DE102022208167A1

DE102022208167A1 - Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102022208167A1
Application number: DE102022208167.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Hertel; Daniel Lorenz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-08-05
Filing date: 2022-08-05
Publication date: 2024-02-08

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug (12a; 12b; 12c), mit einem Verbrennungsmotor (14a; 14b; 14c), welcher eine Antriebswelle (16a; 16b; 16c) aufweist, mit einem Getriebe (18a; 18b; 18c), welches eine achsparallel zu dem Verbrennungsmotor (14a; 14b; 14c) angeordnete Getriebeeingangswelle (20a; 20b; 20c) und eine Getriebeausgangswelle aufweist, mit einem Elektromotor (24a; 24b; 24c) und mit einem Quertrieb (26a; 26b; 26c), welcher die Antriebswelle (16a; 16b; 16c) des Verbrennungsmotors (14a; 14b; 14c) mit der Getriebeeingangswelle (20a; 20b; 20c) des Getriebes (18a; 18b; 18c) verbindet, wobei der Quertrieb (26a; 26b; 26c) eine koaxial zu der Antriebswelle (16a; 16b; 16c) des Verbrennungsmotors (14a; 14b; 14c) angeordnete Eingangswelle (28a; 28b; 28c) und eine koaxial zu der Getriebeeingangswelle (20a; 20b; 20c) des Getriebes (18a; 18b; 18c) angeordnete Ausgangswelle (30a; 30b; 30c) aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass das Hybridantriebssystem einen Schwingungsdämpfer (32a; 32b; 32c) aufweist, welcher entlang eines Drehmomentflusses hinter dem Quertrieb (26a; 26b; 26c) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft insbesondere ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits Hybridantriebssysteme für ein Kraftfahrzeug bekannt, mit einem Verbrennungsmotor, welcher eine Antriebswelle aufweist, mit einem Getriebe, welches eine achsparallel zu dem Verbrennungsmotor angeordnete Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle aufweist, mit einem Elektromotor und mit einem Quertrieb, welcher die Antriebswelle des Verbrennungsmotors mit der Getriebeeingangswelle des Getriebes verbindet, wobei der Quertrieb eine koaxial zu der Antriebswelle des Verbrennungsmotors angeordnete Eingangswelle und eine koaxial zu der Getriebeeingangswelle des Getriebes angeordnete Ausgangswelle aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung ist insbesondere, ein vorteilhaft kostengünstiges und leichtes Hybridantriebssystem mit vorteilhaft geringen Drehunförmigkeiten bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einem Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor, welcher eine Antriebswelle aufweist, mit einem Getriebe, welches eine achsparallel zu dem Verbrennungsmotor angeordnete Getriebeeingangswelle und eine Getriebeausgangswelle aufweist, mit einem Elektromotor und mit einem Quertrieb, welcher die Antriebswelle des Verbrennungsmotors mit der Getriebeeingangswelle des Getriebes verbindet, wobei der Quertrieb eine koaxial zu der Antriebswelle des Verbrennungsmotors angeordnete Eingangswelle und eine koaxial zu der Getriebeeingangswelle des Getriebes angeordnete Ausgangswelle aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass das Hybridantriebssystem einen Schwingungsdämpfer aufweist, welcher entlang eines Drehmomentflusses hinter dem Quertrieb angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Schwingungsdämpfer entlang des Drehmomentflusses des Verbrennungsmotors zwischen dem Quertrieb und dem Getriebe angeordnet. Das Hybridantriebssystem ist insbesondere zumindest von einem Teil von einem hybriden Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gebildet. Vorzugsweise bildet das Hybridantriebssystem den hybriden Antriebsstrang aus. Das Hybridantriebssystem dient insbesondere zu einem Antrieb der Antriebsräder eines Kraftfahrzeugs. Das Hybridantriebssystem ist insbesondere an einer Fahrzeugachse, wie beispielsweise der Vorderachse, des Kraftfahrzeugs angeordnet. Zusätzlich wäre jedoch auch denkbar, dass auf der zweiten Fahrzeugachse, wie beispielsweise der Hinterachse, ein weiterer Elektromotor angeordnet ist.
Das Getriebe des Hybridantriebssystems ist insbesondere koaxial zu einem Achsgetriebe angeordnet. Vorzugsweise ist das Getriebe direkt an dem Achsgetriebe angeordnet. Bevorzugt weist das Hybridantriebssystem das Achsgetriebe auf. Vorzugsweise weist das Hybridantriebssystem ferner eine Kupplung auf, welche dem Schwingungsdämpfer entlang eines Drehmomentflusses nachgeschaltet ist.
Vorzugsweise ist der Schwingungsdämpfer von einem Torsionsdämpfer gebildet. Es sind verschiedene, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Torsionsdämpfer denkbar, wie beispielsweise ein Zweimassenschwungrad. Der Schwingungsdämpfer liegt im Sinne dieser Erfindung aus Sicht des Drehmomentflusses insbesondere hinter dem Quertrieb und kann links oder rechts des Quertriebs angeordnet sein.
Die Eingangswelle des Quertriebs ist insbesondere direkt permanent drehfest mit einer Ausgangswelle, insbesondere der Antriebswelle, des Verbrennungsmotors verbunden. Die Ausgangswelle des Quertriebs ist vorzugsweise über den Schwingungsdämpfer mit dem Getriebe gekoppelt. Bevorzugt ist das Getriebe mit einer Getriebeeingangswelle direkt mit dem Schwingungsdämpfer verbunden. Ferner ist das Getriebe insbesondere mit einer Getriebeausgangswelle direkt mit dem Achsgetriebe verbunden. Unter „direkt“ soll ohne Zwischenschaltung schaltbarer Kupplungselemente und/oder Zahnräder oder Zahnradstufen verstanden werden. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Unter einem „Quertrieb“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Getriebevorrichtung verstanden werden, ein Antriebsmoment, insbesondere eine Drehbewegung einer Eingangswelle des Quertriebs auf eine dazu versetzte, achsparallele Ausgangswelle des Quertriebs zu übertragen. Der Quertrieb kann dabei sowohl eine Übersetzung aufweisen als auch frei von einer Übersetzung sein, d.h. eine Übersetzung von i=1 aufweisen. Der Quertrieb kann zu einer Verbindung der Eingangswelle und der Ausgangswelle eine Verzahnung, insbesondere eine Stirnradverzahnung, und/oder ein Umschlingungsmittel aufweisen. Vorzugsweise umfasst der Quertrieb ein Umschlingungsmittel, welches eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite des Quertriebs verbindet. Das Umschlingungsmittel ist vorzugsweise als eine Kette oder als ein Zahnriemen ausgebildet. Anstatt einem Umschlingungsmittel sind jedoch auch ein oder mehrere Zahnräder, Räderketten, zur Verbindung der Eingangsseite und der Ausgangsseite denkbar. Der Quertrieb ist dazu vorgesehen, das Drehmoment des Verbrennungsmotors über einen Kettentrieb, einen Riementrieb oder eine Anzahl von Zahnrädern, insbesondere einer Räderkette, vom Verbrennungsmotor zum Getriebe zu transferieren.
Unter einer „Getriebeeingangswelle“ soll dabei insbesondere ein Getriebeelement verstanden werden, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung an die Antriebseinheit, insbesondere an einem Rotor des Elektromotors, vorgesehen ist. Unter einer „Getriebeausgangswelle“ soll insbesondere ein Getriebeelement verstanden werden, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung eines Abtriebs, insbesondere einer Abtriebseinheit, insbesondere eines Achsantriebs, bevorzugt eines Differentials, vorgesehen ist. Das Differential kann beispielsweise als Kugeldifferential, Stirnraddifferential oder Planetenraddifferential ausgebildet sein. Unter einem „Getriebeelement“ soll insbesondere eine Ausgestaltung verstanden werden, die zur permanenten drehfesten Verbindung zwischen den Sonnenrädern, Planetenträgern, Hohlrädern und/oder Kopplungselementen vorgesehen ist.
Der Elektromotor kann sich bei vorliegender Erfindung vorzugsweise im Hybridantriebssystem vor oder hinter dem Getriebe befinden. Die Leistung des Elektromotors ist insbesondere frei wählbar. Bevorzugt sollte die Leistung des Elektromotors jedoch mehr als 50% der Leistung des Verbrennungsmotors betragen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Hybridantriebssystems kann insbesondere ein Hybridantriebssystem bereitgestellt werden, bei welchem die aus dem verbrennungsmotorischen Anteil des Hybridantriebssystems resultierenden Schwingungen auf ein vorteilhaft niedriges Niveau gedämpft werden. Ferner kann gleichzeitig ein vorteilhaft kostengünstiges und leichtes Hybridantriebssystem bereitgestellt werden.
Ferner wird der Schwingungsdämpfer entlang eines Drehmomentflusses zwischen dem Quertrieb und dem Getriebe angeordnet. Vorzugsweise ist eine Eingangsseite des Schwingungsdämpfers permanent drehfest mit der Ausgangswelle des Quertriebs verbunden. Bevorzugt ist eine Ausgangsseite des Schwingungsdämpfers permanent drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Besonders bevorzugt ist der Schwingungsdämpfer achsparallel zu dem Verbrennungsmotor, insbesondere der Antriebswelle des Verbrennungsmotors, angeordnet. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte Anordnung des Schwingungsdämpfers erreicht werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Quertrieb eine Gesamtübersetzung i von zumindest 0,5 und von weniger als 0,9 aufweist. Vorzugsweise weist der Quertrieb eine Gesamtübersetzung i von zumindest 0,55 und von weniger als 0,85 auf. Demnach dreht sich die Ausgangsseite des Quertriebs schneller als die Eingangsseite des Quertriebs. Vorzugsweise werden dadurch die Massenträgheiten, bezogen auf die verbrennungsmotorische Antriebsseite, folgendermaßen ermittelt: $J_{A n t r i e b s s e i t e} = J_{V e r b r e n n u n g s m o t o r} + \frac{J_{s e k u n d \ddot{a} r}}{i_{Q u e r t r i e b}^{2}}$
Zum Starten des Verbrennungsmotors wird insbesondere eine Mindest-Massenträgheit J_min benötigt. Dieses Massenträgheitsmoment wird vorrangig vorzugsweise durch die Elemente des Schwingungsdämpfers bereitgestellt. Durch die Anordnung des Schwingungsdämpfers hinter dem Quertrieb und die Gesamtübersetzung i des Quertriebs kann diese benötigte Massenträgheit mittels einer kleineren Massenträgheit zur Verfügung gestellt werden. Bezogen auf die Eingangsseite des Quertriebs wirkt das Massenträgheitmoment des Schwingungsdämpfers wie oben beschrieben mittels des Faktors k=1/i_Kette ². Bei einem Schwingungsdämpfer, insbesondere in Form eines Federdämpfers, wird der Großteil des Massenträgheitsmoments vorzugsweise durch die Gehäusebestandteile des Schwingungsdämpfers bereitgestellt. Bevorzugt haben die Gehäusebestandteile des Schwingungsdämpfers eine mehr oder weniger konstante Dicke. Ein kleineres Massenträgheitsmoment des Schwingungsdämpfers geht demnach insbesondere mit einer kleineren Masse des Schwingungsdämpfers einher. Dadurch kann vorzugsweise auch ein vorteilhaft leichtes Hybridantriebssystem bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist die Kupplung und das Getriebe dem Schwingungsdämpfer nachgeschaltet. Aufgrund der Übersetzung des Quertriebs drehen sich das Getriebe und/oder die Kupplung daher schneller als der Verbrennungsmotor. Gleichzeitig geht damit aber eine Reduktion des übertragenen Drehmoments einher. Daher können die Bauteile insbesondere kleiner und leichter designt werden. Dies hat Vorteile bezüglich der Gesamtmasse des Hybridantriebssystems und insbesondere auch des Fahrzeugs. Auch der Bauraum für die Komponenten des Antriebsstrangs sinkt mit den kleineren Bauteilen, dies hat insbesondere bei Front-Quer-Antriebssträngen einen Vorteil, da der Bauraum aufgrund der Anordnung sehr beengt ist.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Elektromotor entlang eines Drehmomentflusses zwischen dem Quertrieb und dem Getriebe angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Elektromotor an die Getriebeeingangswelle des Getriebes angebunden. Der Elektromotor kann koaxial zu der Getriebeeingangswelle angeordnet sein und beispielsweise ringförmig ausgebildet sein. Alternativ wäre auch denkbar, dass der Elektromotor achsparallel zu der Getriebeeingangswelle angeordnet ist und beispielsweise über einen weiteren Quertrieb an die Getriebeeingangswelle des Getriebes angebunden ist. Alternativ wird vorgeschlagen, dass der Elektromotor entlang eines Drehmomentflusses hinter dem Getriebe angeordnet ist. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte Anbindung des Elektromotors erreicht werden. Es kann insbesondere eine Anbindung des Elektromotors erreicht werden, welche frei von direkten Schwingungen des Verbrennungsmotors ist.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass der Schwingungsdämpfer von einem Zweimassenschwungrad gebildet ist. Vorzugsweise ist der Schwingungsdämpfer von einem Feder- und Dämpfungssystem nach Art eines Torsionsdämpfers gebildet. Besonders bevorzugt ist der Schwingungsdämpfer von einem Zweimassenschwungrad gebildet, welches zumindest auf einem ersten Radius in Umfangsrichtung ausgerichtete Federn aufweist. Die Federn des Schwingungsdämpfers sind insbesondere in Umfangsrichtung um die Getriebeeingangswelle angeordnet. Die Federn werden insbesondere angesteuert durch ein die Federn umfassendes Gehäuse oder eine Nabenscheibe, welche mit der Ausgangswelle des Quertriebs verbunden ist. Dadurch kann insbesondere eine besonders vorteilhafte Schwingungsdämpfung erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Hybridantriebssystem zumindest ein Trägheitselement aufweist, welches drehfest mit der Eingangswelle des Quertriebs verbunden ist. Unter einem „Trägheitselement“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Element verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, eine Massenträgheit eines Getriebeelements insbesondere einer Welle zu erhöhen. Aufgrund der Verlagerung der Massenträgheit des Schwingungsdämpfers hinter den Quertrieb des Hybridantriebssystems wird die Schwingungsanregung des Verbrennungsmotors ungedämpft an den Quertrieb übertragen. Dies kann zu einer verkürzten Lebensdauer der Quertriebkomponenten führen. Um dem entgegenzuwirken stellt das Trägheitselement eine hohe zusätzliche Trägheit vor dem Quertrieb bereit, die die Schwingungen teilweise reduziert. Dabei wirkt das Trägheitselement als Energiespeicher. Dies erhöht den Wirkungsgrad. Das Trägheitselement vor dem Quertrieb ist dabei insbesondere derart ausgelegt, dass der Quertrieb keinen Schaden aufgrund der Motorschwingungen nimmt. Der Rest der für den Verbrennungsmotor erforderlichen Trägheit soll hinter dem Quertrieb liegen, damit der Masse- und Bauraumvorteil des Systems mit der Vorübersetzung nicht zu sehr reduziert wird. Dadurch kann insbesondere ein Quertrieb vorteilhaft geschützt werden. Es kann eine verkürzte Lebensdauer von Quertriebkomponenten vermieden werden.
Alternativ wäre denkbar, um der verkürzten Lebensdauer der Quertriebkomponenten entgegenzuwirken, vor dem Quertrieb eine Trennkupplung anzuordnen, die derart dimensioniert ist, dass das mittlere Motormoment übertragen wird, die Drehmomentamplituden, die aus den oszillierenden Gas- und Massekräften des Motors resultieren, jedoch nicht, wobei die Trennkupplung bei den Drehmomentamplituden rutscht. Die Schwingungen werden demnach in thermische Energie umgewandelt und an die Umgebung dissipiert. Dies reduziert den Wirkungsgrad und ist demnach nicht präferabel.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Quertrieb von einem Kettentrieb gebildet ist und ein primäres Kettenrad und ein sekundäres Kettenrad aufweist. Das primäre Kettenrad ist insbesondere permanent drehfest mit der Eingangswelle des Quertriebs verbunden. Das sekundäre Kettenrad ist vorzugsweise permanent drehfest mit der Ausgangswelle des Quertriebs verbunden. Vorzugsweise ist das primäre Kettenrad und das sekundäre Kettenrad über eine Kette miteinander wirkverbunden. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaft robuster und leichter Quertrieb bereitgestellt werden.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Trägheitselement fest, insbesondere einstückig, mit dem primären Kettenrad verbunden ist. Vorzugsweise ist dabei anstelle einer zusätzlichen Trägheit vor dem Quertrieb ein Bestandteil der Primärseite des Kettentriebs selber, wie insbesondere das primäre Kettenrad als Trägerelement mit dieser erhöhten Massenträgheit ausgebildet. Das Massenträgheitsmoment des Schwingungsdämpfers auf der Ausgangsseite des Quertriebs kann dementsprechend um den transformierten Wert der Massenträgheit der Primärseite reduziert werden, da für den ruhigen Lauf des Verbrennungsmotors die transformierte Summe der Massenträgheiten das funktionsrelevante Kriterium ist. Unter „einstückig“ soll insbesondere zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Herstellung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Dadurch kann insbesondere eine Anzahl an Bauteilen gering gehalten werden. Ferner kann ein vorteilhaft kompaktes und robustes Hybridantriebssystem bereitgestellt werden.
Ferner geht die Erfindung aus von einem Kraftfahrzeug mit dem Hybridantriebssystem. Es wird vorgeschlagen, dass der Verbrennungsmotor quer zu einer Fahrtrichtung eingebaut ist. Vorzugsweise sind die Wellen des Verbrennungsmotors und des Getriebes dabei quer zur Fahrtrichtung in der Front des Kraftfahrzeugs angeordnet.
Das erfindungsgemäße Hybridantriebssystem und/oder das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Hybridantriebssystem und/oder das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:

1 ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Hybridantriebssystem, umfassend einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, ein Getriebe, einen Quertrieb und einen Schwingungsdämpfer in einer schematischen Darstellung,
2 ein Kraftfahrzeug mit einem alternativen erfindungsgemäßen Hybridantriebssystem, umfassend einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, ein Getriebe, einen Quertrieb und einen Schwingungsdämpfer in einer schematischen Darstellung und
3 ein Kraftfahrzeug mit einem weiteren alternativen erfindungsgemäßen Hybridantriebssystem, umfassend einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor, ein Getriebe, einen Quertrieb und einen Schwingungsdämpfer in einer schematischen Darstellung.

Die 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 12a. Das Kraftfahrzeug 12a weist eine erste Fahrzeugachse 42a mit Antriebsrädern 44a auf. Der erste Fahrzeugachse 42a ist von einer Vorderachse gebildet. Die erste Fahrzeugachse 42a ist angetrieben ausgeführt. Ferner weist das Kraftfahrzeug 12a eine zweite Fahrzeugachse 46a mit Antriebsrädern 44a auf. Die zweite Fahrzeugachse 46a ist von einer Hinterachse gebildet. Die zweite Fahrzeugachse 46a ist beispielhaft angetrieben ausgeführt.
Ferner weist das Kraftfahrzeug 12a ein Hybridantriebssystem 10a auf. Das Hybridantriebssystem 10a ist dazu vorgesehen, die Antriebsräder 44a der ersten Fahrzeugachse 42a anzutreiben. Das Hybridantriebssystem 10a bildet einen Antriebsstrang aus. Das Hybridantriebssystem 10a weist einen Verbrennungsmotor 14a auf, welcher eine Antriebswelle 16a umfasst. Der Verbrennungsmotor 14a ist quer zu einer Fahrtrichtung 40a des Kraftfahrzeugs 12a eingebaut. Das Hybridantriebssystem 10a weist ferner ein Achsgetriebe 48a auf, welches beispielhaft von einem Differential gebildet ist. Ferner weist das Hybridantriebssystem 10a einen Elektromotor 24a auf. Ferner weist das Hybridantriebssystem 10a ein Getriebe 18a auf. Das Getriebe 18a ist von einem Kraftfahrzeuggetriebe gebildet. Die Getriebe 18a bildet einen Teil des Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs 12a. Das Getriebe 18a ist entlang des Antriebsstrangs, insbesondere entlang eines Kraftflusses des Antriebsstrangs, hinter dem Verbrennungsmotor 14a angeordnet. Das Getriebe 18a wird in zumindest einem Betriebszustand über den Verbrennungsmotor 14a und/oder den Elektromotor 24a angetrieben.
Das Getriebe 18a ist von einem, insbesondere automatischen, Schaltgetriebe gebildet. Es sind verschiedene, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Ausgestaltungen des Getriebes 18a denkbar, wie beispielsweise als Planetenradgetriebe oder Stirnradgetriebe. Das Getriebe 18a ist achsparallel zu dem Verbrennungsmotor 14a angeordnet. Das Getriebe 18a weist eine achsparallel zu dem Verbrennungsmotor 14a angeordnete Getriebeeingangswelle 20a und eine Getriebeausgangswelle auf. Die Getriebeausgangswelle ist koaxial zu der Getriebeeingangswelle 20a angeordnet. Die Getriebeausgangswelle ist permanent drehfest mit einer Eingangsseite des Achsgetriebes 48a verbunden. Die Getriebeeingangswelle 20a ist zu einer Anbindung des Verbrennungsmotors 14a und des Elektromotors 24a vorgesehen. Die Getriebeeingangswelle 20a ist insbesondere von einer Hohlwelle gebildet, wobei eine Seitenwelle der ersten Fahrzeugachse 42a von dem Achsgetriebe 48a durch die Getriebeeingangswelle 20a geführt ist. Die Getriebeeingangswelle 20a ist zumindest teilweise koaxial zu der ersten Fahrzeugachse 42a angeordnet. Es wäre jedoch auch denkbar, dass die Getriebeeingangswelle 20a achsparallel zu der ersten Fahrzeugachse 42a angeordnet ist.
Des Weiteren weist das Hybridantriebssystem 10a einen Quertrieb 26a auf. Der Quertrieb 26a verbindet die Antriebswelle 16a des Verbrennungsmotors 14a mit der Getriebeeingangswelle 20a des Getriebes 18a. Der Quertrieb 26a ist dazu vorgesehen ein Antriebsmoment, insbesondere eine Drehbewegung, der Antriebswelle 16a des Verbrennungsmotors 14a auf die dazu versetzte, achsparallele Getriebeeingangswelle 20a des Getriebes 18a zu übertragen. Der Quertrieb 26a weist eine koaxial zu der Antriebswelle 16a des Verbrennungsmotors 14a angeordnete Eingangswelle 28a und eine koaxial zu der Getriebeeingangswelle 20a des Getriebes 18a angeordnete Ausgangswelle 30a auf. Die Eingangswelle 28a des Quertriebs 26a ist permanent drehfest mit der Antriebswelle 16a des Verbrennungsmotors 14a verbunden. Die Ausgangswelle 30a des Quertriebs 26a ist mit der Getriebeeingangswelle 20a des Getriebes 18a wirkverbunden. Der Quertrieb 26a weist eine Gesamtübersetzung i von zumindest 0,5 und von weniger als 0,9 auf. Der Quertrieb 26a weist eine Gesamtübersetzung i zwischen 0,55 und 0,85 auf. Der Quertrieb 26a ist von einem Kettentrieb gebildet. Der Quertrieb 26a weist ein primäres Kettenrad 36a und ein sekundäres Kettenrad 38a auf. Das primäre Kettenrad 36a ist permanent drehfest mit der Eingangswelle 28a des Quertriebs 26a verbunden. Das sekundäre Kettenrad 38a ist permanent drehfest mit der Ausgangswelle 30a des Quertriebs 26a verbunden. Ferner ist das primäre Kettenrad 36a und das sekundäre Kettenrad 38a über eine Kette 50a miteinander wirkverbunden.
Der Elektromotor 24a ist entlang eines Drehmomentflusses zwischen dem Quertrieb 26a und dem Getriebe 18a angeordnet. Der Elektromotor 24a ist an die Getriebeeingangswelle 20a des Getriebes 18a angebunden. Der Elektromotor 24a ist achsparallel zu der Getriebeeingangswelle 20a des Getriebes 18a angeordnet. Ferner ist der Elektromotor 24a achsparallel zu der Antriebswelle 16a des Verbrennungsmotors 14a angeordnet. Der Elektromotor 24a ist beispielsweise über eine Stirnradstufe oder einen Kettentrieb an die Getriebeeingangswelle 20a des Getriebes 18a angebunden. Alternativ wäre denkbar, dass der Elektromotor 24a koaxial zu der Getriebeeingangswelle 20a angeordnet ist und beispielsweise ringförmig ausgebildet ist. Alternativ wäre ferner denkbar, dass der Elektromotor 24a entlang eines Drehmomentflusses hinter dem Getriebe 18a angeordnet ist.
Ferner weist das Hybridantriebssystem 10a einen Schwingungsdämpfer 32a auf, welcher entlang eines Drehmomentflusses hinter dem Quertrieb 26a angeordnet ist. Der Schwingungsdämpfer 32a ist entlang eines Drehmomentflusses zwischen dem Quertrieb 26a und dem Getriebe 18a angeordnet. Eine Eingangsseite des Schwingungsdämpfers 32a ist permanent drehfest mit der Ausgangswelle 30a des Quertriebs 26a verbunden. Eine Ausgangsseite des Schwingungsdämpfers 32a ist mit der Getriebeeingangswelle 20a des Getriebes 18a wirkverbunden. Der Schwingungsdämpfer 32a ist achsparallel zu dem Verbrennungsmotor 14a angeordnet. Der Schwingungsdämpfer 32a ist von einem Zweimassenschwingrad gebildet.
Durch die Gesamtübersetzung i des Quertriebs 26a dreht sich die Ausgangswelle 30a des Quertriebs 26a schneller als die Eingangswelle 28a des Quertriebs 26a. Dadurch werden die Massenträgheiten, bezogen auf die verbrennungsmotorische Antriebsseite, folgendermaßen ermittelt: $J_{A n t r i e b s s e i t e} = J_{V e r b r e n n u n g s m o t o r} + \frac{J_{s e k u n d \ddot{a} r}}{i_{Q u e r t r i e b}^{2}}$
Zum Starten des Verbrennungsmotors 14a wird eine Mindest-Massenträgheit J_min benötigt. Dieses Massenträgheitsmoment wird vorrangig durch die Elemente des Schwingungsdämpfers 32a bereitgestellt. Durch die Anordnung des Schwingungsdämpfers 32a hinter dem Quertrieb 26a und die Gesamtübersetzung i des Quertriebs 26a kann diese benötigte Massenträgheit mittels einer kleineren Massenträgheit zur Verfügung gestellt werden. Bezogen auf die Eingangsseite des Quertriebs 26a wirkt das Massenträgheitmoment des Schwingungsdämpfers 32a wie oben beschrieben mittels des Faktors k=1/i_Kette ².
Des Weiteren weist das Hybridantriebssystem 10a eine Trennkupplung 54a auf. Die Trennkupplung 54a ist zwischen dem Schwingungsdämpfer 32a und dem Getriebe 18a angeordnet. Mittels der Trennkupplung 54a ist eine Verbindung zwischen der Ausgangswelle 30a des Quertriebs 26a und der Getriebeeingangswelle 20a des Getriebes 18a trennbar.
Ferner weist das Kraftfahrzeug 12a beispielhaft einen weiteren Elektromotor 52a auf, der dazu vorgesehen ist, die zweite Fahrzeugachse 46a rein elektrisch anzutreiben.
In den 2 und 3 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der 1 durch die Buchstaben b und c in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der 2 und 3 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1, verwiesen werden.
Die 2 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 12b. Das Kraftfahrzeug 12b weist ein Hybridantriebssystem 10b auf. Das Hybridantriebssystem 10b weist einen Verbrennungsmotor 14b auf, welcher eine Antriebswelle 16b umfasst. Das Hybridantriebssystem 10b weist ferner ein Achsgetriebe 48b auf, welches beispielhaft von einem Differential gebildet ist. Ferner weist das Hybridantriebssystem 10b einen Elektromotor 24b auf. Ferner weist das Hybridantriebssystem 10b ein Getriebe 18b auf.
Des Weiteren weist das Hybridantriebssystem 10b einen Quertrieb 26b auf. Der Quertrieb 26b verbindet die Antriebswelle 16b des Verbrennungsmotors 14b mit einer Getriebeeingangswelle 20b des Getriebes 18b. Der Quertrieb 26b ist dazu vorgesehen ein Antriebsmoment, insbesondere eine Drehbewegung, der Antriebswelle 16b des Verbrennungsmotors 14b auf die dazu versetzte, achsparallele Getriebeeingangswelle 20b des Getriebes 18b zu übertragen. Der Quertrieb 26b weist eine koaxial zu der Antriebswelle 16b des Verbrennungsmotors 14b angeordnete Eingangswelle 28b und eine koaxial zu der Getriebeeingangswelle 20b des Getriebes 18b angeordnete Ausgangswelle 30b auf.
Ferner weist das Hybridantriebssystem 10b einen Schwingungsdämpfer 32b auf, welcher entlang eines Drehmomentflusses hinter dem Quertrieb 26b angeordnet ist. Der Schwingungsdämpfer 32b ist entlang eines Drehmomentflusses zwischen dem Quertrieb 26b und dem Getriebe 18b angeordnet.
Des Weiteren weist das Hybridantriebssystem 10b ein Trägheitselement 34b auf, welches drehfest mit der Eingangswelle 28b des Quertriebs 26b verbunden ist. Das Trägheitselement 34b ist zwischen der Eingangswelle 28b des Quertriebs 26b und der Antriebswelle 16b des Verbrennungsmotors 14b angeordnet. Das Trägheitselement 34b ist von einem scheibenförmigen Bauteil an der Eingangswelle 28b des Quertriebs 26b gebildet.
Die 3 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 12c. Das Kraftfahrzeug 12c weist ein Hybridantriebssystem 10c auf. Das Hybridantriebssystem 10c weist einen Verbrennungsmotor 14c auf, welcher eine Antriebswelle 16c umfasst. Das Hybridantriebssystem 10c weist ferner ein Achsgetriebe 48c auf, welches beispielhaft von einem Differential gebildet ist. Ferner weist das Hybridantriebssystem 10c einen Elektromotor 24c auf. Ferner weist das Hybridantriebssystem 10c ein Getriebe 18c auf.
Des Weiteren weist das Hybridantriebssystem 10c einen Quertrieb 26c auf. Der Quertrieb 26c verbindet die Antriebswelle 16c des Verbrennungsmotors 14c mit einer Getriebeeingangswelle 20c des Getriebes 18c. Der Quertrieb 26c ist dazu vorgesehen ein Antriebsmoment, insbesondere eine Drehbewegung, der Antriebswelle 16c des Verbrennungsmotors 14c auf die dazu versetzte, achsparallele Getriebeeingangswelle 20c des Getriebes 18c zu übertragen. Der Quertrieb 26c weist eine koaxial zu der Antriebswelle 16c des Verbrennungsmotors 14c angeordnete Eingangswelle 28c und eine koaxial zu der Getriebeeingangswelle 20c des Getriebes 18c angeordnete Ausgangswelle 30c auf. Der Quertrieb 26c ist von einem Kettentrieb gebildet. Der Quertrieb 26c weist ein primäres Kettenrad 36c und ein sekundäres Kettenrad 38c auf. Das primäre Kettenrad 36c ist permanent drehfest mit der Eingangswelle 28c des Quertriebs 26c verbunden. Das sekundäre Kettenrad 38c ist permanent drehfest mit der Ausgangswelle 30c des Quertriebs 26c verbunden. Ferner ist das primäre Kettenrad 36c und das sekundäre Kettenrad 38c über eine Kette 50c miteinander wirkverbunden.
Ferner weist das Hybridantriebssystem 10c einen Schwingungsdämpfer 32c auf, welcher entlang eines Drehmomentflusses hinter dem Quertrieb 26c angeordnet ist. Der Schwingungsdämpfer 32c ist entlang eines Drehmomentflusses zwischen dem Quertrieb 26c und dem Getriebe 18c angeordnet.
Des Weiteren weist das Hybridantriebssystem 10c ein Trägheitselement 34c auf, welches drehfest mit der Eingangswelle 28c des Quertriebs 26c verbunden ist. Das Trägheitselement 34c ist fest mit dem primären Kettenrad 36c des Quertriebs 26c verbunden. Das Trägheitselement 34c ist einstückig mit dem primären Kettenrad 36c des Quertriebs 26c verbunden.
Bezugszeichen

10: Hybridantriebssystem
12: Kraftfahrzeug
14: Verbrennungsmotor
16: Antriebswelle
18: Getriebe
20: Getriebeeingangswelle
24: Elektromotor
26: Quertrieb
28: Eingangswelle
30: Ausgangswelle
32: Schwingungsdämpfer
34: Trägheitselement
36: Kettenrad
38: Kettenrad
40: Fahrtrichtung
42: Fahrzeugachse
44: Antriebsräder
46: Fahrzeugachse
48: Achsgetriebe
50: Kette
52: Elektromotor
54: Trennkupplung

Claims

Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug (12a; 12b; 12c), mit einem Verbrennungsmotor (14a; 14b; 14c), welcher eine Antriebswelle (16a; 16b; 16c) aufweist, mit einem Getriebe (18a; 18b; 18c), welches eine achsparallel zu dem Verbrennungsmotor (14a; 14b; 14c) angeordnete Getriebeeingangswelle (20a; 20b; 20c) und eine Getriebeausgangswelle aufweist, mit einem Elektromotor (24a; 24b; 24c) und mit einem Quertrieb (26a; 26b; 26c), welcher die Antriebswelle (16a; 16b; 16c) des Verbrennungsmotors (14a; 14b; 14c) mit der Getriebeeingangswelle (20a; 20b; 20c) des Getriebes (18a; 18b; 18c) verbindet, wobei der Quertrieb (26a; 26b; 26c) eine koaxial zu der Antriebswelle (16a; 16b; 16c) des Verbrennungsmotors (14a; 14b; 14c) angeordnete Eingangswelle (28a; 28b; 28c) und eine koaxial zu der Getriebeeingangswelle (20a; 20b; 20c) des Getriebes (18a; 18b; 18c) angeordnete Ausgangswelle (30a; 30b; 30c) aufweist, gekennzeichnet durch einen Schwingungsdämpfer (32a; 32b; 32c), welcher entlang eines Drehmomentflusses hinter dem Quertrieb (26a; 26b; 26c) angeordnet ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (32a; 32b; 32c) entlang eines Drehmomentflusses zwischen dem Quertrieb (26a; 26b; 26c) und dem Getriebe (18a; 18b; 18c) angeordnet ist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Quertrieb (26a; 26b; 26c) eine Gesamtübersetzung von zumindest 0,5 und von weniger als 0,9 aufweist.
Hybridantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (24a; 24b; 24c) entlang eines Drehmomentflusses zwischen dem Quertrieb (26a; 26b; 26c) und dem Getriebe (18a; 18b; 18c) angeordnet ist.
Hybridantriebssystem zumindest nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor entlang eines Drehmomentflusses hinter dem Getriebe angeordnet ist.
Hybridantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingungsdämpfer (32a; 32b; 32c) von einem Zweimassenschwungrad gebildet ist.
Hybridantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein Trägheitselement (34b; 34c), welches drehfest mit der Eingangswelle (28b; 28c) des Quertriebs (26b; 26c) verbunden ist.
Hybridantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Quertrieb (26a; 26b; 26c) von einem Kettentrieb gebildet ist und ein primäres Kettenrad (36a; 36b; 36c) und ein sekundäres Kettenrad (38a; 38b; 38c) aufweist.
Hybridantriebssystem nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägheitselement (34c) fest, insbesondere einstückig, mit dem primären Kettenrad (36c) verbunden ist.
Kraftfahrzeug mit einem Hybridantriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (14a; 14b; 14c) quer zu einer Fahrtrichtung (40a; 40b; 40c) eingebaut ist.