator und der elektrischen Maschine an das Abtriebgetriebe ausgegangen wird, obgleich optional oder dauerhaft auch ein umgekehrter Drehmomentfluss möglich ist.
  • Im Weiteren werden Eingangsseite und Ausgangsseite, beispielsweise des Umschlingungsgetriebes, genannt. Dies sind in einer einfachen, und meist bevorzugten Ausführungsform eine Eingangswelle beziehungsweise eine Ausgangswelle. Alternativ umfasst eine solche Seite eine Übersetzungsstufe und/oder eine radial versetzende Stufe. Eine Stufe bezeichnet allgemein ein (einfaches) Getriebe beziehungsweise eine Getriebekomponente. Die Begriffe Eingang und Ausgang sind auf einen Drehmomentfluss gemäß vorhergehender Definition bezogen und schließen einen umgekehrten Drehmomentfluss, also von Ausgangsseite hin zu der Eingangsseite, nicht aus.
  • In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
  • Wird im Folgenden von einer Untersetzung gesprochen, so ist damit ein Übersetzungsverhältnis kleiner 1 bezeichnet. Wird hingegen von einer Übersetzung gesprochen, so ist dies nicht auf ein Übersetzungsverhältnis größer 1 beschränkt, sofern nicht explizit darauf hingewiesen wird oder es als Gegensatz zur Untersetzung genannt ist. Das Übersetzungsverhältnis wird hier stets auf die Drehzahl bezogen.
  • Im Weiteren wird eine Vielzahl von Rädern genannt. Diese sind beispielsweise als mit einem anderen Zahnrad kämmende Zahnräder oder als Rad eines Zugmitteltriebs, bevorzugt als Zahnrad eines Kettentriebs, eingerichtet. Weiterhin werden Lager genannt, welche entsprechend Ihrer Position und/oder Funktion unterschiedlich bezeichnet werden, wobei die unterschiedliche Bezeichnung vornehmlich der besseren Unterscheidbarkeit dient. Ein solches Lager ist zum mechanischen Abstützen gegen Querlasten, und ausgeführt als Festlager (auch) oder als Axiallager (einzig) gegen Axiallasten, eingerichtet. Die gelagerte Welle ist dabei um Ihre jeweilige Achse möglichst reibungsarm rotierbar. Zum Einsatz kommen Gleitlager oder Wälzlager, beispielsweise Kugellager, Zylinderlager oder Nadellager. Der Begriff Lagerung bezeichnet eine Lageranordnung, beispielsweise bestehend aus einem Loslager und einem Festlager.
  • Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem Verbrennerleistungsstrang und mit einem Elektroleistungsstrang, beide Leistungsstränge zum bedarfsgerechten Bereitstellen eines Drehmoments an zumindest eine Abtriebswelle, wobei der Hybrid-Antriebsstrang weiterhin ein drehmomentübertragend mit der zumindest einen Abtriebswelle verbundenes Abtriebgetriebe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Abtriebswelle und dem Verbrennerleistungsstrang sowie zwischen der Abtriebswelle und dem Elektroleistungsstrang umfasst,
    wobei der Elektroleistungsstrang zumindest eine elektrische Maschine mit einer Rotorwelle zur Abgabe eines Drehmoments umfasst,
    und wobei der Verbrennerleistungsstrang zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
    • - eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle zur Abgabe eines Drehmoments;
    • - einen Generator mit einer Generatorwelle zum Umwandeln eines Drehmoments in elektrische Energie; und
    • - ein variables Umschlingungsgetriebe, welches dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment der Verbrennerwelle veränderbar zu übersetzen, wobei das Umschlingungsgetriebe ein verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar und ein abtriebseitiges Kegelscheibenpaar umfasst, welche mittels eines Umschlingmittels miteinander variabel drehmomentübertragend verbunden sind und jeweils eine zum Verändern der Übersetzung axial bewegbare Wegscheibe umfassen, wobei die Wegscheiben der Kegelscheibenpaare axial einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dabei ist die verbrennerseitige Wegscheibe generatorwellenseitig angeordnet.
  • Die hier vorgeschlagene Struktur des Hybrid-Antriebsstrangs weist in der Verlängerung zum Verbrenner, und bevorzugt nach einem Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise zumindest einem Zweimassenschwungrad und/oder zumindest einem Fliehkraftpendel (streng genommen ein Drehschwingungstilger, wird hier aber, wie weitgehend im Stand der Technik verbreitet, unter dem Sammelbegriff Drehschwingungsdämpfer verstanden), nur noch eine Zahnkettenstufe oder eine Stirnradstufe auf. Der Rest des Getriebes ist seitlich an der Verbrennungskraftmaschine (Verbrenner) nach hinten, also parallel zu der Verbrennerachse des Verbrenners angeordnet.
  • Der Hybrid-Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, die vorhandene Energie unter der Vorgabe eines möglichst geringen Kohlenstoffdioxidausstoßes der Verbrennungskraftmaschine über einen möglichst langen Zeitraum in einen Vortrieb und/oder eine Drehmomentabgabe umzuwandeln. Dazu ist meist ein vergleichsweise großer Akkumulator vorgesehen, welcher elektrische Energie speichert. Der Akkumulator soll möglichst von einer externen Energiequelle, als sogenannter Plug-In-Hybrid, „aus der Steckdose“ aufgeladen werden. Von diesem rein elektrischen Betrieb (Schaltzustand 1: elektrische Maschine beziehungsweise der Elektroleistungsstrang ist und/oder der Motor-Generator des Verbrennerleistungsstrangs sind einziger Antrieb) verspricht man sich einen insgesamt unter Einbeziehung effizienterer (elektrischer) Energieerzeuger, wie konventionelle Großkraftwerke und Erzeuger sogenannter erneuerbarer (elektrischer) Energie, verringerten Kohlenstoffdioxidausstoß und verringerten Ausstoß von gesundheitsgefährdenden Stoffen, wie beispielsweise Stickoxide und Feinstaub, vor allem im direkten Umfeld von großen Menschenansammlungen. Erst bei einem niedrigen Ladezustand des Akkumulators oder auch bei einem für die Verbrennungskraftmaschine lastoptimalen Betriebszustand (beispielsweise Überlandfahrt mit gleichbleibender Fahrgeschwindigkeit) soll die Verbrennungskraftmaschine in Betrieb genommen werden (Schaltzustand 2: Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Verbrennerleistungsstrang als Antrieb ohne elektrische Maschine). Alternativ wird die Verbrennungskraftmaschine bei einer gleichbleibenden Last unterstützend zugeschaltet (Schaltzustand 3: elektrische Maschine und Verbrennungskraftmaschine bilden Antrieb).
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird zum Erreichen eines hohen Drehmoments einzig die Verbrennungskraftmaschine (entspricht Schaltzustand 3) oder wird einzig der Generator, bevorzugt als sogenannter Motor-Generator als elektrische Maschine zur Drehmomentabgabe geeignet, (Schaltzustand 4a: rein elektrisches Boosten oder rein elektrisches Fahren) oder werden der (Motor-) Generator und die Verbrennungskraftmaschine (Schaltzustand 4b: Gesamtsystem-Boosten oder Gesamtsystem-Fahren) zum Boosten der Drehmomentabgabe oder zum längerzeitigen Anheben der Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine des Elektroleistungsstrangs zugeschaltet. Weiterhin soll bei einem niedrigen Ladezustand des Akkumulators mittels der Verbrennungskraftmaschine und dem Generator vorsorglich oder zum direkten Verbrauch elektrische Energie erzeugt werden. Dabei wird in einem Fall (Schaltzustand 5a: Aufladen ohne verbrennerseitige Antriebsleistung) weiterhin der Abtrieb allein von der elektrischen Maschine angetrieben oder der Abtrieb nimmt kein Drehmoment auf. In einem anderen Fall wird dabei zusätzlich ein Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine an den Abtrieb abgegeben (Schaltzustand 5b: Aufladen mit verbrennerseitiger unterstützender Antriebsleistung).
  • Die Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt ein Kolbenmotor mit einer Kurbelwelle als Verbrennerwelle. Die Verbrennerwelle umfasst bevorzugt zumindest einen Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise zumindest ein Zweimassenschwungrad und/oder zumindest ein Fliehkraftpendel, um die Drehmomentabgabe überlagernden Drehmomentschwingungen mit hohem Wirkungsgrad von dem übrigen Antriebsstrang zu entkoppeln. Ein solcher Drehschwingungsdämpfer ist bevorzugt im Drehmomentfluss vor dem Umschlingungsgetriebe angeordnet.
  • Ein Starter-Generator ist im Gegensatz zu einer (reinen) Lichtmaschine zum Abgeben eines Drehmoments eingerichtet. Ein Starter-Generator ist zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine bei einer Start-Stopp-Automatik, teilweise auch zum Kalt-Anlassen der Verbrennungskraftmaschine und teilweise zum Boosten des Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine eingerichtet. Ein Starter-Generator ist definitionsgemäß eine Untergruppe eines Motor-Generators. Ein Motor-Generator kann aber auch deutlich leistungsstärker zur Abgabe eines Drehmoments an den Abtrieb eingerichtet sein.
  • Der Generator ist, wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, zur Aufnahme eines Drehmoments über seine Generatorwelle und Umwandlung in elektrische Energie eingerichtet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der (Motor-) Generator gemäß Schaltzustand 4b über seine Generatorwelle mit dem Abtrieb zur Drehmomentabgabe drehmomentübertragend verbindbar. Weiterhin ist der Generator und/oder die elektrische Maschine des Elektroleistungsstrangs zur Drehmomentaufnahme drehmomentübertragend verbindbar, sodass die Trägheitsenergie des Abtriebs beziehungsweise eines fahrenden Kraftfahrzeugs beim Entschleunigen in elektrische Energie umgewandelt und in einen Akkumulator eingespeist wird (Schaltzustand 6: Rekuperation, also elektrisches Bremsen bei elektrischer Energierückgewinnung über den einregelbaren magnetischen Widerstand im Generator beziehungsweise der elektrische Maschine des Elektroleistungsstrangs). Dabei ist bevorzugt die Verbrennungskraftmaschine vom Abtrieb abgekoppelt. Alternativ oder zusätzlich ist der Generator über einen Inverter direkt mit der elektrischen Maschine elektrisch verbunden, sodass am Generator erzeugte elektrische Energie direkt zur Nutzung in der elektrischen Maschine bereitgestellt ist.
  • Die elektrische Maschine des Elektroleistungsstrangs ist zur Abgabe eines möglichst hohen Drehmoments unter einem möglichst effizienten Verbrauch optimiert, und bevorzugt zur Drehmomentaufnahme, also Rekuperation, eingerichtet. Bei einer drehmomentstarken elektrischen Maschine ist die Rotorwelle bevorzugt ohne Trennkupplung dauerhaft mit dem Abtrieb verbunden. Die elektrische Maschine ist dann derart beschaltet, dass sie bei jeder Leistungsabnahme am Abtrieb ein Drehmoment abgibt. Bei einer im Vergleich zu der elektrischen Maschine drehmomentstarken Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt zwischen der Rotorwelle und dem Abtrieb eine zusätzliche Trennkupplung oder ein Freilauf vorgesehen.
  • Während mittels elektrischer Maschinen oftmals ein benötigter Drehzahlbereich und Drehmomentbereich ohne variable Übersetzung abdeckbar ist, ist der Drehzahlbereich bei einem nutzbaren Drehmomentbereich einer Verbrennungskraftmaschine derart begrenzt, dass eine variable Übersetzung notwendig ist. Dazu ist im Verbrennerleistungsstrang ein variables Umschlingungsgetriebe vorgesehen. Im Weiteren wird das variable Umschlingungsgetriebe verkürzt nur als Umschlingungsgetriebe bezeichnet. Dieses Umschlingungsgetriebe ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment der Verbrennerwelle veränderbar zu übersetzen. Ein solches Umschlingungsgetriebe ist beispielsweise ein sogenanntes CVT [engl.: continuous variable transmission], ein Schubkettentrieb als stufenlos schaltbares, also stufenlos variables, Übersetzungsgetriebe oder andere bekannte oder noch zu entwickelnde Umschlingungsgetriebe. Die Veränderung der Übersetzung ist bevorzugt mit einer Automatik vorgenommen, weil ein Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und der Motordrehzahl oftmals nicht besteht. Als Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes wird die Seite zur Drehmomentaufnahme von der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet und als Ausgangsseite des Umschlingungsgetriebes wird die Seite zur Drehmomentabgabe an den Abtrieb, also das Abtriebgetriebe beziehungsweise die zumindest eine Abtriebswelle, bezeichnet. Dies schließt mitnichten aus, dass ein Drehmoment in umgekehrter Richtung verläuft, beispielsweise zur Rekuperation von dem Abtrieb auf den Generator.
  • Ein Umschlingungsgetriebe ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment der Eingangsseite stets mit der gewünschten Drehzahl an die Ausgangsseite, oder umgekehrt, abzugeben. Dabei ist die Übersetzung kontinuierlich und bevorzugt ohne ein zusätzliches Schaltgetriebe einstellbar. Zudem ist über das Umschlingungsgetriebe ein Drehmoment des Abtriebs und/oder der Generatorwelle stets mit der gewünschten Drehzahl an die Verbrennungskraftmaschine abgebbar. Damit ist die Verbrennungskraftmaschine über weite Bereiche der erforderlichen Drehzahl am Abtrieb, bevorzugt über den gesamten geforderten Drehzahlbereich, an einem optimalen Lastpunkt betreibbar. Damit ist der Schadstoffausstoß der Verbrennungskraftmaschine weiter reduzierbar. Der Wirkungsgrad eines Umschlingungsgetriebes ist inzwischen nah an den Wirkungsgrad eines einstufigen Stirnradgetriebes heranführbar, sodass diese Wirkungsgradverluste gegenüber einem nicht optimalen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gering sind.
  • Ein Umschlingungsgetriebe weist zwei Kegelscheibenpaare auf, welche mittels eines umlaufenden Umschlingmittels drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Jedes Kegelscheibenpaar weist eine starre Kegelscheibe, auch als Festscheibe bezeichnet, auf und eine korrespondierende axial bewegbare Wegscheibe, auch als Losscheibe bezeichnet, auf. Wird die Wegscheibe auf die Festscheibe zu bewegt, vergrößert sich der Umlaufradius des Umschlingmittels infolge der Verringerung des Abstands zwischen den beiden Kegelscheiben des Kegelscheibenpaars. Ebenso verringert sich der Umlaufradius bei einer Bewegung der Wegscheibe weg von der Festscheibe. Diese Bewegungen der Wegscheiben der beiden Kegelscheibenpaare eines Umschlingungsgetriebes werden in aller Regel so zueinander synchronisiert, dass kein zusätzliches Spannmittel zum Vorhalten einer gewünschten Zugmittelspannung vorgesehen werden muss, also die Umschlinglänge wird (nahezu) konstant gehalten. Damit das Umschlingmittel nicht (zu sehr) axial wandert, werden die beiden Wegscheiben des Umschlingungsgetriebes einander gegenüberliegend angeordnet.
  • Die Wegscheiben werden mittels eines hydrostatischen Druckzylinders, in welchem bevorzugt die Wegscheiben selbst den Druckkolben bilden, axial angetrieben. Das Druckfluid wird dabei oftmals durch eine Wellenbohrung in den Getriebewellen des Umschlingungsgetriebes zugeleitet. Für eine möglichst einfache Versorgung und konstruktive Anordnung ist es im Stand der Technik bisher als vorteilhaft angesehen worden, die Wegscheibe auf der dem Generator abgewandten und damit für den Monteur leicht zugänglichen Seite des Umschlingungsgetriebes anzuordnen.
  • In vorliegendem Fall wird eine nur geringe Übersetzungsspreizung benötigt, woraus sich ein geringer Kegelscheibendurchmesser ergibt. Die Betätigungskraft ist allerdings proportional zu dem (maximal) übertragbaren Drehmoment. Um den Druck zum Betätigen der Wegscheibe auf einem gewünscht geringen Maß zu halten, ergibt sich hier, dass diese zusammen mit dem (großen) Druckkolben einen deutlich größeren Durchmesser aufweist als die starre Kegelscheibe.
  • In einer Ausführungsform weist die Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes ein einziges (Aufnahme-) Stirnrad auf, wobei bevorzugt zwischen Rotorwelle und Aufnahmestirnrad kein Zwischenrad vorgesehen ist. Ein solches Zwischenrad bildet bei vorbekannten Lösungen lediglich ein Zwischenrad zum Einhalten eines erforderlichen Achsabstands zwischen der elektrischen Maschine des Elektroleistungsstrangs und dem Untersetzungsgetriebe beziehungsweise Differential. Somit ist ein solches Zwischenrad aus rein konstruktiven Überlegungen eingesetzt und reduziert lediglich den Wirkungsgrad des Elektroleistungsstrangs.
  • Vorliegend ist ein Hybrid-Antriebsstrang mit einer Struktur aufgefunden, bei welchem der benötigte radiale Bauraum des Verbrennerleistungsstrangs derart verringert ist, dass auf ein elektroseitiges Zwischenrad verzichtet werden kann. Hierzu ist die verbrennerseitige Wegscheibe des Umschlingungsgetriebes auf der (zweiten) Eingangsseite des Generators angeordnet, woraus folgt, dass die abtriebseitige Wegscheibe gegenüberliegend angeordnet ist. Die abtriebseitige Wegscheibe ist dem Elektroleistungsstrang zugewandt. Weil die Wegscheibe mit ihrem hydrostatischen Druckzylinder (Aktuator) die radial größt-bauende Komponente des abtriebseitigen Anteils des Umschlingungsgetriebes ist, wird der Bauraum des Elektroleistungsstrangs von der abtriebseitigen Wegscheibe, beziehungsweise dessen Betätigungszylinder, beeinträchtigt. Durch die axiale Anordnung der abtriebseitigen Wegscheibe gegenüber der verbrennerseitigen Wegscheibe und gegenüber des Generators des Verbrennerleistungsstrangs, ist hin zu den Aufnahmerädern des Abtriebgetriebes radialer Bauraum verfügbar gemacht.
  • Weil die elektrische Maschine des Elektroleistungsstrangs in der Regel eine stark unterschiedliche Drehzahl zu der verbrennerseitigen Welle zur Drehmomentabgabe am Abtrieb aufweist, wurde bisher ein separates Getriebe für die elektrische Maschine vorgesehen. Die verbrennerseitige Welle zur Drehmomentabgabe am Abtrieb wird hier im Weiteren als Abtriebswelle bezeichnet.
  • Hier ist aber nun vorgeschlagen, auf ein elektroseitiges separates Getriebe zu verzichten. Stattdessen weist das Untersetzungsgetriebe eine direkte Verbrennereingangsstufe für den Verbrennerleistungsstrang und eine direkte Elektroeingangsstufe für den Elektroleistungsstrang auf. Eine als direkt bezeichnete (Untersetzungs-) Stufe ist eine Einrichtung zur einstufigen Drehmomentübertragung.
  • In einer Ausführungsform ist also beispielsweise kein weiteres Zahnrad zwischen der Abtriebswelle des Verbrennerleistungsstrangs und dem Abtriebgetriebe und/oder kein weiteres Zahnrad zwischen der Rotorwelle der elektrischen Maschine und dem Abtriebgetriebe vorgesehen. Vielmehr weist das Abtriebgetriebe eine einzige Aufnahmewelle auf, beispielsweise mit einem Stirnrad für die Abtriebswelle und einem Stirnrad für die Rotorwelle, sodass sowohl der Verbrennerleistungsstrang als auch der Elektroleistungsstrang direkt auf die (gemeinsame) Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes drehmomentübertragend einwirken.
  • In einer Ausführungsform wirkt die Rotorwelle, bevorzugt mit einem Rotorrad beziehungsweise Elektro-Abtriebsrad direkt, auf ein separates (erstes Aufnahme-) Stirnrad der Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes und die Abtriebswelle auf ein weiteres (zweites Aufnahme-) Stirnrad der Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes.
  • Der Verbrennerleistungsstrang weist bevorzugt neben dem Umschlingungsgetriebe und einer drehzahlstarren Verbrennerstufe, sowie optional einer drehzahlstarren Generatorstufe, kein weiteres die Drehzahl der Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Generatorwelle des Generators veränderndes Getriebe auf.
  • Gemäß einem Aspekt ist optional vorgeschlagen, dass das Umschlingungsgetriebe drehmomentfest mit der Verbrennerwelle verbunden ist, sodass ein Drehmoment kontinuierlich veränderbar übersetzend auf die Abtriebswelle des Verbrennerleistungsstrangs übertragbar ist. Es wird hier auf eine schaltbare schlupfende Drehmomentkupplung, beispielsweise eine Reibkupplung, verzichtet. Damit ist zusätzlich axialer Bauraum im Verbrennerleistungsstrang gewonnen. Alternativ ist eine Rutschkupplung vorgesehen, welche eine konventionelle schaltbare Reibkupplung ersetzt und einen deutlich verringerten axialen Bauraum benötigt.
  • Mit dem Reduzieren der Stufen beziehungsweise dem Integrieren der Stufen in das (gemeinsame) Untersetzungsgetriebe beider Leistungsstränge ist zudem im Vergleich zu einer konventionellen Anordnung ein erhöhter Wirkungsgrad erreichbar.
  • Bevorzugt ist der Generator parallel zu der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, besonders bevorzugt mit der Generatorwelle direkt oder über ein drehzahlstarres, bevorzugt einstufiges, Generatorgetriebe mit der Eingangswelle des Umschlingungsgetriebes verbunden. Somit ist das Umschlingungsgetriebe eingangsseitig, also verbrennerseitig, sowohl der Generatorwelle als auch der Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine nachgeschaltet. Der Generator und die Verbrennungskraftmaschine stehen damit drehzahlstarr miteinander in drehmomentübertragender Verbindung.
  • Es wird weiterhin eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher die Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine und die Generatorwelle des Generators in dieselbe axiale Richtung weisen, und wobei die Verbrennerwelle mittels eines starren Verbrennergetriebes mit einer ersten Eingangsseite des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars drehmomentübertragend verbunden ist und die Generatorwelle axial gegenüberliegend mit einer zweiten Eingangsseite des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars drehmomentübertragend verbunden ist.
  • Das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar weist also eine erste Eingangsseite, beispielsweise eine bevorzugt durchgehende erste Eingangswelle, und eine zweite Eingangsseite, beispielsweise eine bevorzugt durchgehende zweite Eingangswelle, auf. Bei einer Betrachtungsrichtung, bei welcher sich die Verbrennerachse von links nach rechts erstreckt ist der Hauptanteil der axialen Erstreckung der Verbrennungskraftmaschine sowie der (gesamte) Generator links von dem verbrennerseitigen Kegelscheibenpaar angeordnet sind, ist die erste Eingangsseite rechts angeordnet und die zweite Eingangsseite links angeordnet. Die erste Eingangsseite kann daher auch als axial-verbrennerseitig und die zweite Eingangsseite daher auch als axial-generatorseitig bezeichnet werden. Das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar ist damit axial zwischen dem Generator und dem Verbrennergetriebe der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, beispielsweise einem Stirnradgetriebe oder einem Zugmitteltrieb, beispielsweise einem Kettentrieb.
  • Die Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine und die Generatorwelle des Generators weisen in dieselbe axiale Richtung, also nach der oben genannten Betrachtungsrichtung von links (jeweilige Motorblockseite) nach rechts (jeweilige Abgabewellenseite).
  • Die Verbrennerwelle ist mittels eines starren Verbrennergetriebes mit der ersten Eingangsseite des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars drehmomentübertragend verbunden. Das Verbrennergetriebe überbrückt dabei einen konstruktiv notwendigen axialen Abstand zwischen der Verbrennerachse und der Generatorachse, also dem Rotationszentrum der Generatorwelle. Zudem stellt das Verbrennergetriebe eine gewünschte Übersetzung der Motordrehzahl als Eingangsdrehzahl für das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar bereit. Meist ist ein Übersetzungsverhältnis von 1 erwünscht und eingestellt. Das Verbrennergetriebe wird auch als Primärstufe bezeichnet.
  • Für einige Anwendungen ist gerade der axiale Bauraum für die Verbrennungskraftmaschine, ob nun quer oder längs zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs eingebaut, bereits durch die axiale Baulänge der Verbrennungskraftmaschine ausgereizt. Hier ist es besonders vorteilhaft, einen Großteil der Aggregate des Hybrid-Antriebsstrangs parallel und/oder in axialer Überlappung zu der Verbrennungskraftmaschine anzuordnen. Bisher war man der Meinung, dass es insgesamt vorteilhafter ist, wenn ein Versatz der drehmomentübertragenden Welle hin zum Abtrieb von dem variablen Getriebe übernommen wird. Es hat sich aber herausgestellt, dass gerade der Bauraum neben der Verbrennungskraftmaschine durchaus bei geschickter Verschachtelung ausreichend Bauraum bereithält, weil die Verbrennungskraftmaschine nicht die Form eines Quaders, sondern teilweise (auch als Reihenmotor) eine V-Form und Rücksprünge aufweist.
  • Die Generatorwelle ist dem Verbrennergetriebe axial gegenüberliegend mit der zweiten Eingangsseite des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars drehmomentübertragend verbunden. Das Umschlingungsgetriebe baut in der Regel axial deutlich kürzer als die Verbrennungskraftmaschine und ist somit, wie hier vorgeschlagen, in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine anordenbar. Bei dieser Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist das Umschlingungsgetriebe des Verbrennerleistungsstrangs also parallel versetzt und/oder in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet.
  • Bei einem Hybrid-Antriebsstrang in einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform ist in axialer Verlängerung der Verbrennerwelle zur Drehmomentübertragung mittels des Umschlingungsgetriebes auf den Abtrieb einzig das Verbrennergetriebe vorgesehen, bevorzugt ausgeführt als einstufiges drehzahlstarres Stirnradgetriebe. Zwischen Verbrennungskraftmaschine und Verbrennergetriebe ist bevorzugt weiterhin ein Drehschwingungsdämpfer angeordnet, sodass Drehschwingungen der Verbrennerwelle frühzeitig aus dem Drehmomentverlauf des Verbrennerleistungsstrangs ausgekoppelt werden. Ein solcher Drehschwingungsdämpfer umfasst beispielsweise ein Zweimassenschwungrad und/oder ein Fliehkraftpendel. Damit ist der benötigte axiale Bauraum in Verlängerung der Verbrennungskraftmaschine sehr gering.
  • Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher das Umschlingungsgetriebe und/oder der Generator des Verbrennerleistungsstrangs parallel versetzt zu und/oder in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sind.
  • Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs ist das Umschlingungsgetriebe parallel versetzt zu, aber nicht in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs ist der Generator parallel versetzt zu, aber nicht in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet.
  • Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs ist das Umschlingungsgetriebe in axialer Überlappung mit und versetzt zu der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, aber nicht parallel. Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs ist der Generator in axialer Überlappung mit und versetzt zu der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, aber nicht parallel.
  • Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs ist das Umschlingungsgetriebe parallel versetzt zu und/oder in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, aber der Generator ist nicht parallel versetzt zu und/oder nicht in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs gilt voriger Satz umgekehrt bezogen auf das Umschlingungsgetriebe und den Generator.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform in Hinsicht auf den axialen Bauraum sind das Umschlingungsgetriebe und der Generator des Verbrennerleistungsstrangs parallel versetzt zu und in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Generator über seine gesamte axiale Ausdehnung mit der Verbrennungskraftmaschine in axiale Überlappung gebracht.
  • Der Generator baut in der Regel axial so deutlich kürzer als die Verbrennungskraftmaschine und ist somit, wie hier vorgeschlagen, gemeinsam mit dem in axialer Verlängerung der Generatorachse angeordneten Umschlingungsgetriebes in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine anordenbar.
  • Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher zwischen der Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine und dem Umschlingungsgetriebe eine erste Trennkupplung zum schaltbaren Trennen einer Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle und der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist.
  • In dieser Ausführungsform ist zwischen dem Umschlingungsgetriebe und der Verbrennungskraftmaschine eine Trennkupplung, also eine lösbare Drehmomentübertragungskupplung, vorgesehen. Der Generator ist bevorzugt mit dem Umschlingungsgetriebe untrennbar und damit dauerhaft drehmomentübertragend verbunden. In einer Ausführungsform läuft das Umschlingungsgetriebe und der Generator dauerhaft mit dem Abtrieb mit, wobei für ein Segeln beispielsweise die elektrische Spannung am Generator auf (nahezu) Null geregelt wird, sodass lediglich die mitrotierende Masse des Umschlingungsgetriebes und die Generatorwelle zu den mechanischen Verlusten beiträgt.
  • Die Drehzahl des Generators ist frei einregelbar und die Drehzahl der Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine ist zumindest nach einem Anlassen relativ genau einregelbar. Dadurch ist die Relativdrehzahl auf null regelbar oder zumindest ausreichend nah an Null heranführbar, sodass ein Schalten einer solchen Trennkupplung in (nahezu) jedem Zustand möglich ist. Eine Reibkupplung, bei welcher ein Schlupf bei großen Relativdrehzahlen zulässig ist, ist daher nicht notwendig. Die Trennkupplung ist daher beispielsweise eine Klauenkupplung oder eine sogenannte Wedge-Clutch. Eine Wedge-Clutch weist einen Nabenkonus und einen (abgerundet) polygonen Mitnehmerkonus auf, bevorzugt mit einem als Festkörperfeder ausgeführten korrespondierenden Aufnahmekonus ausgeführt. Bei einer solchen Wedge-Clutch sind Relativdrehzahlen von 20 U/min [Umdrehungen pro Minute] bis 30 U/min schaltbar, weil der Eingriff nicht rein formschlüssig, sondern kraftschlüssig gebildet ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist alternativ oder zusätzlich zu der ersten Trennkupplung abtriebseitig zwischen dem Umschlingungsgetriebe und dem Abtriebgetriebe eine zweite Trennkupplung zum schaltbaren Trennen einer Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle und dem Verbrennerleistungsstrang angeordnet.
  • Diese zweite Trennkupplung, welche alternativ oder zusätzlich zu der ersten Trennkupplung gemäß obiger Beschreibung vorgesehen ist, ist dann also dem Umschlingungsgetriebe abtriebseitig nachgeschaltet. Bei dieser Ausführungsform ist der gesamte Verbrennerleistungsstrang von dem Abtrieb abkuppelbar, sodass dort die Wellen nicht mitlaufen, wenn die Abtriebswelle rotiert beziehungsweise eine Batterie (mit einer gewünschten Generatordrehzahl) aufladbar ist, während die Abtriebswelle steht oder mit einer ungünstigen beziehungsweise zu schnell variierenden Drehzahl rotiert.
  • In einer Ausführungsform ist die Ausgangsseite des Umschlingungsgetriebes, bevorzugt direkt die Getriebeausgangswelle, mit einem (Verbrenner-) Abgaberad zum Abgeben des Drehmoments des Verbrennerleistungsstrangs über ein (Verbrenner-) Aufnahmerad an die Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes vorgesehen, welches auf der Ausgangswelle des Umschlingungsgetriebes relativ dazu rotierbar gelagert ist (Losrad). Mit der Ausgangswelle fixiert ist eine schaltbare Drehmomentübertragungseinheit vorgesehen, beispielsweise eine axial verschiebbare (formschlüssig in das Verbrenner-Abgaberad eingreifende) Klaue. Die Drehmomentübertragungseinheit ist in einer Geschlossenstellung zum axialen formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Eingreifen in das Verbrenner-Abgaberad eingerichtet, sodass ein Drehmoment der Ausgangswelle auf das Verbrenner-Abgaberad übertragbar ist. In einer Offenstellung der Drehmomentübertragungseinheit ist eine Drehmomentübertragung zwischen der Ausgangswelle und dem Verbrenner-Abgaberad unterbunden. Diese Vorrichtung bildet so die zweite Trennkupplung.
  • Die Drehzahl des Generators ist frei einregelbar und die Drehzahl der Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine ist zumindest nach einem Anlassen relativ genau einregelbar. Dadurch ist die Relativdrehzahl des Verbrennerleistungsstrangs zu dem Abtrieb auf null regelbar oder zumindest ausreichend nah an Null heranführbar, sodass ein Schalten einer solchen Trennkupplung in (nahezu) jedem Zustand möglich ist. Auch hier ist also eine Trennkupplung als Klauenkupplung oder Wedge-Clutch ausführbar.
  • Bei einem Hybrid-Antriebsstrang in einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform ist eine einzige Trennkupplung mit drei Schaltzuständen eingangsseitig des Umschlingungsgetriebes vorgesehen.
  • Gemäß der hier aufgezeigten Ausführungsform ist die Trennkupplung zwischen dem Umschlingungsgetriebe und der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise zwischen dem Umschlingungsgetriebe und dem Generator zwischengeschaltet. Bevorzugt ist die Trennkupplung direkt, also ohne weitere Übertragungselemente, an die Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes angeschlossen.
  • Gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Trennkupplung als Trennsystem eine Mehrzahl von Teiltrennkupplungen, sodass sich hiermit drei Schaltzustände abbilden lassen. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Trennkupplung, beziehungsweise das Trennsystem, nur an einem einzigen Ort im Drehmomentübertragungsstrang angeordnet, bevorzugt als Baueinheit. Beispielsweise weist das Trennsystem für die Teiltrennkupplungen eine gemeinsame Betätigungseinrichtung und/oder eine koaxiale Hohlwellenführung auf. Beispielsweise ist in einem (ersten) Schaltzustand die, beispielsweise als Hohlwelle ausgeführte, Generatorwelle mit der (zweiten) Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes drehmomentübertragend verbunden und die, beispielsweise als durch die Hohlwelle durchgeführte Durchführwelle ausgeführte, Verbrennerwelle von der (ersten) Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes getrennt. Beispielsweise ist in einem (zweiten) Schaltzustand die Generatorwelle mit der (zweiten) Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes drehmomentübertragend verbunden und die Verbrennerwelle mit der (ersten) Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes drehmomentübertragend verbunden. Beispielsweise sind in einem (dritten) Schaltzustand die Generatorwelle und die Verbrennerwelle drehmomentübertragend miteinander verbunden, wobei die Generatorwelle und die Verbrennerwelle dann von den jeweiligen Eingangsseiten getrennt sind.
  • Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher die abtriebseitige Wegscheibe des Umschlingungsgetriebes mittels eines Tandemzylinders aktuierbar ist, wobei bevorzugt die verbrennerseitige Wegscheibe mittels eines Einfachzylinders aktuierbar ist.
  • Gemäß dieser Ausführungsform umfasst das Umschlingungsgetriebe einen Tandemzylinder, und bevorzugt einen Einfachzylinder. Die Zylinder sind zum Aktuieren jeweils einer zugeordneten Wegscheibe eingerichtet, also zum axialen Bewegen infolge einer Volumenänderung in dem entsprechenden Zylinder. Ein Tandemzylinder hat den Vorteil, dass über eine geringere radiale Ausdehnung bei gleicher Druckbelastung der Wegscheibe beziehungsweise des Druckkolbens der Wegscheibe eine gleiche oder erhöhte Axialkraft auf die Wegscheibe übertragbar ist. Ein Tandemzylinder weist zwei konstruktiv axial hintereinander und funktional in Reihe geschaltete Druckzylinder und Druckkolben auf. Einer der Druckkolben ist bevorzugt in die Wegscheibe integriert.
  • Infolge des Einsatzes eines Tandemzylinders anstelle eines radial größeren Einfachzylinders an dem abtriebseitigen Kegelscheibenpaar wird radialer Bauraum gewonnen, während zuvor ungenutzter axialer Bauraum für die zusätzliche axiale Baulänge des Tandemzylinders im Vergleich zu einem Einfachzylinder ausgenutzt wird. Dadurch ist eine in axialer Überlappung verlaufende Abtriebswelle näher an das Umschlingungsgetriebe heransetzbar, was hier vorgeschlagen wird. Die elektrische Maschine ist damit ebenfalls näher an das Umschlingungsgetriebe heransetzbar, sodass hiermit eine deutlich kompakterer Hybrid-Antriebsstrang ermöglicht ist.
  • Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher die Generatorwelle mittels eines starren Generatorgetriebes mit dem verbrennerseitigen Kegelscheibenpaar drehmomentübertragend verbunden ist, wobei das starre Generatorgetriebe ein erstes Generatorrad auf der Generatorwelle aufweist,
    wobei das erste Generatorrad mittels eines axial-generatorseitigen Stützlagers und eines gegenüberliegend axial-außenseitigen Stützlagers beidseitig des ersten Generatorrads rotierbar abgestützt ist,
    und wobei das axial-außenseitige Stützlager mittels einer Lagerbrücke gehalten ist.
  • Der Hybrid-Antriebsstrang weist gemäß dieser Ausführungsform ein starres Generatorgetriebe mit einem ersten Generatorrad und einem zweiten Generatorrad auf. Das erste Generatorrad ist koaxial zu, bevorzugt direkt auf, der Generatorwelle drehmomentübertragend fixiert. Das erste Generatorrad ist beidseitig mittels eines ersten Stützlagers und eines zweiten Stützlagers rotierbar abgestützt. Die Stützlager sind beispielsweise Wälzlager und/oder als Festlager und als Loslager ausgeführt. Das Stützlager nach oben genannter Betrachtungsrichtung links des ersten Generatorrads ist hier als axial-generatorseitiges Stützlager und das Stützlager rechts des ersten Generatorrads als axial-außenseitiges Stützlager bezeichnet. Das axial-außenseitige Stützlager ist mittels einer Lagerbrücke gehalten. Die Lagerbrücke ist ein Bauteil, beispielsweise als Gehäuse beziehungsweise als Gehäusekomponente ausgeführt, welches den axialen Abstand zu dem anderen (axial-generatorseitigen) Stützlager und/oder zu dem Generator beziehungsweise dem (übrigen) Generatorgehäuse überbrückt. Somit ist das erste Generatorrad nicht kragbalkenartig außenseitig frei, sondern über die Lagerbrücke gegen ein kragendes Durchbiegen abgestützt. Damit ist die Tragüberdeckung zum zweiten Generatorrad verbessert. Das zweite Generatorrad ist bevorzugt in gleicher oder ähnlicher Weise axial beidseitig abgestützt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Lagerbrücke als von dem Generator separates Bauteil ausgeführt und an einer Gehäusekomponente des Verbrennerleistungsstrangs befestigt.
  • Die Lagerbrücke ist in dieser Ausführungsform als separates Bauteil ausgeführt, welche separat montiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lagerbrücke als eine solche Gehäusekomponente ausgeführt, dass zumindest das erste Generatorrad abgedichtet eingehaust ist. Alternativ ist die Lagerbrücke in einem Gehäuse, beispielsweise in einem Gehäusetunnel zwischen einem oberen Maschinengehäuse und einem unteren Maschinengehäuse, eingehaust und erfüllt somit, beispielsweise einzig, die Aufgabe der mechanischen Abstützung ohne einzuhausen und ohne abzudichten. Dass die Lagerbrücke als von dem Generator separates Bauteil ausgeführt ist, wird hier als ein von einem Generatorgehäuse, sofern es ein solches gibt, separates Bauteil verstanden. In einer Ausführungsform ist kein separates und/oder einhausendes und abdichtendes Generatorgehäuse vorgesehen. Dann ist aber eine Widerlagerstruktur zum Halten des Ankers des Generators vorgesehen. Die Lagerbrücke ist dann von dieser Widerlagerstruktur separat ausgebildet. Die Lagerbrücke bildet somit keinen (konventionellen) Bestandteil eines in dem Verbrennerleistungsstrang einsetzbaren Generators. Gleichwohl ist die Lagerbrücke gemäß einer Ausführungsform bereits vormontiert, wenn der Generator in dem Verbrennerleistungsstrang eingebaut wird.
  • Die Rotationslager sind koaxial zueinander angeordnet und dem Abtrieb zugeordnet. Das erste Rotationslager und das zweite Rotationslager bilden eine Lagerung für eine Komponente des Abtriebgetriebes. Das dritte Rotationslager und das vierte Rotationslager bilden eine Lagerung für die Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes, welche beispielsweise als Hohlwelle ausgeführt ist, durch welche hindurch eine der Abtriebswellen hindurchgeführt ist und separat von der Lagerung der Aufnahmewelle gelagert ist.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der Zapfen Bestandteil einer ersten Scheibe, bevorzugt mit dieser einstückig ausgebildet. Diese erste Scheibe ist an einer zweiten Scheibe fixiert oder die zweite Scheibe ist an der ersten Scheibe fixiert. Die zweite Scheibe ist eine Tragstruktur des Abtriebgetriebes, bevorzugt zudem ein Gehäusedeckel, in einer Ausführungsform ein abdichtender Gehäusedeckel, des Abtriebgetriebes. Diese Tragstruktur nimmt zumindest ein Lager einer Lagerung des Abtriebgetriebes auf. In einer Ausführungsform nimmt diese Tragstruktur zusätzlich oder alternativ das dritte Rotationslager der Abtriebswelle auf. In einer Ausführungsform sind die erste Scheibe und die zweite Scheibe einstückig ausgebildet.
  • Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher das Abtriebgetriebe eine Untersetzungsstufe ausgeführt als Planetenwälzgetriebe umfasst, wobei das Planetenwälzgetriebe zumindest folgende Komponenten umfasst:
    • - ein Hohlrad als starres Drehmomentwiderlager;
    • - einen Planetenträger drehmomentübertragend verbunden mit der zumindest einen Abtriebswelle; und
    • - ein motorseitiges Sonnenrad,
    wobei das Sonnenrad motorseitig den Drehmomenteingang bildet und auf einer die Abtriebswelle umgebenden Hohlwelle angeordnet ist.
  • Dass das Sonnenrad motorseitig angeordnet ist, bedeutet hier, dass sowohl der Verbrennerleistungsstrang als auch der Elektroleistungsstrang, unter Umständen trennbar, dremomentübertragend mit dem Sonnenrad verbunden ist.
  • Zum Abtrieb ist sowohl für den Elektroleistungsstrang als auch für den Verbrennerleistungsstrang ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen, mittels welchem verbrennerseitige Drehzahlen (beispielsweise halbierte Motordrehzahl nach Untersetzung mit starrem und/oder variablem Vorgetriebe) im Bereich von oberhalb von 250 U/min [zweihundertfünfzig Umdrehungen pro Minute] bis 3.500 U/min [dreitausendfünfhundert Umdrehungen pro Minute] oder mehr auf erforderliche Drehzahlen von Antriebsrädern, beispielsweise Reifen, von etwa 70 U/min (entspricht etwa 10 km/h [zehn Kilometer pro Stunde] bei einem Reifen mit einem Durchmesser von etwa 75 cm [fünfundsiebzig Zentimeter]) bis etwa 1.500 U/min (entspricht dann etwa 200 km/h) untersetzt werden sollen.
  • Bei den bekannten Hybrid-Antriebssträngen sind üblicherweise separate doppelte Reduzierstufen im Drehmomentfluss vom Verbrennerleistungsstrang und vom Elektroleistungsstrang zum Abtriebgetriebe, beispielsweise umfassend ein Differenzial, hin vorgesehen. Auf diese redundanten Reduzierstufen kann nun verzichtet werden, da sie in einem Planetenwälzgetriebe und einer einzigen vorgeschalteten Stirnradstufe zusammengefasst sind. Dadurch kann jeweils im verbrennungsmotorischen und elektromotorischen Zweig eine Untersetzungsstufe entfallen. Damit ergeben sich weniger Wellen und Lagerungen mit der Folge eines verbesserten Wirkungsgrads. Weiterhin kann zur flexibleren Anbindung der elektrischen Maschine und zur optimalen Dimensionierung aller Stirnradstufen ein zusätzliches Zwischenrad angeordnet werden. Das eingesetzte Planetenwälzgetriebe ist einem Differential (bevorzugt: Stirnraddifferenzial) vorgeschaltet und kann in dieses integriert werden.
  • In einer Ausführungsform weist das Abtriebgetriebe eine Aufnahmewelle auf und eine koaxiale Untersetzungsstufe, bevorzugt ausgeführt als eine oder eine Mehrzahl von Planetenwälzstufen. Die koaxiale Untersetzungsstufe ist damit baulicher Bestandteil des Abtriebgetriebes und bevorzugt ist ein solches Abtriebgetriebe als eine Baueinheit fertigbar und ohne das Erfordernis eines vor dem Einbau in einem Anwendungsfall Wiederauseinandernehmens vormontierbar.
  • In einer Ausführungsform ist eine weitere (koaxiale) Untersetzungsvorstufe vorgesehen, welche eine Zwischenaufnahme für den Elektroleistungsstrang, wobei deren elektrische Maschine als hochdrehend bezeichnet wird, beispielsweise eine Drehzahl von bis zu 18.000 U/min [achtzehntausend Umdrehungen pro Minute] oder sogar 25.000 U/min aufbringt. Dies ist vorteilhaft für ein hohes Drehmoment oder eine beispielsweise geringere radiale Ausdehnung der elektrischen Maschine, also eine hohe Leistungsdichte.
  • Der Elektroleistungsstrang weist damit in jeder der vorgenannten Ausführungsformen kein eigenes oder kein außeraxiales Untersetzungsgetriebe auf. Damit wird zumindest elektroseitig radialer und/oder axialer Bauraum eingespart. Weiterhin entfallen Wellen und Lagerungen, womit der Wirkungsgrad verbessert ist.
  • Durch den Einsatz des integrierten Planetenwälzgetriebes und dem damit verbundenen Abbau der redundanten Strukturen ergeben sich Vorteile hinsichtlich Bauraum und weiterer Integration der einzelnen Getriebeelemente in den Gesamtantrieb.
  • In einer Ausführungsform ist eine erste (linke) Abtriebswelle und eine zweite (rechte) Abtriebswelle) vorgesehen, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, welche von einem Differential miteinander drehzahlgekoppelt voneinander separat ausgebildet sind, beispielsweise für eine selbsttätige Drehzahladaption der Abtriebswellen bei einer Kurvenfahrt.
  • Bei einem Stirnraddifferential und einem Planetenwälzgetriebe nach oben genannter Ausführungsform, welches mit dem einen oder den mehreren Planetenwälzgetrieben in drehmomentübertragender Verkettung angeordnet ist, ist eine (beispielsweise die rechte) der Abtriebswellen durch das Sonnenrad hindurchgeführt und das Hohlrad des Stirnraddifferentials von dem Planetenträger angetrieben. In einer Ausführungsform ist ein solches Stirnraddifferential zwischen mehrere Untersetzungsstufen zwischengeschaltet.
  • In einer Alternativen Ausführungsform ist ein Planetenwälzgetriebe vorgesehen, bei welchem das Sonnenrad oder der Planetenträger das starre Widerlager bildet. Alternativ ist eine drehmomentübertragende Verkettung mehrerer Planetenwälzgetriebe vorgesehen, wobei nur eines der Wälzräder eines der Planetenwälzgetriebe das starre Widerlager bildet.
  • In einer Ausführungsform ist der Planetenträger beidseitig mittels jeweils zumindest eines Rotationslagers abgestützt und das Sonnenrad mittels eines weiteren Rotationslagers abgestützt,
    wobei eines der Rotationslager des Planetenträgers und das weitere Rotationslager des Sonnenrads zueinander axial überlappend angeordnet sind.
  • Der Planetenträger ist beidseitig gelagert, also axial an beiden Seiten des Planetenträgers rotierbar abgestützt, beispielsweise mittels einer angestellten Lagerung, beispielsweise in einer X-Anordnung. Indem das Rotationslager des Sonnenrads und das Rotationslager des Planetenträgers nah beieinander angeordnet sind, ist ein gutes Tragbild erzeugt. Zudem ist eine axiale Überlappung infolge der radialen Ausdehnung des Planetenträgers und des Sonnenrads unkritisch. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die genannten (koaxialen) Rotationslager in einem gemeinsamen Gehäuseteil gehalten, bevorzugt in der zweiten Scheibe gemäß der obigen Beschreibung.
  • Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher der Hybrid-Antriebsstrang ein fünfteiliges Gehäuse umfasst, nämlich:
    • - ein oberes Maschinengehäuse, welches die Lagerung für die Verbrennerwelle aufnimmt und einen Verbrenneranschluss aufweist;
    • - ein Dämpfergehäuse, welches mit dem Verbrenneranschluss des oberen Maschinengehäuses verbunden ist, und wobei das Dämpfergehäuse einen mit der Verbrennerwelle verbundenen Drehschwingungsdämpfer, das starre Verbrennergetriebe und die Eingangsseiten des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars aufnimmt;
    • - ein Primärstufengehäuse, welches das Dämpfergehäuse axial abschließt;
    • - ein unteres Maschinengehäuse, welches das abtriebseitige Kegelscheibenpaar aufnimmt; und
    • - ein Generator-Getriebe-Gehäuse, welches das Abtriebgetriebe aufnimmt, sowie zumindest die Lagerung des ersten Generatorrads aufnimmt.
  • Das Verbrennergetriebe wird oftmals unabhängig von der konkreten Ausführungsform als Primärstufe bezeichnet.
  • Das obere Maschinengehäuse und das untere Maschinengehäuse sind Bestandteil einer, beispielsweise konventionellen, Verbrennungskraftmaschine und weisen lediglich zusätzliche Aufnahmen für die notwendigen Lager auf. Diese Aufnahmen sind einstückig mit dem jeweiligen Maschinengehäuse gebildet oder werden nachträglich angebracht, beispielsweise angegossen, geschweißt oder geschraubt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das obere Maschinengehäuse und das untere Maschinengehäuse bereits miteinander montiert, bevor weitere Komponenten des Verbrennerleistungsstrangs montiert werden. Zur genaueren Erläuterung wird auf die nachstehende Beschreibung verwiesen. In einer Ausführungsform umfasst das obere Maschinengehäuse eine Lageraufnahme für zumindest ein Lager der Lagerung des verbrennerseitige Kegelscheibenpaars.
  • In einer Ausführungsform nimmt das Generator-Getriebe-Gehäuse den Generator auf. Alternativ wird der Generator mit einer separaten Einhausung an das Generator-Getriebe-Gehäuse angeflanscht.
  • Das fünfteilige Gehäuse besteht aus den genannten separat gebildeten einzelnen Gehäusen. Die Gehäuse wird bevorzugt mittels Verschrauben miteinander verbunden. Das fünfteilige Gehäuse bildet bevorzugt eine gemeinsam eingehauste Kammer, welche gegenüber der Umgebung abgedichtet ist und sind nicht untereinander beziehungsweise gegeneinander abgedichtet. Der Brennraum und der Sumpf beziehungsweise Kurbelraum der Verbrennungskraftmaschine ist aber gegenüber dem übrigen Teil des Verbrennerleistungsstrangs und des Abtriebs abgedichtet.
  • Jede einzelne oder einige der Gehäusekomponenten sind in einer Ausführungsform einteilig ausgeführt, sodass die Anzahl der Gehäuse und die Anzahl der Montageschritte möglichst gering gehalten ist.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Drehschwingungsdämpfer ein Zweimassenschwungrad und/oder ein Fliehkraftpendel.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Dämpfergehäuse eine erste Trennkupplung, bevorzugt direkt anschließend an die (erste) Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes, beispielsweise zwischen dem eingangsseitigen Verbrennerrad des Verbrennergetriebes und dem verbrennerseitigen Kegelscheibenpaar.
  • In einer Ausführungsform weist das Primärstufengehäuse für jede Welle jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch welche hindurch eine jeweilige Wellenmutter oder ein sonstiges axiales Sicherungselement und/oder axiales Vorspannelement hindurchführbar ist. Bevorzugt ist ein Lager der Lagerung einer der Wellen des Verbrennergetriebes in dem Primärstufengehäuse vormontierbar.
  • In einer Ausführungsform nimmt das untere Maschinengehäuse zumindest eine der Abtriebswellen, beziehungsweise zumindest ein Lager der Lagerung der Abtriebswelle, auf. Zusätzlich oder alternativ nimmt das untere Maschinengehäuse eine Gehäuseabdichtung, bevorzugt in einem separaten Deckelelement, auf, welches den, bevorzugt als Nassraum ausgebildeten, Getrieberaum des Hybrid-Antriebsstrangs nach außen abdichtet, beispielsweise hin zu einem Kardan-Gelenk, bevorzugt einem Gleichlaufgelenk.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Montageverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wobei das Montageverfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
    • a.1 die Verbrennungskraftmaschine wird in dem oberen Maschinengehäuse und in dem unteren Maschinengehäuse vormontiert, wobei die beiden Maschinengehäuse einen Gehäusetunnel ausbilden;
    • a.2 das Umschlingungsgetriebe wird in dem Dämpfergehäuse montiert;
    • b. das in dem Dämpfergehäuse montierte Umschlingungsgetriebe wird in den Gehäusetunnel eingebracht, wobei das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar mit einem Radialversatz zu einer verbrennerseitigen Getriebeachse eingeführt und anschließend in die Endposition überführt wird;
    • c.1 ein generatorwellenseitiges Wälzlager des abtriebseitigen Kegelscheibenpaars und ein Abtriebsrad wird auf der Ausgangsseite aufgebracht;
    • c.2 ein zweites Generatorrad des Generatorgetriebes des Generators wird auf der Eingangsseite aufgebracht;
    • c.3 das Dämpfergehäuse wird mit dem oberen Maschinengehäuse verbunden;
    • d.1 bevor oder nachdem das Generator-Getriebe-Gehäuse mit dem oberen Maschinengehäuse verbunden worden ist, werden der Generator und das Abtriebgetriebe in dem Generator-Getriebe-Gehäuse montiert;
    • d.2 das erste Generatorrad des starren Generatorgetriebes wird auf der Generatorwelle montiert;
    • d.3 in dem unteren Maschinengehäuse wird die zumindest eine Abtriebswelle mit einer Hohlwelle umfassend ein Getriebeeingangsrad, ein Verbrenneraufnahmerad und ein Elektroaufnahmerad eingebaut;
    • e. das Primärstufengehäuse wird mit dem Dämpfergehäuse verbunden;
    • f. die Wellenmuttern werden durch die jeweilige Durchgangsöffnung des Primärstufengehäuses geführt und auf den Wellen des Verbrennergetriebes angezogen; und
    • g. die Durchgangsöffnungen des Primärstufengehäuses werden dichtend verschlossen.
  • Die Schritte mit dem gleichen Buchstaben und unterschiedlichen Ordinalzahlen sind separat voneinander gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge ausführbar. Im Übrigen ist die alphabetische Reihenfolge der Schritte einzuhalten, sofern nicht explizit auf eine alternative Reihenfolge hingewiesen wird. Die genannten Schritte stellen in einer Ausführungsform lediglich einen Auszug jener Schritte dar, welche sich vom bisherigen abheben. Insbesondere sind nicht alle Vormontageschritte und keine Details der Montage der Baueinheiten beschrieben, auch wenn die Baueinheiten selbst nicht dem Stand der Technik zuzurechnen sind.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird in Schritt a.1 bereits der Drehschwingungsdämpfer auf der Verbrennerwelle zentriert und befestigt, beispielsweise verschraubt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird in Schritt a.2 eine erste Trennkupplung in dem Dämpfergehäuse mit der ersten Eingangsseite des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars verbunden. Zusätzlich oder alternativ wird in Schritt a.2 das Verbrennergetriebe in dem Dämpfergehäuse montiert.
  • In Schritt b. wird das in dem Dämpfergehäuse montierte Umschlingungsgetriebe in den Gehäusetunnel eingebracht. Die Platzverhältnisse sind hier in der Regel beengt und die Wellen des Umschlingungsgetriebes müssen in die Lagersitze des (Gesamt-) Gehäuses, beispielsweise in dem oberen Maschinengehäuse und/oder in dem unteren Maschinengehäuse, eingefädelt werden. Bevorzugt sind die Lager der Eingangsseite, insbesondere das nicht im Dämpfergehäuse montierte generatorwellenseitige Lager, bereits vormontiert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird in Schritt c.1 axial zwischen dem generatorwellenseitigen Wälzlager des abtriebseitigen Kegelscheibenpaars und dem Abtriebsrad eine zweite Trennkupplung, beispielsweise eine Wedge-Clutch, angeordnet. Bevorzugt ist die zweite Trennkupplung axial zwischen einem verbrennergetriebeseitigen Lager der Eingangsseite und einem umschlingungsgetriebeseitigen Lager des Verbrennergetriebes angeordnet, beispielsweise in axialer Überlappung mit dem Drehschwingungsdämpfer der Verbrennerwelle.
  • Bei einer Ausführungsform ist es vorteilhaft, zunächst das Dämpfergehäuse nicht mit dem oberen Maschinengehäuse zu verbinden bis nicht alle Komponenten in den Gehäusetunnel eingebracht sind. In einer Ausführungsform wird aber Schritt c.3 das Dämpfergehäuse unmittelbar nach Schritt b. mit dem oberen Maschinengehäuse zu verbinden.
  • Bei einer Ausführungsform ist es vorteilhaft, zunächst das Generator-Getriebe-Gehäuse in Schritt d.1 mit dem oberen Maschinengehäuse zu verbinden, bevor der Generator und das Abtriebgetriebe in dem Generator-Getriebe-Gehäuse montiert sind. Alternativ werden das der Generator und/oder das Abtriebgetriebe mit dem Generator-Getriebe-Gehäuse vormontiert, bevor Generator-Getriebe-Gehäuse in Schritt d.1 mit dem oberen Maschinengehäuse verbunden wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das Generator-Getriebe-Gehäuse in einer Ausführungsform bestehend aus zwei Teilgehäusen, nämlich einem Generator-Gehäuseteil und einem Getriebe-Gehäuseteil, bereits miteinandervormontiert sind oder erst später miteinander montiert werden, respektive nur mittelbar über zumindest eine weitere Gehäusekomponente des Gesamtgehäuses miteinander verbunden sind.
  • Bei einer Ausführungsform wird die Lagerbrücke an dem Generator-Getriebe-Gehäuse montiert, nachdem in Schritt d.2 das erste Generatorrad des starren Generatorgetriebes auf der Generatorwelle montiert worden ist. Alternativ ist das erste Generatorrad in der Lagerbrücke vormontiert und anschließend wird das erste Generatorrad als Baueinheit mit der Lagerbrücke an dem Generator-Getriebe-Gehäuse montiert.
  • Bei einer Ausführungsform ist die in Schritt d.3 in dem unteren Maschinengehäuse montierte Hohlwelle mit einzig einem Festlager eingebaut. Eine zweite Abstützung erfolgt über einen Gehäusedeckel des Getriebe-Gehäuses, beispielsweise der oben genannten zweiten Scheibe, welche nach Abschluss von Schritt d.1 mit dem Generator-Getriebe-Gehäuse verbunden worden ist.
  • Um das Umschlingungsgetriebe in einem möglichst vollständigen Zustand, zumindest mit aufgezogenem Umschlingmittel, montieren zu können, ist hier vorgeschlagen, dass die Lageraufnahme für das generatorwellenseitige Wälzlager des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars einen Durchmesser aufweist, welcher einen radialen Versatz des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars zu der verbrennerseitigen Getriebeachse in einem notwendigen Ausmaß ermöglicht. Beispielsweise ist aufgrund von der Außenkontur des oberen Maschinengehäuses das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar nicht rein axial einführbar, sondern muss zunächst oder zumindest über einen axialen Teilabschnitt, radial versetzt werden. Die Getriebeachse ist die Rotationsachse des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars im betriebsbereiten Endzustand des Verbrennerleistungsstrangs.
  • Die genannte Lageraufnahme ist bei einer Ausführungsform axial derart kurz gestaltet, dass das generatorseitige Wälzlager des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars bereits vormontiert werden kann und in dem axialen Bereich der notwendigen radialen Verlagerung des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars mit der genannten Lageraufnahme nicht axial überlappt, also nicht kollidiert.
  • Die genannte Lageraufnahme ist bevorzugt Bestandteil des oberen Maschinengehäuses, welches zusammen mit dem unteren Maschinengehäuse einen Gehäusetunnel bildet, welcher zumindest das Umschlingungsgetriebe einhaust. Das Generator-Getriebe-Gehäuse schließt diese Einhausung generatorseitig (nach obiger Betrachtungsrichtung links) und das Dämpfergehäuse beziehungsweise letztlich das Primärstufengehäuse schließt diese Einhausung gegenüberliegend (nach obiger Betrachtungsrichtung rechts) ab.
  • Das hier aufgezeigte Montageverfahren erlaubt eine beherrschbare Ausführung mit geringer Fehleranfälligkeit und zugleich einen sehr kompakten Aufbau des Verbrennerleistungsstrangs und damit des gesamten Hybrid-Antriebsstrangs.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
    • 1: ein Hybrid-Antriebstrang in einem Kraftfahrzeug;
    • 2: ein Hybrid-Antriebstrang im Schnitt;
    • 3: ein Ausschnitt des Verbrennerleistungsstrangs nach 2; und
    • 4: Ein Flussdiagramm eines Montageverfahrens.
  • In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 77 von oben gezeigt, wobei am Fahrzeugheck in einem Ausbruch die Struktur eines Hybrid-Antriebsstrangs 1 mit einem Verbrennerleistungsstrang 2, einem Elektroleistungsstrang 3 und einem Abtrieb 60 zu erkennen ist. Der gezeigte Hybrid-Antriebsstrang 1 zeigt lediglich die funktionale Verschaltung der Komponenten des Hybrid-Antriebsstrangs 1 und gibt keine Information über die tatsächliche konstruktive Verschachtelung der Komponenten wieder. Eine vorteilhafte Ausführungsform einer möglichen konstruktiven Verschachtelung der Komponenten des Hybrid-Antriebsstrangs 1 ist in 2 wiedergegeben und insofern wird auf die dortige Beschreibung verwiesen.
  • Der Abtrieb 60 ist zur Drehmomentübertragung um eine Abtriebsachse 85 an ein linkes Antriebsrad 78 mittels einer linken Abtriebswelle 4 und ein rechtes Antriebsrad 79 mittels einer rechten Abtriebswelle 5 eingerichtet. Die Bezeichnung links und rechts ist hier auf die übliche Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs 77 gewählt, wobei hier also die Fahrerkabine 80 bezogen auf die Längsachse 81 vor dem Hybrid-Antriebsstrang 1 und vor der Fahrerkabine 80 an einer Vorderachse 87 ein linkes Vorderrad 88 und ein rechtes Vorderrad 89 angeordnet sind. Die linke Abtriebswelle 4 und die rechte Abtriebswelle 5 sind mittels eines Abtriebgetriebes 6 mit einer Rotorwelle 8 einer elektrischen Maschine 7, beispielsweise die Haupt-Fahrtantriebsmaschine, und mittels eines Verbrenner-Abtriebsrads 69 mit einer Verbrennungskraftmaschine 9 und mit einem Generator 11 drehmomentübertragend verbunden. Beispielsweise umfasst das Abtriebgetriebe 6 ein Differential, sodass ein Drehmoment beziehungsweise eine Drehzahl abhängig von dem aktuellen Bedarf des linken Antriebsrads 78 und des rechten Antriebsrads 79 auf die linke Abtriebswelle 4 und die rechte Abtriebswelle 5 verteilbar ist.
  • Der Elektroleistungsstrang 3 wird hier nicht näher erläutert. Es umfasst eine elektrische Maschine 7, welche über ihre Rotorwelle 8 ein Drehmoment um die Elektroachse 84 abgeben und/oder aufnehmen kann. Das Drehmoment wird über ein Elektrogetriebe, welches in der dargestellten Ausführungsform lediglich ein als Stirnrad ausgeführtes Elektro-Abtriebsrad 74 umfasst, mittels eines Elektro-Aufnahmerads 62 an den Abtrieb 60 abgegeben beziehungsweise umgekehrt von dort aufgenommen. Die elektrische Energiequelle beziehungsweise der elektrische Energiespeicher ist hier nicht gezeigt, aber beispielsweise ist ein Lithium-Akkumulator und/oder ein Inverter mit einer direkten elektrischen Verbindung zu dem Generator 11 des Verbrennerleistungsstrangs 2 vorgesehen.
  • Der Verbrennerleistungsstrang 2 umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 9 mit einer Verbrennerwelle 10, mittels welcher ein Drehmoment um eine Verbrennerachse 82 abgebbar und aufnehmbar ist. Weiterhin ist ein Generator 11 mit einer Generatorwelle 12 umfasst, mittels welcher ein Drehmoment um eine Generatorachse 83 abgebbar und aufnehmbar ist. Sowohl die Verbrennungskraftmaschine 9 mittels einer ersten Eingangsseite 21 als auch der Generator 11 sind mittels einer zweiten Eingangsseite 22 um eine gemeinsame eingangsseitige Getriebeachse 68 mit einem Umschlingungsgetriebe 13 drehmomentübertragend verbunden. Das von dem Umschlingungsgetriebe 13 aufgenommene Drehmoment wird über die ausgangsseitige Getriebeachse 86 des Umschlingungsgetriebes 13 an ein Verbrenner-Abtriebsrad 69 auf ein Verbrenner-Aufnahmerad 61 des Abtriebs 60 übertragen und umgekehrt ein Drehmoment des Abtriebs 60 darüber auf das Umschlingungsgetriebe 13 übertragen. Hier sind also das Verbrenner-Aufnahmerad 61 und das Elektro-Aufnahmerad 62 des Abtriebs (optional) separat ausgebildet.
  • Ein Drehmomentübertragung von dem Verbrennerleistungsstrang 2 auf den Abtrieb 60 ist mittels einer (zweiten) Trennkupplung 24 unterbrechbar, sodass beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine 9 mit dem Generator 11 drehmomentübertragend verbunden zum Aufladen eines Energiespeichers (nicht dargestellt) unabhängig von einer Fahrgeschwindigkeit und unabhängig von einem Drehmomentbedarf mit einer beliebigen, bevorzugt leistungsoptimalen, Drehzahl betreibbar ist. Zudem ist die (zweite) Trennkupplung 24 derart nah an dem Abtrieb 60 angeordnet, dass lediglich das Verbrenner-Abtriebsrad 69 des Verbrennerleistungsstrangs 2 bei einer Drehzahl an dem Verbrenner-Aufnahmerad 61 des Abtriebs 60 als träge Masse mitrotiert. Der Wirkungsgrad für ein rein elektrisches Fahren mit dem Elektroantriebsstrang 3 als einzigen Antrieb ist damit sehr hoch.
  • Intern in dem Verbrennerleistungsstrang 2 ist weiterhin eine (erste) Trennkupplung 23 vorgesehen, welche die erste Eingangsseite 21 des Umschlingungsgetriebes 13 von einer Drehmomentübertragung zwischen dem Umschlingungsgetriebe 13 und der Verbrennungskraftmaschine 9 schaltbar unterbrechbar ist. Somit ist beispielsweise ein rein elektrisches Fahren mit der (großen) elektrische Maschine 7 des Elektroleistungsstrangs 3 und zusätzlich dem (Motor-) Generator 11 des Verbrennerleistungsstrangs 2 möglich. Die Verbrennungskraftmaschine 9 kann dann ruhen.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 9 weist hier (optional) in axialer Verlängerung ihrer Verbrennerachse 82 einen Drehschwingungsdämpfer 52 auf. Die (drehschwingungsentkoppelte Verlängerung der) Verbrennerwelle 10 ist über ein (hier optional als einstufiges Stirnradgetriebe ausgeführtes) Verbrennergetriebe 20 mit der ersten (verbrennerseitigen) Eingangsseite 21 des Umschlingungsgetriebes 13 drehmomentübertragend verbunden. Das hier gezeigte Verbrennergetriebe 20 umfasst ein erstes (verbrennerseitiges) Verbrennerstirnrad 75 und ein zweites (getriebeseitiges) Verbrennerstirnrad 76.
  • Der Generator 11 weist hier (optional) in axialer Verlängerung seiner Generatorachse 83 ein erstes Generatorrad 27 eines (hier optional als einstufiges Stirnradgetriebe ausgeführten) Generatorgetriebes 53 auf, welches über ein zweites Generatorrad 28 mit der zweiten (generatorseitigen) Eingangsseite 21 des Umschlingungsgetriebes 13 drehmomentübertragend verbunden ist. Der Generator 11 und die Verbrennungskraftmaschine 9 sind hier derart angeordnet, dass ihre Wellen 10, 12 in gleiche axiale Richtung 19 zeigen.
  • In 2 ist ein Hybrid-Antriebsstrang 1 in gleicher Konfiguration wie in 1 gezeigt, wobei hier konstruktive Details und die Verschachtelung der Komponenten in einer ebenen Schnittansicht dargestellt sind. Zum funktionalen Zusammenhang wird daher auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Der Hybrid-Antriebsstrang 1 unterteilt sich in den Verbrennerleistungsstrang 2, welcher einen Gehäusetunnel 59 umfasst, den Elektroleistungsstrang 3 und den Abtrieb 60, welche jeweils mit einer gestrichelten Linie zueinander abgegrenzt sind. Der Gehäusetunnel 59 ist innerhalb des Verbrennerleistungsstrangs 2 zur Aufnahme des Umschlingungsgetriebes 13 gebildet und mit der gestrichelten Linie zum Abtrieb 60 und mit einer strich-doppel-punktierten Linie zum übrigen Teil des Verbrennerleistungsstrangs 2 abgegrenzt.
  • Das Umschlingungsgetriebe 13 umfasst ein verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar 14 und ein abtriebseitiges Kegelscheibenpaar 15, welche mittels eines Umschlingmittels 16 mit stufenlos veränderbarer Übersetzung miteinander drehmomentübertragend verbunden sind. Das Umschlingmittel 16, von welchem hier nur bei dem abtriebseitigen Kegelscheibenpaar 15 pars-pro-toto ein Wiegedruckstück einer Wiegedruckstück-Kette gezeigt ist, wird zwischen der verbrennerseitige Wegscheibe 17 und einer korrespondierenden verbrennerseitigen (axial) starren Kegelscheibe 65 auf einem Wirkkreis eingeklemmt und ebenso zwischen einer abtriebseitigen Wegscheibe 18 und einer korrespondierenden abtriebseitigen (axial) starren Kegelscheibe 66 eingeklemmt. Über die Klemmung des Umschlingmittels 16 wird das Drehmoment übertragen. Die Kegelscheibenpaare 14, 15 sind unterhalb der jeweiligen Getriebeachse 68, 86 im Overdrive, also mit dem maximalen Übersetzungsverhältnis von Verbrennungskraftmaschine 9 hin zu dem Abtrieb 60, und oberhalb der jeweiligen Getriebeachse 68, 86 im Underdrive, also mit dem maximalen Untersetzungsverhältnis von Verbrennungskraftmaschine 9 hin zu dem Abtrieb 60, dargestellt, sodass in der Darstellung die beiden Extremstellungen der Wegscheiben 17, 18 gezeigt sind. Dies entspricht selbstverständlich nicht einem realen Zustand.
  • Die verbrennerseitige Wegscheibe 17 wird hier mittels eines Einfachzylinders 26 (direkt) aktuiert. Die abtriebseitige Wegscheibe 18 wird hier mittels eines Tandemzylinders 25 (direkt) aktuiert. Dadurch wird abtriebseitig radialer Bauraum gewonnen, sodass der Verbrennerleistungsstrang 2 insgesamt radial näher an die zweite Abtriebswelle 5 herangerückt werden kann. Deutlich wird der Bauraumgewinn im Vergleich zu dem Wandverlauf des oberen Maschinengehäuses 46 bei dem Einfachzylinders 26, welcher einen Knick nach radial außen (hier in der Darstellung nach oben, hin zu der Verbrennungskraftmaschine 9) aufweist, sodass der Einfachzylinder 26 mit seinen radial deutlich größeren Abmessungen als die verbrennerseitige Wegscheibe 17 aufgenommen werden kann. Zur Montage des Umschlingungsgetriebes 13 wird auf die nachfolgende Beschreibung bezüglich 3, welche einen Ausschnitt des Verbrennerleistungsstrangs 2 gemäß 2 zeigt, verwiesen.
  • Der Generator 11 ist von einem Generator-Gehäuseteil 72 aufgenommen, hier an dieses angeflanscht. Das Abtriebgetriebe 6 ist in einem Getriebe-Gehäuseteil 73 aufgenommen. Das Generator-Gehäuseteil 72 und das Getriebe-Gehäuseteil 73 bilden das Getriebe-Generator-Gehäuse, welches hier (optional) einstückig ausgebildet ist. In der Darstellung oberhalb des Gehäusetunnels 59 ist ein Ausschnitt des oberen Maschinengehäuses 46 zu sehen, welches die Verbrenner-Lagerung 48 für die Verbrennerwelle 10 aufnimmt und einen Verbrenneranschluss 50 zum Anflanschen eines Dämpfergehäuses 51 aufweist. Das Dämpfergehäuse 51 nimmt in axialer Verlängerung der Verbrennerachse 82 den Drehschwingungsdämpfer 52 und parallel dazu versetzt um die verbrennerseitige Getriebeachse 68 des Umschlingungsgetriebes 13 ein (hier optional als Festlager ausgeführtes) weiteres Wälzlager (hier nicht bezeichnet) für die (hier als direkte Eingangswelle ausgeführte) erste Eingangsseite 21 des Umschlingungsgetriebes 13 auf. Weiterhin nimmt das Dämpfergehäuse 51 hier (optional) eine erste (hier optional als Wedge-Clutch ausgeführte) Trennkupplung 23 auf. Das Dämpfergehäuse 51 weist hier (optional) weiterhin einen axialen Wandungsabschnitt auf, welcher sich über eine Lageraufnahmewand hinauserstreckt, welcher das Verbrennergetriebe 20 aufnimmt und dort einen Anschluss für das Primärstufengehäuse 54 bildet. Dies ist beispielsweise auch umgekehrt ausführbar, also dass der axiale Wandungsabschnitt von dem Primärstufengehäuse 54 gebildet ist. Das Verbrennergetriebe 20 ist hier einstufig ausgeführt und das erste Getriebe bei der Verbrennungskraftmaschine 9 und wird daher oftmals als Primärstufe bezeichnet, woraus sich der Name für die betreffende Gehäusekomponente 54 ergibt. Das Verbrennergetriebe 20 umfasst das erste (verbrennerseitige) Verbrennerrad 75 und das zweite (generatorseitige) Verbrennerrad 76. Das erste Verbrennerrad 75 ist in axialer Verlängerung der Verbrennerwelle 10 angeordnet und bildet das axial letzte drehmomentübertragende Bauteil in der Verlängerung der Verbrennerwelle 10. Das zweite Verbrennerrad 76 ist mit der verbrennerseitigen Getriebeachse 68 des Umschlingungsgetriebes 13 fluchtend angeordnet und hier (optional) mittels der ersten Trennkupplung 23 abtrennbar, sodass bei einer Unterbrechung der Drehmomentübertragung mittels der ersten Trennkupplung 23 das gesamte Verbrennergetriebe 20 nicht mitgeschleppt wird. Das erste Verbrennerrad 75 ist auf einer ersten Welle 70 des Verbrennergetriebes 20 angeordnet, deren Lagerung (hier nicht einzeln bezeichnet, aber als Fest-Los-Lagerung erkennbar) mittels einer ersten Wellenmutter 57 verspannbar ist, wobei die erste Wellenmutter 57 durch eine erste Durchgangsöffnung 55 in dem Primärstufengehäuse 54 hindurchführbar ist. Das zweite Verbrennerrad 76 ist auf einer zweiten Welle 71 des Verbrennergetriebes 20 angeordnet, deren Lagerung (hier nicht einzeln bezeichnet, aber als Fest-Los-Lagerung erkennbar) mittels einer zweiten Wellenmutter 58 verspannbar ist, wobei die zweite Wellenmutter 58 durch eine zweite Durchgangsöffnung 56 in dem Primärstufengehäuse 54 hindurchführbar ist. Hier sind mittels jeweiliger Deckel die erste Durchgangsöffnung 55 und die zweite Durchgangsöffnung 56 verschlossen.
  • Die Generatorwelle 12 ist direkt mit einem ersten (generatorseitigen) Generatorrad 27 eines Generatorgetriebes 53 verbunden. Das erste Generatorrad 27 ist mittels einer Generatorrad-Lagerung 49 beidseitig abgestützt, nämlich darstellungsgemäß links von einem axial-generatorseitigen Stützlager 29, hier als Festlager ausgeführt, und rechts von einem axial-außenseitigen Stützlager 30, hier als Loslager ausgeführt. Das axial-außenseitige Stützlager 30 ist von einer Lagerbrücke 31 gehalten, welche mit dem Generator-Gehäuseteil 72 des Generators 11 verbunden, hier verschraubt, ist. Somit ergibt sich eine geringe Biegeverformung der das erste Generatorrad 27 tragenden Welle (hier nicht bezeichnet), welche hier eine axiale Verlängerung der Generatorwelle 12 darstellt. Damit ergibt sich ein gutes Tragbild zu dem korrespondierenden zweiten Generatorrad 28, welches hier in axialer Verlängerung beziehungsweise sogar einstückig mit der als (zweite) Eingangswelle ausgeführten (zweiten) Eingangsseite 22 verbunden ist.
  • Die (abtriebseitige) Ausgangsseite 92 des Umschlingungsgetriebes 13, welche hier als Ausgangswelle ausgeführt ist, ist darstellungsgemäß links endseitig mittels eines zusätzlichen Pilotlagers 32 auf einem Zapfen 33 abgestützt, und zwar hier zusätzlich zu einer Fest-Los-Lagerung (nicht bezeichnet) der Ausgangsseite 92. Die genannte Fest-Los-Lagerung der Ausgangsseite 92 umfasst ein abtriebseitiges Wälzlager 64, hier (optional) als Loslager mit Zylinderrollen ausgeführt, welches axial auf der Seite hin zu dem Generator 11, also generatorwellenseitig, in einem unteren Maschinengehäuse 47 gehalten ist. Das untere Maschinengehäuse 47 und das obere Maschinengehäuse 46 bilden den Gehäusetunnel 59, also lassen einen Raum frei, wobei diese beiden Gehäusekomponenten 46, 47 bevorzugt bereits miteinander verbunden sind, bevor das Umschlingungsgetriebe 13 in den Gehäusetunnel 59 eingebracht wird; das untere Maschinengehäuse 47 und das obere Maschinengehäuse 46 bilden nämlich bevorzugt Bestandteile einer betriebsfertig vorgefertigten Verbrennungskraftmaschine 9.
  • Zwischen dem abtriebseitigen Wälzlager 64 des Umschlingungsgetriebes 13 und dem Verbrenner-Abtriebsrad 69 ist eine zweite Trennkupplung 24 angeordnet, welche hier (optional) zum formschlüssigen Eingriff in das rotierbar auf der Ausgangsseite 92 des Umschlingungsgetriebes 13 gelagerte Verbrenner-Abtriebsrad 69 eingerichtet ist.
  • Der Zapfen 33 des Pilotlagers 32 ist, hier (optional) einstückig, mit einer ersten Scheibe 34 verbunden. Die erste Scheibe 34 ist wiederum mit einer zweiten Scheibe 35 verbunden, wobei die zweite Scheibe 35 das Getriebe-Gehäuseteil 73 abschließt. Die zweite Scheibe 35 hat hier (optional) die Aufgabe, ein erstes Rotationslager 36 und ein drittes Rotationslager 38 aufzunehmen. Das erste Rotationslager 36 stützt einen Planetenträger 43 und das dritte Rotationslager 38 eine hier als Hohlwelle 45 ausgeführte Getriebeeingangswelle des Abtriebgetriebes 6. Die zweite Scheibe 35 ist zwischen dem Getriebe-Gehäuseteil 73 und der ersten Scheibe 34 axial formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten.
  • Das Abtriebgetriebe 6 ist hier nicht weiter im Detail dargestellt. Es umfasst ein Differential (nicht bezeichnet) für die linke Abtriebswelle 4 und die rechte Abtriebswelle 5 (die Ansicht ist in dieser Darstellung gegenüber der Darstellung in 1 gedreht oder gespiegelt) und eine Untersetzungsstufe 40, welche als Planetenwälzgetriebe 41 ausgeführt ist. Das Planetenwälzgetriebe 41 umfasst ein das starre Widerlager bildende Hohlrad 42, welches an dem Getriebe-Gehäuseteil 73 drehmoment-abgestützt ist, einen Planetenträger 43 mit (nicht bezeichneten) Planetenrädern, und ein Sonnenrad 44, welches mit der die Getriebeeingangswelle des Abtriebgetriebes 6 bildenden Hohlwelle 45 verbunden ist. Das Planetenwälzgetriebe 41, sowie hier das Differential, ist innerhalb des Getriebe-Gehäuseteils 73 beidseitig abgestützt, nämlich (darstellungsgemäß rechts) mittels des ersten Rotationslagers 36 und (darstellungsgemäß links) mittels des zweiten Rotationslagers 37. Die Hohlwelle 45 mit dem Sonnenrad 44 ist in axialer Überlappung mit dem ersten Rotationslager 36 mittels des dritten Rotationslager 38, hier (optional) ein Loslager, im Getriebe-Gehäuseteil 73 abgestützt und mittels eines vierten Rotationslagers 39, hier (optional) ein Festlager, an dem unteren Maschinengehäuse 47 abgestützt.
  • In 3 ist ein Ausschnitt des Verbrennerleistungsstrangs 2 wie in 2 gezeigt dargestellt. Es wird insofern auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Hierbei ist zu erkennen, dass der Gehäusetunnel 59 in der Darstellung oben von einer Störkontur 90 begrenzt ist. Daraus folgt, dass das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar 14 über einen Axialversatz 91 während der Montage zumindest mit einem Radialversatz 67 eingebracht werden muss. Die Lageraufnahme (hier nicht bezeichnet) für das generatorwellenseitige Wälzlager 63 der Verbrennerseite des Umschlingungsgetriebes 13 muss im Bereich des Axialversatzes 91 während der Montage in das generatorwellenseitige Ende der (zweiten) Ausgangsseite 22 eingefädelt werden. Daher muss die Differenz zwischen der genannten Lageraufnahme und der (zweiten) Eingangswelle mindestens dem Radialversatz 67 entsprechen, darf also nicht kleiner sein.
  • In 4 ist ein Flussdiagramm des Montageverfahrens für einen solchen Hybrid-Antriebsstrang 1 dargestellt. Es wird insoweit auf die Beschreibung und den zugehörigen Anspruch verwiesen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Schritt d.2 anschließend an Schritt b. oder anschließend an Schritt c. und vor, gleichzeitig mit oder nach Schritt d.1 ausführbar ist. Die Schritte a.1 bis a.4 sind ebenfalls nacheinander oder gleichzeitig ausführbar. Im Übrigen müssen zeilenweise, also alphabetisch, die Schritte abgeschlossen sein, bevor ein Schritt der nächsten Zeile ausgeführt werden kann. Das Montageverfahren enthält weitere Details, welche hier nicht dargestellt oder erläutert sind, welche entweder dem Stand der Technik entsprechen oder fachmännisch ergänzt werden können.
  • Hier ist ein Hybrid-Antriebsstrang in einer in einem Kraftfahrzeug einsetzbaren kompakten und einfach montierbaren Konfiguration vorgeschlagen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybrid-Antriebsstrang
    2
    Verbrennerleistungsstrang
    3
    Elektroleistungsstrang
    4
    linke Abtriebswelle
    5
    rechte Abtriebswelle
    6
    Abtriebgetriebe
    7
    elektrische Maschine
    8
    Rotorwelle
    9
    Verbrennungskraftmaschine
    10
    Verbrennerwelle
    11
    Generator
    12
    Generatorwelle
    13
    Umschlingungsgetriebe
    14
    verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar
    15
    abtriebseitiges Kegelscheibenpaar
    16
    Umschlingmittel
    17
    verbrennerseitige Wegscheibe
    18
    abtriebseitige Wegscheibe
    19
    axiale Richtung
    20
    Verbrennergetriebe
    21
    erste Eingangsseite
    22
    zweite Eingangsseite
    23
    erste Trennkupplung
    24
    zweite Trennkupplung
    25
    Tandemzylinder
    26
    Einfachzylinder
    27
    erstes Generatorrad
    28
    zweites Generatorrad
    29
    axial-generatorseitiges Stützlager
    30
    axial-außenseitiges Stützlager
    31
    Lagerbrücke
    32
    Pilotlager
    33
    Zapfen
    34
    erste Scheibe
    35
    zweite Scheibe
    36
    erstes Rotationslager
    37
    zweites Rotationslager
    38
    drittes Rotationslager
    39
    viertes Rotationslager
    40
    Untersetzungsstufe
    41
    Planetenwälzgetriebe
    42
    Hohlrad
    43
    Planetenträger
    44
    Sonnenrad
    45
    Hohlwelle
    46
    oberes Maschinengehäuse
    47
    unteres Maschinengehäuse
    48
    Verbrenner-Lagerung
    49
    Generatorrad-Lagerung
    50
    Verbrenneranschluss
    51
    Dämpfergehäuse
    52
    Drehschwingungsdämpfer
    53
    Generatorgetriebe
    54
    Primärstufengehäuse
    55
    erste Durchgangsöffnung
    56
    zweite Durchgangsöffnung
    57
    erste Wellenmutter
    58
    zweite Wellenmutter
    59
    Gehäusetunnel
    60
    Abtrieb
    61
    Verbrenner-Aufnahmerad
    62
    Elektro-Aufnahmerad
    63
    verbrennerseitiges Wälzlager (generatorwellenseitig)
    64
    abtriebseitiges Wälzlager (generatorwellenseitig)
    65
    verbrennerseitige starre Kegelscheibe
    66
    abtriebseitige starre Kegelscheibe
    67
    Radialversatz
    68
    eingangsseitige Getriebeachse des Umschlingungsgetriebes
    69
    Verbrenner-Abtriebsrad
    70
    erste Welle des Verbrennergetriebes
    71
    zweite Welle des Verbrennergetriebes
    72
    Generator-Gehäuseteil
    73
    Getriebe-Gehäuseteil
    74
    Elektro-Abtriebsrad
    75
    erstes Verbrennerstirnrad
    76
    zweites Verbrennerstirnrad
    77
    Kraftfahrzeug
    78
    linkes Antriebsrad
    79
    rechtes Antriebsrad
    80
    Fahrerkabine
    81
    Längsachse
    82
    Verbrennerachse
    83
    Generatorachse
    84
    Elektroachse
    85
    Abtriebsachse
    86
    ausgangsseitige Getriebeachse des Umschlingungsgetriebes
    87
    Vorderachse
    88
    linkes Vorderrad
    89
    rechtes Vorderrad
    90
    Störkontur
    91
    Axialversatz
    92
    Ausgangsseite

Claims (9)

  1. Hybrid-Antriebsstrang (1) mit einem Verbrennerleistungsstrang (2) und mit einem Elektroleistungsstrang (3), beide Leistungsstränge (2,3) zum bedarfsgerechten Bereitstellen eines Drehmoments an zumindest eine Abtriebswelle (4,5), wobei der Hybrid-Antriebsstrang (1) weiterhin ein drehmomentübertragend mit der zumindest einen Abtriebswelle (4,5) verbundenes Abtriebgetriebe (6) zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Abtriebswelle (4,5) und dem Verbrennerleistungsstrang (2) sowie zwischen der Abtriebswelle (4,5) und dem Elektroleistungsstrang (3) umfasst, wobei der Elektroleistungsstrang (3) zumindest eine elektrische Maschine (7) mit einer Rotorwelle (8) zur Abgabe eines Drehmoments umfasst, und wobei der Verbrennerleistungsstrang (2) zumindest die folgenden Komponenten aufweist: - eine Verbrennungskraftmaschine (9) mit einer Verbrennerwelle (10) zur Abgabe eines Drehmoments; - einen Generator (11) mit einer Generatorwelle (12) zum Umwandeln eines Drehmoments in elektrische Energie; und - ein variables Umschlingungsgetriebe (13), welches dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment der Verbrennerwelle (10) veränderbar zu übersetzen, wobei das Umschlingungsgetriebe (13) ein verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar (14) und ein abtriebseitiges Kegelscheibenpaar (15) umfasst, welche mittels eines Umschlingmittels (16) miteinander variabel drehmomentübertragend verbunden sind und jeweils eine zum Verändern der Übersetzung axial bewegbare Wegscheibe (17,18) umfassen, wobei die Wegscheiben (17,18) der Kegelscheibenpaare (14,15) axial einander gegenüberliegend und die verbrennerseitige Wegscheibe (17) generatorwellenseitig angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das abtriebseitige Kegelscheibenpaar (15) generatorwellenseitig mittels eines Pilotlagers (32) rotierbar abgestützt ist, wobei bevorzugt das Pilotlager (32) auf einem Zapfen (33) abgestützt ist, wobei der Zapfen (33) sich parallel und axial überlappend zu einem Elektro-Aufnahmerad (62) des Abtriebgetriebes (6) erstreckt, wobei besonders bevorzugt der Zapfen (33) an einer ersten Scheibe (34) angeordnet ist, welche mit einer zweiten Scheibe (35) verbunden ist, wobei von der zweiten Scheibe (35) ein erstes Rotationslager (36) des Abtriebgetriebes (6) und/oder ein drittes Rotationslager (38) der Abtriebswelle (4,5) aufgenommen ist..
  2. Hybrid-Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, wobei die Verbrennerwelle (10) der Verbrennungskraftmaschine (9) und die Generatorwelle (12) des Generators (11) in dieselbe axiale Richtung (19) weisen, und wobei die Verbrennerwelle (10) mittels eines starren Verbrennergetriebes (20) mit einer ersten Eingangsseite (21) des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars (14) drehmomentübertragend verbunden ist und die Generatorwelle (12) axial gegenüberliegend mit einer zweiten Eingangsseite (22) des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars (14) drehmomentübertragend verbunden ist.
  3. Hybrid-Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Umschlingungsgetriebe (13) und/oder der Generator (11) des Verbrennerleistungsstrangs (2) parallel versetzt zu und/oder in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine (9) angeordnet sind.
  4. Hybrid-Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Verbrennerwelle (10) der Verbrennungskraftmaschine (9) und dem Umschlingungsgetriebe (13) eine erste Trennkupplung (23) zum schaltbaren Trennen einer Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle (4,5) und der Verbrennungskraftmaschine (9) vorgesehen ist, und/oder abtriebseitig zwischen dem Umschlingungsgetriebe (13) und dem Abtriebgetriebe (6) eine zweite Trennkupplung (24) zum schaltbaren Trennen einer Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle (4,5) und dem Verbrennerleistungsstrang (2) angeordnet ist.
  5. Hybrid-Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die abtriebseitige Wegscheibe (18) des Umschlingungsgetriebes (13) mittels eines Tandemzylinders (25) aktuierbar ist, wobei bevorzugt die verbrennerseitige Wegscheibe (17) mittels eines Einfachzylinders (26) aktuierbar ist.
  6. Hybrid-Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Generatorwelle (12) mittels eines starren Generatorgetriebes (53) mit dem verbrennerseitigen Kegelscheibenpaar (14) drehmomentübertragend verbunden ist, wobei das starre Generatorgetriebe (53) ein erstes Generatorrad (27) auf der Generatorwelle (12) aufweist, wobei das erste Generatorrad (27) mittels eines axial-generatorseitigen Stützlagers (29) und eines gegenüberliegend axial-außenseitigen Stützlagers (30) beidseitig des ersten Generatorrads (27) rotierbar abgestützt ist, und wobei das axial-außenseitige Stützlager (30) mittels einer Lagerbrücke (31) gehalten ist, wobei bevorzugt die Lagerbrücke (31) als von dem Generator (11) separates Bauteil ausgeführt ist und an einer Gehäusekomponente (72) des Verbrennerleistungsstrangs (2) befestigt ist.
  7. Hybrid-Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abtriebgetriebe (6) eine Untersetzungsstufe (40) ausgeführt als Planetenwälzgetriebe (41) umfasst, wobei das Planetenwälzgetriebe (41) zumindest folgende Komponenten umfasst: - ein Hohlrad (42) als starres Drehmomentwiderlager; - einen Planetenträger (43) drehmomentübertragend verbunden mit der zumindest einen Abtriebswelle (4,5); und - ein motorseitiges Sonnenrad (44), wobei das Sonnenrad (44) motorseitig den Drehmomenteingang bildet und auf einer die Abtriebswelle (4,5) umgebenden Hohlwelle (45) angeordnet ist, wobei bevorzugt der Planetenträger (43) beidseitig mittels jeweils zumindest eines Rotationslagers (36,37) abgestützt ist und das Sonnenrad (44) mittels eines weiteren Rotationslagers (38) abgestützt ist, wobei eines der Rotationslager (36) des Planetenträgers (43) und das weitere Rotationslager (38) des Sonnenrads (44) zueinander axial überlappend angeordnet sind, besonders bevorzugt in einem gemeinsamen Gehäuseteil (73) gehalten sind.
  8. Hybrid-Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hybrid-Antriebsstrang (1) ein fünfteiliges Gehäuse umfasst, nämlich: - ein oberes Maschinengehäuse (46), welches die Lagerung (48) für die Verbrennerwelle (10), und bevorzugt das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar (14), aufnimmt und einen Verbrenneranschluss (50) aufweist; - ein Dämpfergehäuse (51), welches mit dem Verbrenneranschluss (50) des oberen Maschinengehäuses (46) verbunden ist, und wobei das Dämpfergehäuse (51) einen mit der Verbrennerwelle (10) verbundenen Drehschwingungsdämpfer (52), das starre Verbrennergetriebe (20), die Eingangsseiten (21,22) des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars (14), und bevorzugt eine erste Trennkupplung (23), aufnimmt; - ein Primärstufengehäuse (54), welches das Dämpfergehäuse (51) axial abschließt, und bevorzugt jeweils eine Durchgangsöffnung (55,56) für eine Wellenmutter (57,58) für das starre Verbrennergetriebe (20) aufweist; - ein unteres Maschinengehäuse (47), welches das abtriebseitige Kegelscheibenpaar (15), und bevorzugt eine der Abtriebswellen (4,5), aufnimmt; und - ein Generator-Getriebe-Gehäuse (72,73), welches das Abtriebgetriebe (6) aufnimmt, sowie zumindest die Lagerung (49) des ersten Generatorrads (27), und bevorzugt den Generator (11), aufnimmt, wobei bevorzugt das jeweilige Gehäuse einteilig ausgeführt ist, wobei besonders bevorzugt der Drehschwingungsdämpfer (52) ein Zweimassenschwungrad und/oder ein Fliehkraftpendel umfasst.
  9. Montageverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang (1) nach Anspruch 8, wobei das Montageverfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: a.1 die Verbrennungskraftmaschine (9) wird in dem oberen Maschinengehäuse (46) und in dem unteren Maschinengehäuse (47) vormontiert, wobei die beiden Maschinengehäuse (46,47) einen Gehäusetunnel (59) ausbilden; a.2 das Umschlingungsgetriebe (13) wird in dem Dämpfergehäuse (51) montiert, wobei bevorzugt eine erste Trennkupplung (23) in dem Dämpfergehäuse (51) mit der ersten Eingangsseite (21) des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars (14) verbunden wird, wobei weiterhin bevorzugt das Verbrennergetriebe (20) in dem Dämpfergehäuse (51) montiert wird; b. das in dem Dämpfergehäuse (51) montierte Umschlingungsgetriebe (13) wird in den Gehäusetunnel (59) eingebracht, wobei das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar (14) mit einem Radialversatz (67) zu einer verbrennerseitigen Getriebeachse (68) eingeführt und anschließend in die Endposition überführt wird; c.1 ein generatorwellenseitiges Wälzlager (64) des abtriebseitigen Kegelscheibenpaars (15) und ein Abtriebsrad (69) wird auf der Ausgangsseite (92) aufgebracht, wobei bevorzugt axial zwischen dem generatorwellenseitiges Wälzlager (64) des abtriebseitigen Kegelscheibenpaars (15) und dem Abtriebsrad (69) eine zweite Trennkupplung (24) angeordnet wird; c.2 ein zweites Generatorrad (28) des Generatorgetriebes (53) des Generators (11) wird auf der Eingangsseite (21) aufgebracht; c.3 das Dämpfergehäuse (51) wird mit dem oberen Maschinengehäuse (46) verbunden; d.1 bevor oder nachdem das Generator-Getriebe-Gehäuse (72,73) mit dem oberen Maschinengehäuse (46) verbunden worden ist, werden der Generator (11) und das Abtriebgetriebe (6) in dem Generator-Getriebe-Gehäuse (72,73) montiert; d.2 das erste Generatorrad (27) des starren Generatorgetriebes (53) wird auf der Generatorwelle (12) montiert, wobei bevorzugt anschließend die Lagerbrücke (31) an dem Generator-Getriebe-Gehäuse (72,73) montiert wird; d.3 in dem unteren Maschinengehäuse (47) wird die zumindest eine Abtriebswelle (4,5) mit einer Hohlwelle (45) umfassend ein Getriebeeingangsrad (44), ein Verbrenneraufnahmerad (61) und ein Elektroaufnahmerad (62) eingebaut; e. das Primärstufengehäuse (54) wird mit dem Dämpfergehäuse (51) verbunden; f. die Wellenmuttern (57,58) werden durch die jeweilige Durchgangsöffnung (55,56) des Primärstufengehäuses (54) geführt und auf den Wellen (70,71) des Verbrennergetriebes (20) angezogen; und g. die Durchgangsöffnungen (55,56) des Primärstufengehäuses (54) werden dichtend verschlossen.
DE102018127639.7A 2018-11-06 2018-11-06 Hybrid Antriebsstrang und Montageverfahren für einen Hybrid Antriebsstrang Active DE102018127639B3 (de)

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