DE102018217388A1 - Hybridantriebsmodul für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Martin Brehmer
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Abstract

Hybridantriebsmodul (HY) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Hybridantriebsmodul (HY) eine Eingangswelle (AN), eine elektrische Maschine (EM) sowie einen Drehmomentwandler (TC) aufweist, wobei die Eingangswelle (AN) durch Schließen einer hydraulisch betätigbaren, nasslaufenden Reibkupplung (K0) mit einem Rotor (R) der elektrischen Maschine (EM) verbindbar ist, wobei eine erste Ölzufuhrleitung (H1) zur Ölzufuhr zur Reibkupplung (K0) und eine zweite Ölzufuhrleitung (H2) zur hydraulischen Betätigung der Reibkupplung (K0) vorgesehen sind, wobei die erste und zweite Ölzufuhrleitung (H1, H2) zumindest abschnittsweise in einer Welle (TS) angeordnet sind, welche mit dem Turbinenrad (T) verbunden ist, wobei eine Ölzufuhrleitung (H3) zu einem Torusraum (TCR) des Drehmomentwandlers (TC) und die erste Ölzufuhrleitung (H1) mittels eines Rückschlagventils (RSV) voneinander getrennt sind, sowie Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybridantriebsmodul (HY).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebsmodul für ein Kraftfahrzeug. Das Hybridantriebsmodul kann integraler Bestandteil eines Kraftfahrzeug-Getriebes sein, oder als eigenständige Einheit mit zumindest einer Schnittstelle zu einem Kraftfahrzeug-Getriebe ausgebildet sein. Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybridantriebsmodul.
  • Die DE 10 2009 042 050 A1 beschreibt eine Kraftübertragungs- und/oder Antriebseinheit für ein Hybridsystem. Diese Einheit weist einen Eingang, einen Ausgang sowie ein dazwischen angeordnetes Anfahrelement in Form eines Drehmomentwandlers auf. Ein Pumpenrad des Drehmomentwandlers ist mit einem Rotor einer elektrischen Maschine verbunden. Eine Kupplungseinrichtung dient zur schaltbaren Drehmomentübertragung zwischen dem Eingang und dem Pumpenrad. Die Kupplungseinrichtung ist hydraulisch betätigbar, wobei ein Druckraum der entsprechenden hydraulischen Betätigung durch eine Axialbohrung in einer mit dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers verbundenen Welle mit Hydraulikfluid versorgt wird. Die Kühl- und Schmierölzufuhr zur Kupplungseinrichtung erfolgt über einen weiteren Kanal innerhalb der Welle. Die Versorgung des Drehmomentwandlers erfolgt über zwei Kanäle, welche mittels einer Leitradwelle des Drehmomentwandlers voneinander getrennt sind.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, die Ölzufuhr zu den einzelnen Bestandteilen einer derartigen Einheit zu vereinfachen.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ein Hybridantriebsmodul für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Das Hybridantriebsmodul weist eine Eingangswelle, eine elektrische Maschine mit einem drehbarem Rotor und einem drehfesten Stator sowie einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad auf. Die Eingangswelle ist durch Schließen einer nasslaufenden Reibkupplung mit dem Rotor verbindbar. Die Reibkupplung ist hydraulisch betätigbar, kann also durch Aufbringen eines hydraulischen Drucks auf einen Kolben geschlossen oder geöffnet werden.
  • Zur Ölzufuhr zur Reibkupplung ist eine erste Ölzufuhrleitung vorgesehen. Zur hydraulischen Betätigung der Reibkupplung ist eine zweite Ölzufuhrleitung vorgesehen. Die beiden Ölzufuhrleitungen sind zumindest abschnittsweise in einer Welle angeordnet, welche mit dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers verbunden ist. Zur Ölzufuhr zu einem Torusraum des Drehmomentwandlers ist eine dritte Ölzufuhrleitung vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß sind die dritte Ölzufuhrleitung und die erste Ölzufuhrleitung mittels eines Rückschlagventils voneinander getrennt. Dadurch ist es möglich, die Ölzufuhr zur ersten und dritten Ölzufuhrleitung zu vereinheitlichen. Die Anzahl an Kanälen zu den Komponenten des Hybridantriebsmoduls kann somit verringert werden.
  • Vorzugsweise ist das Rückschlagventil federbelastet. Die Feder ist dabei so angeordnet, dass das Rückschlagventil die Ölzufuhr zur ersten Ölzufuhrleitung erst freigibt, wenn ein Druck in der dritten Ölzufuhrleitung einen Grenzwert erreicht oder überschreitet. Dadurch kann ein Entleeren des Torusraums in Richtung zur ersten Ölzufuhrleitung bei Stillstand des Drehmomentwandlers verhindert werden.
  • Vorzugsweise dient die erste Ölzufuhrleitung ferner zur Schmierölversorgung von Wälzlagern des Hybridantriebsmoduls und/oder zur Ölzufuhr zu einem Druckausgleichsraum, welcher der hydraulischen Betätigung der Reibkupplung zugeordnet ist. Eine vorübergehende Unterbrechung der Schmierölversorgung zu den Wälzlagern, bzw. der Ölzufuhr zum Druckausgleichsraum beeinträchtigt die Funktion des Hybridantriebsmoduls nicht. Somit kann ein ansonsten erforderlicher zusätzlicher Ölkanal entfallen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Rückschlagventil in jener Welle angeordnet, welche mit dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers verbunden ist. Besonders bevorzugt ist das Rückschlagventil in einer ersten Axialbohrung dieser Welle angeordnet, sodass die Öffnungsrichtung des Rückschlagventils koaxial oder achsparallel zu einer Drehachse der Welle ist. Das Rückschlagventil kann also in gleicher Weise wie ein Verschlussstopfen einer Wellenbohrung eingesetzt werden. Eine solche Anordnung des Rückschlagventils erleichtert einerseits die Montage, und ist andererseits verhältnismäßig unempfindlich auf durch die Rotation der Welle hervorgerufene Fliehkräfte.
  • Vorzugsweise ist in der Welle eine zweite Axialbohrung vorgesehen, welche einen Bestandteil der zweiten Ölzufuhrleitung bildet.
  • Das Hybridantriebsmodul kann eine Überbrückungskupplung aufweisen. Durch Schließen der Überbrückungskupplung sind das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers miteinander verbindbar. Zur Ölzufuhr zu einer hydraulischen Betätigung der Überbrückungskupplung kann eine vierte Ölzufuhrleitung vorgesehen sein, welche vorzugsweise zumindest abschnittsweise in einer dritten Axialbohrung der Welle angeordnet ist. Weist die hydraulische Betätigung der Überbrückungskupplung einen Druckausgleichsraum auf, so kann dieser über die erste Ölzufuhrleitung mit Öl versorgt werden.
  • Vorzugsweise ist das Hybridantriebsmodul integraler Bestandteil eines Kraftfahrzeug-Getriebes. Das ein- oder mehrteilige Gehäuse des Hybridantriebsmoduls beherbergt dabei beispielsweise Planetenradsätze und Schaltelemente, mittels denen eine Mehrzahl von Gängen zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle des Getriebes schaltbar sind. Anstelle der Planetenradsätze und Schaltelemente kann das Getriebe auch ein Reibradgetriebe mit verschiebbaren Rädern umfassen, mittels dem das Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle stufenlos veränderbar ist. Das Getriebe kann auch als Einfach- oder Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt sein, welches Stirnradpaare zur Gangbildung nutzt.
  • Alternativ dazu kann das Hybridantriebsmodul als eine eigenständige Einheit mit einer Schnittstelle zu einem Kraftfahrzeug-Getriebe ausgebildet sein. Das Hybridantriebsmodul ist dabei von dem Getriebe lösbar.
  • Das Hybridantriebsmodul kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs sein. Die elektrische Maschine des Hybridantriebsmoduls kann zum Antrieb des Kraftfahrzeugs und/oder zum Starten eines Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs vorgesehen sein.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:
    • 1 und 2 je eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hybridantriebsmoduls; sowie
    • 3 und 4 je einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug.
  • 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Hybridantriebsmoduls HY. Das Hybridantriebsmodul HY weist eine Eingangswelle AN, eine elektrische Maschine EM mit einem drehfesten Stator S sowie einem drehbaren Rotor R, eine Reibkupplung K0 in Form einer nasslaufenden Lamellenkupplung sowie einen Drehmomentwandler TC auf. Durch Schließen der Reibkupplung K0 ist die Eingangswelle AN mit dem Rotor R verbindbar, welcher mit einem Gehäuse des Drehmomentwandlers TC verbunden ist. Dazu ist die Eingangswelle AN mit einem Innenlamellenträger der Reibkupplung K0 verbunden, während der Rotor R mit einem Außenlamellenträger der Reibkupplung K0 verbunden ist. Der Drehmomentwandler TC weist eine innerhalb des Gehäuses angeordnete Überbrückungskupplung WK auf, welche dazu eingerichtet ist Pumpenrad P und Turbinenrad T des Drehmomentwandlers TC miteinander zu verbinden, und so den hydrodynamischen Pfad des Drehmomentwandlers TC mechanisch kurzzuschließen. Die Überbrückungskupplung WK ist als Lamellenkupplung ausgebildet. Das Pumpenrad P ist mit dem Gehäuse des Drehmomentwandlers TC drehfest verbunden. Das Turbinenrad T ist mit einer Welle TS verbunden, welche mehrere Axialbohrungen aufweist. Die vorgenannten Komponenten sind in einem Gehäuse GG beherbergt.
  • Soll die Reibkupplung K0 in Schließrichtung betätigt werden, so wird ein Druckraum KOB mit Druck beaufschlagt, sodass ein Kolben K0K in axialer Richtung auf die Reibkupplung K0 wirkt. Die Ölzufuhr zum Druckraum KOB erfolgt über eine Ölzufuhrleitung H2, welche abschnittsweise in einer Axialbohrung der Welle TS verläuft. Zum Ausgleich der rotatorischen Kräfte des Öls im Druckraum KOB ist ein Druckausgleichsraum KOA vorgesehen. Die Ölzufuhr zum Druckausgleichsraum KOA erfolgt über eine Ölzufuhrleitung H1, welche abschnittsweise in einer weiteren Axialbohrung der Welle TS verläuft. Über die Ölzufuhrleitung H1 werden zudem verschiedene Wälzlager L1, L2, L3, L4, L5 mit Schmieröl versorgt, sowie Öl zur Reibkupplung K0 zugeführt.
  • Soll die Überbrückungskupplung WK in Schließrichtung betätigt werden, so wird ein Druckraum WKB mit Druck beaufschlagt, sodass ein Kolben WKK in axialer Richtung auf die Überbrückungskupplung WK wirkt. Die Ölzufuhr zum Druckraum WKB erfolgt über eine Ölzufuhrleitung H4, welche abschnittsweise in einer Axialbohrung der Welle TS verläuft. Diese Axialbohrung ist in der Schnittdarstellung in 1 nicht sichtbar.
  • Die Ölzufuhr zum Torusraum TCR des Drehmomentwandlers TC, in dem Pumpenrad P und Turbinenrad T beherbergt sind, erfolgt über eine Ölzufuhrleitung H3. Die Ölzufuhrleitung H3 und die Ölzufuhrleitung H1 sind durch ein Rückschlagventil RSV voneinander getrennt. Das Rückschlagventil RSV ist in der Welle TS angeordnet und so ausgerichtet, dass eine Öffnungs- und Schließrichtung des Rückschlagventils RSV achsparallel zur Drehachse der Welle TS ist. Das Rückschlagventil RSV ist federbelastet, sodass das Rückschlagventil RSV die Verbindung zwischen der Ölzufuhrleitung H1 und der Ölzufuhrleitung H3 erst freigibt, wenn ein Druck in der Ölzufuhrleitung H3 einen Grenzwert erreicht oder überschreitet. Unterhalb dieses Grenzwerts hält die Feder das Rückschlagventil RSV geschlossen.
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Hybridantriebsmoduls HY, welches im Wesentlichen dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Die hydraulische Betätigung der Überbrückungskupplung WK weist nun einen Druckausgleichsraum WKA auf. Der Kolben WKK ist nun zwischen dem Druckraum WKB und dem Druckausgleichsraum WKA angeordnet. Die Ölzufuhr zum Druckausgleichsraum WKA erfolgt über die Ölzufuhrleitung H1.
  • 3 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Der Antriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor VM, das Hybridantriebsmodul HY sowie ein Getriebe AT auf. Hybridantriebsmodul HY und Getriebe AT sind voneinander getrennte Einheiten mit zumindest einer Schnittstelle, über welche das Hybridantriebsmodul HY und das Getriebe AT miteinander verbindbar sind. Eine Hydraulikversorgung des Hybridantriebsmoduls HY erfolgt vorzugsweise über eine Hydraulik des Getriebes AT. Abtriebsseitig ist das Getriebe AT mit einem Differentialgetriebe AG verbunden, beispielsweise über eine Kardanwelle. Mittels dem Differentialgetriebe AG wird die an einer Abtriebswelle des Getriebes AT anliegende Leistung auf Antriebsräder DW des Kraftfahrzeugs verteilt.
  • 4 zeigt einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, welcher im Wesentlichen dem in 3 dargestellten Antriebsstrang entspricht. Das Hybridantriebsmodul HY und das Getriebe AT bilden nun eine gemeinsame Baueinheit. In anderen Worten ist das Hybridantriebsmodul HY integraler Bestandteil des Getriebes AT.
  • Die in 3 und 4 dargestellten Antriebsstränge sind lediglich beispielhaft anzusehen. Statt dem dargestellten Aufbau mit längs zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtetem Antriebsstrang ist auch eine Verwendung in einem quer zur Fahrtrichtung ausgerichtetem Antriebsstrang denkbar. Das Differentialgetriebe AG kann in das Getriebe G integriert sein. Der Antriebsstrang mit dem Hybridantriebsmodul HY ist auch für eine Allradanwendung geeignet.
  • Bezugszeichenliste
    • HY
    Hybridantriebsmodul
    GG
    Gehäuse
    AN
    Eingangswelle
    EM
    Elektrische Maschine
    R
    Rotor
    S
    Stator
    TC
    Drehmomentwandler
    P
    Pumpenrad
    T
    Turbinenrad
    TCR
    Torusraum
    TS
    Welle
    K0
    Reibkupplung
    KOB
    Druckraum
    K0K
    Kolben
    KOA
    Druckausgleichsraum
    WK
    Überbrückungskupplung
    WKB
    Druckraum
    WKK
    Kolben
    WKA
    Druckausgleichsraum
    H1
    Ölzufuhrleitung
    H2
    Ölzufuhrleitung
    H3
    Ölzufuhrleitung
    H4
    Ölzufuhrleitung
    RSV
    Rückschlagventil
    L1-L5
    Wälzlager
    VM
    Verbrennungsmotor
    AT
    Getriebe
    AG
    Differentialgetriebe
    DW
    Antriebsrad
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102009042050 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Hybridantriebsmodul (HY) für ein Kraftfahrzeug, wobei das Hybridantriebsmodul (HY) eine Eingangswelle (AN), eine elektrische Maschine (EM) mit einem drehbaren Rotor (R) und einem drehfesten Stator (S), sowie einen Drehmomentwandler (TC) mit einem Pumpenrad (P) und einem Turbinenrad (T) aufweist, - wobei die Eingangswelle (AN) durch Schließen einer hydraulisch betätigbaren, nasslaufenden Reibkupplung (K0) mit dem Rotor (R) verbindbar ist, - wobei eine erste Ölzufuhrleitung (H1) zur Ölzufuhr zur Reibkupplung (K0) und eine zweite Ölzufuhrleitung (H2) zur hydraulischen Betätigung der Reibkupplung (K0) vorgesehen sind, - wobei die erste und zweite Ölzufuhrleitung (H1, H2) zumindest abschnittsweise in einer Welle (TS) angeordnet sind, welche mit dem Turbinenrad (T) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Ölzufuhrleitung (H3) zu einem Torusraum (TCR) des Drehmomentwandlers (TC) und die erste Ölzufuhrleitung (H1) mittels eines Rückschlagventils (RSV) voneinander getrennt sind.
  2. Hybridantriebsmodul (HY) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (RSV) federbelastet ist, sodass das Rückschlagventil (RSV) eine Ölzufuhr zur ersten Ölzufuhrleitung (H1) erst freigibt, wenn ein Druck in der dritten Ölzufuhrleitung (H3) einen Grenzwert erreicht oder überschreitet.
  3. Hybridantriebsmodul (HY) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ölzufuhrleitung (H1) ferner zur Schmierölversorgung von Wälzlagern (L1, L2, L3, L4, L5) des Hybridantriebsmoduls (HY) und/oder zur Ölzufuhr zu einem Druckausgleichsraum (K0A) der hydraulischen Betätigung der Reibkupplung (K0) dient.
  4. Hybridantriebsmodul (HY) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (RSV) in der mit dem Turbinenrad (T) verbundenen Welle (TS) angeordnet ist.
  5. Hybridantriebsmodul (HY) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (RSV) in einer ersten Axialbohrung in der Welle (TS) angeordnet ist, sodass die Öffnungsrichtung des Rückschlagventils (RSV) koaxial oder achsparallel zu einer Drehachse der Welle (TS) ist.
  6. Hybridantriebsmodul (HY) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (TS) ferner eine zweite Axialbohrung aufweist, wobei die zweite Axialbohrung einen Bestandteil der zweiten Ölzufuhrleitung (H2) bildet.
  7. Hybridantriebsmodul (HY) nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridantriebsmodul (HY) eine Überbrückungskupplung (WK) aufweist, wobei durch Schließen der Überbrückungskupplung (WK) das Pumpenrad (P) mit dem Turbinenrad (T) verbindbar ist.
  8. Hybridantriebsmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (TS) eine dritte Axialbohrung aufweist, wobei die dritte Axialbohrung einen Bestandteil einer vierten Ölzufuhrleitung (H4) bildet, mittels der Öl zu einer hydraulischen Betätigung der Überbrückungskupplung (WK) zuführbar ist.
  9. Hybridantriebsmodul (HY) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ölzufuhrleitung (H1) ferner zur Ölzufuhr zu einem Druckausgleichsraum (WKA) der hydraulischen Betätigung der Überbrückungskupplung (WK) dient.
  10. Hybridantriebsmodul (HY) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridantriebsmodul (HY) entweder integraler Bestandteil eines Kraftfahrzeug-Getriebes (AT) ist oder als eine eigenständige Einheit mit zumindest einer Schnittstelle zu einem Kraftfahrzeug-Getriebe (AT) ausgebildet ist.
  11. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, gekennzeichnet durch ein Hybridantriebsmodul (HY) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20220144071A1 (en) * 2020-11-12 2022-05-12 Ford Global Technologies, Llc Hybrid electric vehicle with a combined torque converter and an electric propulsion motor
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