DE102019120145A1

DE102019120145A1 - Hybridgetriebeanordnung mit Standklimatisierung

Info

Publication number: DE102019120145A1
Application number: DE102019120145.4A
Authority: DE
Inventors: Marcus HOPPE; Torsten Pieper
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2021-01-28

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Hybridgetriebeanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer Eingangswelle (3), die mit einer Kurbelwelle (4) einer Verbrennungskraftmaschine (5) rotatorisch koppelbar ist, einen eine erste Rotorwelle (6) aufweisenden ersten Elektromotor (7), einen mit zumindest einem Rad (8a, 8b) des Kraftfahrzeugs (2) rotatorisch verbindbaren Antriebsteil (9), das als ein Eingangsrad eines Differentialgetriebes (10) einer Antriebsachse (11) ausgestaltet ist, sowie einer zwischen der Eingangswelle (3), der ersten Rotorwelle (6) und dem Antriebsteil (9) wirkend eingesetzten, schaltbaren Getriebeeinheit (12). Erfindungsgemäß weist die Hybridgetriebeanordnung (1) einen Klimakompressor (13) auf, welcher derart in dem Hybridgetriebe (1) angeordnet ist, dass dieser von der Verbrennungskraftmaschine (5) und von dem Differentialgetriebe (10) entkoppelbar und gleichzeitig mit dem mindestens einen ersten Elektromotor (7) verbindbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybridgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug mit Möglichkeit einer Standklimatisierung.
Entsprechende Hybridgetriebeanordnungen sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. So offenbart beispielsweise die DE 10 2017 206 510 A1 eine Getriebestruktur für ein serielles / paralleles Hybridfahrzeug. Des Weiteren ist der Anmelderin interner Stand der Technik bekannt, der am 16.4.2019 in Form der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 110 046.1 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereicht worden ist und ein Antriebssystem für ein hybrides Kraftfahrzeug mit umsetzbarem Direktdurchtrieb zu einem Rad offenbart.
Es sind somit bereits Hybridgetriebeanordnungen bekannt, die das Ziel haben, eine möglichst kompakte Bauweise zu unterstützen. Es gilt jedoch diese Kompaktheit weiter zu erhöhen sowie den Aufbau der Hybridgetriebeanordnung zu vereinfachen, um auch einen Klimakompressor, insbesondere mit der Möglichkeit einer Standklimatisierung, auf geschickte Weise anzuordnen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Hybridgetriebeanordnung bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Hybridgetriebeanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche betreffen jeweils bevorzugte Ausgestaltungen bzw. Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung, deren jeweilige Merkmale im Rahmen des technisch Sinnvollen frei miteinander kombinierbar sind.
Die erfindungsgemäße Hybridgetriebeanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Eingangswelle, die mit einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine rotatorisch koppelbar ist, einen eine erste Rotorwelle aufweisenden ersten Elektromotor, ein mit zumindest einem Rad des Kraftfahrzeugs rotatorisch verbindbaren Antriebsteil, das als ein Eingangsrad eines Differentialgetriebes einer Antriebsachse ausgestaltet ist, sowie eine zwischen der Eingangswelle, der ersten Rotorwelle und dem Antriebsteil wirkend eingesetzte, schaltbare Getriebeeinheit. Erfindungsgemäß ist ein Klimakompressor derart in der Hybridgetriebeanordnung angeordnet, dass dieser von der Verbrennungskraftmaschine und von dem Differentialgetriebe entkoppelbar und gleichzeitig mit dem mindestens einen ersten Elektromotor verbindbar ist.
Die erfindungsgemäße Hybridgetriebeanordnung erlaubt somit eine Anbindung des Klimakompressors in eine Hybridgetriebestruktur, bei der ein Betrieb einer Standklimatisierung ermöglicht wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Klimakompressor über eine, eine Schaltstellung der Getriebeeinheit steuernde Schalteinrichtung mit dem mindestens einen ersten Elektromotor verbindbar. Die steuernde Schalteinrichtung ist im Detail in der am 16.4.2019 beim Deutschen Patent- und Markenamt eingereichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen DE 10 2019 110 046.1 beschrieben und wird hiermit durch Bezugnahme aufgenommen, als wäre sie hierin vollständig dargelegt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Klimakompressor mit seiner Kompressorwelle in der Drehachse einer zweiten Rotorwelle eines zweiten Elektromotors liegend angeordnet und zur Übertragung der Drehbewegung mit der Rotorwelle wirkverbunden.
Der erste Elektromotor ist dabei derart ausgebildet und ansteuerbar, dass er in einem Hauptbetriebszustand als Generator betrieben wird und der zweite Elektromotor derart ausgebildet und ansteuerbar, dass er in dem Hauptbetriebszustand als Antriebsmotor betrieben wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante ist der Klimakompressor mit seiner Kompressorwelle zu einer zweiten Rotorwelle eines zweiten Elektromotors parallel und beabstandet angeordnet und über eine Zahnradstruktur zur Übertragung der Drehbewegung wirkverbunden.
Weitere Vorteile und Merkmale der erfindungsgemäßen Hybridgetriebeanordnung ergeben sich aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, die anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. In dieser zeigen:

1 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Hybridgetriebeanordnung in einer schematischen Schnittansicht,
2 eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Hybridgetriebeanordnung in einer schematischen Schnittansicht, und
3 eine dritte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Hybridgetriebeanordnung in einer schematischen Schnittansicht.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch sind die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele prinzipiell frei miteinander kombinierbar.
In 1 ist eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Hybridgetriebeanordnung 1 in einer schematischen Schnittansicht dargestellt.
Die Hybridgetriebeanordnung 1 ist in einem hybriden Kraftfahrzeug integriert, welches vorliegend mit dem Bezugszeichen 2 angedeutet ist. Insbesondere ist eine Antriebsachse 11 des Kraftfahrzeuges 2 (hier Vorderachse, alternativ auch Hinterachse) mit dargestellt, wobei Räder 8a, 8b der Antriebsachse 11 über verschiedene Maschinen (Verbrennungskraftmaschine 5 sowie Elektromotoren 7, 16) der Hybridgetriebeanordnung 1 antreibbar sind. Eine Verbrennungskraftmaschine 5 der Hybridgetriebeanordnung 1 befindet sich in der vorliegend dargestellten Ausführungsvariante in einer bevorzugten Front-Quer-Anordnung, in der eine Längsachse der Verbrennungskraftmaschine 5, d. h. eine Kurbelwellendrehachse 18 einer Kurbelwelle 4 der Verbrennungskraftmaschine 5 quer, hier senkrecht, zu einer Längsachse (Fahrzeuglängsachse / Fahrzeuglängsrichtung) des Kraftfahrzeuges 2 ausgerichtet ist.
Gemäß der Ausbildung der Hybridgetriebeanordnung 1 als serieller Hybridantrieb weist die Hybridgetriebeanordnung 1 neben der Verbrennungskraftmaschine 5 auch zwei Elektromotoren 7, 16 auf. Ein erster Elektromotor 7 ist in einem Hauptbetriebszustand als Generator wirkend eingesetzt. Der erste Elektromotor 7 ist jedoch prinzipiell, etwa für ein rein elektrisches Rückwärtsfahren als Antriebsmotor schaltbar. Ein zweiter Elektromotor 16, der eine durch den ersten Elektromotor 7 generierte elektrische Leistung verbraucht, ist als Antriebsmotor / Fahrmotor umgesetzt.
Die beiden Elektromotoren 7, 16 sind mit Drehachsen 19, 20 ihrer Rotorwellen 6, 15 in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet. Der erste Elektromotor 7 weist eine erste Rotorwelle 6 auf, die um eine (erste) Drehachse 19 drehbar gelagert ist. Der zweite Elektromotor 16 weist eine zweite Rotorwelle 15 auf, die um eine (zweite) Drehachse 20 drehbar gelagert ist. Der erste Elektromotor 7 ist gesamtheitlich, d.h. auch samt seines hier der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellten Stators und seines relativ zu dem Stator drehbar angeordneten Rotor, der mit der ersten Rotorwelle 6 drehfest verbunden ist, in radialer Richtung der ersten Drehachse 19 versetzt zu dem gesamten zweiten Elektromotor 16 samt seines Stators und seines relativ zu dem Stator drehbar angeordneten, mit der zweiten Rotorwelle 15 drehfest verbundenen Rotors angeordnet. Auch sind die beiden Elektromotoren 7, 16 in der dargestellten Einbaulage relativ zu der Kurbelwellendrehachse 18 radial versetzt angeordnet. Entlang der Fahrzeuglängsachse gesehen, befindet sich die Kurbelwellendrehachse 18 zwischen der ersten Drehachse 19 und der zweiten Drehachse 20.
Zum Umsetzen unterschiedlicher Betriebszustände der Hybridgetriebeanordnung 1 ist zwischen einer mit der Verbrennungskraftmaschine 5 / der Kurbelwelle 4 drehfest verbundenen Eingangswelle 3, den beiden Elektromotoren 7, 16 mit ihren beiden Rotorwellen 6, 15 und einem Antriebsteil 9 der Hybridgetriebeanordnung 1 eine Getriebeeinheit 12 vorgesehen. Die Getriebeeinheit 12 ist als Schaltgetriebe realisiert und zur Umsetzung der verschiedenen Betriebszustände in verschiedene Schaltstellungen verbringbar. Die Getriebeeinheit 12 ist durch eine Schalteinrichtung 14 ansteuerbar.
Die Getriebeeinheit 12 weist die zentral angeordnete Eingangswelle 3 (auch vereinfacht als Welle bezeichnet) auf, die mit der Kurbelwelle 4 drehfest gekoppelt ist bzw. unmittelbar durch einen Bereich der Kurbelwelle 4 umgesetzt ist. Die Eingangswelle 3 ist koaxial zu der Kurbelwelle 4 angeordnet und somit um die gemeinsame Kurbelwellendrehachse 18 drehbar. Die Getriebeeinheit 12 weist zudem ein Zwischenzahnrad 21 auf, das permanent mit der ersten Rotorwelle 6 drehfest verbunden / gekoppelt ist. Das Zwischenzahnrad 21 ist koaxial zu der Eingangswelle 3 angeordnet. Das Zwischenzahnrad 21 ist als Hohlwellenzahnrad ausgebildet und radial von außen auf der Eingangswelle 3 drehbar gelagert. Zur drehfesten Verbindung des Zwischenzahnrades 21 mit der ersten Rotorwelle 6 ist ein Antriebszahnrad 22 vorgesehen, das drehfest mit der ersten Rotorwelle 6 verbunden ist und sich in Zahneingriff mit dem Zwischenzahnrad 21 befindet.
Des Weiteren weist die Getriebeeinheit 12 ein Zahnrad 23 auf, das zur Koppelung mit der zweiten Rotorwelle 15 dient. Das Zahnrad 23 ist in axialer Richtung der Eingangswelle 3 neben dem Zwischenzahnrad 21 angeordnet. Auch das Zahnrad 23 ist als Hohlwellenzahnrad realisiert und radial von außen auf der Eingangswelle 3 drehbar gelagert. Das Zahnrad 23 ist in dieser Ausführung über ein weiteres (zweites) Zwischenzahnrad 24 mit einer Planetengetriebestufe 25 verbunden. Die Planetengetriebestufe 25 ist weiter mit der zweiten Rotorwelle 15 rotatorisch verbunden. Wie aus 1 weiterhin zu erkennen ist, ist das mit dem Zahnrad 23 kämmende weitere Zwischenzahnrad 24 unmittelbar drehfest mit einem Planetenträger 26 der ein Planetenteilgetriebe bildenden Planetengetriebestufe 25 verbunden. Das Planetenteilgetriebe der Getriebeeinheit 12 weist zudem auf typische Weise ein Sonnenrad 27 auf, das unmittelbar drehfest mit der zweiten Rotorwelle 15 verbunden ist. Mit dem Sonnenrad 27 befinden sich wiederum mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Planetenräder 28, die auf dem Planetenträger 26 drehbar aufgenommen sind, in Zahneingriff. Ein mit den Planetenrädern 28 weiterhin in Zahneingriff stehendes Hohlrad 29 wirkt mit einer Bremseinrichtung 30 zusammen. Die gehäusefeste, d. h. fahrzeugrahmenfeste, Bremseinrichtung 30 hält in ihrem aktivierten Zustand das Hohlrad 29 relativ zu einem Fahrzeugrahmen fest. In ihrem deaktivierten Zustand ist eine freie Verdrehung des Hohlrades 29 gegenüber dem Fahrzeugrahmen ermöglicht, sodass die Bremseinrichtung 30 das Hohlrad 29 rotatorisch freigibt.
Das Zahnrad 23 befindet sich zudem, unter Zwischenschaltung des weiteren Zwischenzahnrades 24 in drehfester Verbindung mit dem Antriebsteil 9. Das Antriebsteil 9 ist hier als ein Eingangsrad eines Differentialgetriebes 10 der Antriebsachse 11 ausgestaltet. Das Antriebsteil 9 ist folglich permanent mit den beiden dargestellten Rädern 8a, 8b des Kraftfahrzeugs 2 rotatorisch verbunden.
Zwischen der Eingangswelle 3 und den beiden Rotorwellen 6, 15, nämlich den beiden mit den Rotorwellen 6, 15 gekoppelten Zahnrädern 21 und 23, ist die Schalteinrichtung 14 wirkend eingesetzt. Die Schalteinrichtung 14 ist prinzipiell derart ausgebildet, dass sie in ihrer ersten Schaltstellung die Eingangswelle 3 mit der ersten Rotorwelle 6 rotatorisch koppelt / verbindet, während die zweite Rotorwelle 15 von der Eingangswelle 3 (sowie der ersten Rotorwelle 6) rotatorisch entkoppelt ist. In einer zweiten Schaltstellung der Schalteinrichtung 14 ist die Eingangswelle 3 sowohl mit der ersten Rotorwelle 6 als auch mit der zweiten Rotorwelle 15 rotatorisch verbunden / gekoppelt. In einer dritten Schaltstellung der Schalteinrichtung 14 sind die beiden Rotorwellen 6, 15 miteinander rotatorisch verbunden / gekoppelt, während die Eingangswelle 3 von den beiden Rotorwellen 6, 15 rotatorisch entkoppelt ist. Die Schalteinrichtung 14 ist zumindest teilweise unmittelbar in dem Zwischenzahnrad 21 integriert.
In der in 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante ist der Klimakompressor 13 nicht sichtbar dargestellt und über die, die Schaltstellung der Getriebeeinheit 12 steuernde, Schalteinrichtung 14 derart in der Hybridgetriebeanordnung 1 angeordnet, dass der Klimakompressor 13 von der Verbrennungskraftmaschine 5 und von dem Differentialgetriebe 10 entkoppelt und gleichzeitig mit mindestens einen der beiden Elektromotoren 7, 16 verbindbar ist.
Die 2 und 3 zeigen zwei weitere Ausführungsvarianten der erfindungsgemä-ßen Hybridgetriebeanordnung 1, die im Wesentlichen der ersten Ausführungsvariante gleichen. Der Kürze wegen wird daher lediglich auf die Unterschiede zu der ersten Ausführungsvariante eingegangen.
Wie in 2 näher zu erkennen, ist der Klimakompressor 13 mit seiner Kompressorwelle 32 in der Drehachse der zweiten Rotorwelle 15 des zweiten Elektromotors 16 liegend angeordnet und zur Übertragung der Drehbewegung mit der Rotorwelle 15 wirkverbunden, so dass der Klimakompressor 13 von der Verbrennungskraftmaschine 5 und von dem Differentialgetriebe 10 entkoppelt und gleichzeitig mit dem zweiten Elektromotor 16 verbindbar ist.
Gemäß der in 3 dargestellten Ausführungsvariante ist der Klimakompressor 13 mit seiner Kompressorwelle 32 zu der zweiten Rotorwelle 15 des zweiten Elektromotors 16 parallel und beabstandet angeordnet und über eine Zahnradstruktur 17 zur Übertragung der Drehbewegung wirkverbunden, so dass der Klimakompressor 13 von der Verbrennungskraftmaschine 5 und von dem Differentialgetriebe 10 entkoppelt und gleichzeitig mit dem zweiten Elektromotor 16 verbindbar ist.
Hierzu umfasst die Zahnradstruktur 17 ein Kompressorzahnrad 31, das drehfest mit einer Kompressorwelle 32 verbunden ist, und ein Antriebszahnrad 33, das mit der zweiten Rotorwelle 15 drehfest verbunden ist.
Bezugszeichenliste

1: Hybridgetriebe
2: Kraftfahrzeug
3: Eingangswelle
4: Kurbelwelle
5: Verbrennungskraftmaschine
6: erste Rotorwelle
7: erster Elektromotor
8a: Rad
8b: Rad
9: Antriebsteil
10: Differentialgetriebe
11: Antriebsachse
12: Getriebeeinheit
13: Klimakompressor
14: Schalteinrichtung
15: zweite Rotorwelle
16: zweiter Elektromotor
17: Zahnradstruktur
18: Kurbelwellendrehachse
19: erste Drehachse
20: zweite Drehachse
21: Zwischenzahnrad
22: Antriebszahnrad
23: Zahnrad
24: Zwischenzahnrad
25: Planetengetriebestufe
26: Planetenträger
27: Sonnenrad
28: Planetenräder
29: Hohlrad
30: Bremseinrichtung
31: Kompressorzahnrad
32: Kompressorwelle
33: Antriebszahnrad

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 102017206510 A1 [0002]
DE 102019110046 [0002, 0009]

Claims

Hybridgetriebeanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), mit einer Eingangswelle (3), die mit einer Kurbelwelle (4) einer Verbrennungskraftmaschine (5) rotatorisch koppelbar ist, einem eine erste Rotorwelle (6) aufweisenden ersten Elektromotor (7), einem mit zumindest einem Rad (8a, 8b) des Kraftfahrzeugs (2) rotatorisch verbindbaren Antriebsteil (9), das als ein Eingangsrad eines Differentialgetriebes (10) einer Antriebsachse (11) ausgestaltet ist, sowie einer zwischen der Eingangswelle (3), der ersten Rotorwelle (6) und dem Antriebsteil (9) wirkend eingesetzten, schaltbaren Getriebeeinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass ein Klimakompressor (13) derart in dem Hybridgetriebe (1) angeordnet ist, dass dieser von der Verbrennungskraftmaschine (5) und von dem Differentialgetriebe (10) entkoppelbar und gleichzeitig mit dem mindestens einen ersten Elektromotor (7) verbindbar ist.
Hybridgetriebeanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Klimakompressor (13) über eine eine Schaltstellung der Getriebeeinheit (12) steuernde Schalteinrichtung (14) mit dem mindestens einen ersten Elektromotor (7) verbindbar ist.
Hybridgetriebeanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Klimakompressor (13) mit seiner Kompressorwelle (32) in der Drehachse einer zweiten Rotorwelle (15) eines zweiten Elektromotors (16) liegend angeordnet ist und zur Übertragung der Drehbewegung mit der Rotorwelle (15) wirkverbunden ist.
Hybridgetriebeanordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der Klimakompressor (13) mit seiner Kompressorwelle (32) zu einer zweiten Rotorwelle (15) eines zweiten Elektromotors (16) parallel und beabstandet angeordnet ist und über eine Zahnradstruktur (17) zur Übertragung der Drehbewegung wirkverbunden ist.