WO2010105652A1 - Antriebsstrang für ein hybridgahrzeug - Google Patents

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WO2010105652A1
WO2010105652A1 PCT/EP2009/009165 EP2009009165W WO2010105652A1 WO 2010105652 A1 WO2010105652 A1 WO 2010105652A1 EP 2009009165 W EP2009009165 W EP 2009009165W WO 2010105652 A1 WO2010105652 A1 WO 2010105652A1
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    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a drive train for a hybrid vehicle according to the preamble of claim 1.
  • hybrid vehicles are called motor vehicles, which have at least two different Antnebsmogzieren, in particular via an internal combustion engine and an electric motor.
  • hybrid vehicles are known in various forms, for example as a serial hybrid, as a parallel hybrid or as a power-split hybrid.
  • Emwellen parallel hybrid a powertrain for a hybrid vehicle in the present form is known as Emwellen parallel hybrid.
  • a single-shaft parallel hybrid comprises an internal combustion engine and an electric machine arranged on a common shaft and connectable to a transmission of the hybrid vehicle to drive the hybrid vehicle.
  • the crankshaft of the internal combustion engine, the drive shaft of the electric machine and the transmission input shaft (or an input shaft of a dual-clutch transmission) are thus designed as a single, common shaft.
  • a separating clutch is provided on the common shaft. When this disconnect clutch is closed, both the internal combustion engine and the electric machine are rotatably connected to the same transmission input shaft.
  • both the engine and the electric machine can introduce power into the transmission to drive the hybrid vehicle.
  • the electric machine can be operated as a generator, with which the internal combustion engine drives both the hybrid vehicle and generates electricity by the rotation of the electric machine. This stream can then be stored in an accumulator in the hybrid vehicle. If the disconnect clutch is open, then only the drive shaft is the Electric machine rotatably connected to the transmission input shaft. In this case, a purely electric driving of the hybrid vehicle by the operation of the electric machine as a motor is possible if the accumulator has sufficient energy, and the internal combustion engine can be switched off. Alternatively, a recuperation is possible, wherein the kinetic energy of the hybrid vehicle is transmitted via the rotating transmission input shaft to the electric machine operated as a generator.
  • the electric machine can be used as a starter for the shutdown internal combustion engine by the separating clutch is switched to a slipping state.
  • a suitable electric machine has a power of at least 25 kW, the transmission is expediently provided as an automatic transmission and find as a rechargeable battery in particular lithium-ion or nickel Metallhyd ⁇ t accumulators with about 300 volts voltage use.
  • the rotor of the electric machine with the turn ⁇ eiteitigen components of the separating clutch connected by the rotor is thus connected to the clutch disc or the flexplate of the separating clutch, electric machine and separating clutch as a structural Unit, a so-called hybrid module, be executed.
  • the object of the invention is to propose a single-shaft parallel Hybnd, which does not have the disadvantages mentioned.
  • the drive shaft of the electric machine is arranged non-coaxially with the transmission input shaft, with propellant means being provided for coupling between the drive shaft and the transmission input shaft.
  • propellant means being provided for coupling between the drive shaft and the transmission input shaft.
  • the propellants it is particularly preferred to configure the propellants so that a stable, i. non-switchable, coupling between the drive shaft of the electric machine and a get ⁇ ebe Schondelable, coupling between the drive shaft of the electric machine and a get ⁇ ebe Schondelable, coupling between the drive shaft of the electric machine and a get ⁇ ebe Schondelable, coupling between the drive shaft of the electric machine and a get ⁇ ebe Schondelus part of the separating clutch is realized.
  • the clutch disc or the flexplate is designed such that it is suitable for transmitting torque to the electric machine by means of the non-coaxial drive shaft. This results in a certain degree of integration of electric machine and separating clutch with a relatively simple structure.
  • the propellant a toothed portion of the turntable part of the separating clutch and a gear on the drive shaft of the
  • clutch disk or flexplate may be surrounded by a gearwheel.
  • This gearwheel meshes with the gearwheel arranged on the drive shaft of the electric machine, for coupling between the electric machine and the transmission input shaft.
  • the drive shaft of the electric machine and the transmission input shaft are arranged approximately parallel.
  • the propellants comprise a drive belt and at least one pulley Also hereby a secure transmission of torque between the drive shaft of the electric machine and the transmission input shaft can be realized
  • propellants are possible, such as a chain drive
  • electric machines with improved energy efficiency or efficiency can now also be used become.
  • electric machines can now be relatively easily provided whose length is not smaller than their diameter
  • electric machines with a diameter of about 160 mm By using, for example, electric machines with a diameter of about 160 mm, a good compromise between energy efficiency and sufficient moment is ensured
  • Such electric machines are in the specified space of a single-shaft Parallel Hyb ⁇ d practically only non-coaxial can be arranged
  • the electric machine is arranged in the starter space of the internal combustion engine.
  • this allows use of such hybrid vehicle powertrain internal combustion engines previously used for non-hybrid vehicles. Since the single-shaft parallel Hyb ⁇ d no separate starter motor is more necessary, but its function can be taken over by the electric machine, the corresponding starter space is now free In this space, the electric machine is now arranged and coupled by the propellant, to display a single-shaft parallel -Hyb ⁇ ds.
  • FIGURE shows a particularly preferred embodiment of the invention.
  • Shown is a drive train for a hybrid vehicle comprising a - not shown - internal combustion engine, which is rotatably connected via a crankshaft 1 with a transmission input shaft 2 of a transmission 3 connectable.
  • the transmission 3 is designed here as a double clutch transmission.
  • the crankshaft 1 is separable via a Tre ⁇ nkupplung 5 of the transmission input shaft 2.
  • an electric machine 4 which can be connected to the transmission input shaft 2 via propellant.
  • the electric machine 4 in this case has a drive shaft (not shown), which runs parallel to the drive shaft 2, but is arranged next to it, that is to say it is non-mounted. coaxial.
  • the propellant for the rotationally fixed connection of the drive shaft of the electric machine 4 with the transmission input shaft 2 are covered by a housing 5.
  • the housing 5 has adjacent to the electric machine 4 on a bulge 6, which covers a gear.
  • This - not shown - gear is mounted on the drive shaft of the electric machine 4
  • the gear meshes with an intermediate gear 8, which in turn is in engagement with a gear 7.
  • the gear 7 is supported by the flexplate of the disconnect clutch 5, ie the turntable-side part of the disconnect clutch 5.

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Abstract

Ein Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug umfassend einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine und ein Getriebe, wobei die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und die Antriebswelle der Elektromaschine drehfest mit derselben Getriebeeingangswelle verbindbar sind indem zwischen Verbrennungsmotor und Elektromaschine eine Trennkupplung angeordnet ist womit wahlweise von Verbrennungsmotor und/oder Elektromaschine Moment in das Getriebe einleitbar ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle der Elektromaschine (4) nicht-koaxial zur Getriebeeingangswelle (2) angeordnet ist, wobei Treibmittel (6, 7, 8) vorgesehen sind zur Kopplung zwischen Antriebswelle und Getriebeeingangswelle.

Description

Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Als Hybridfahrzeuge werden Kraftfahrzeuge bezeichnet, die über wenigstens zwei verschiedene Antnebsmoglichkeiten verfugen, insbesondere über einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor. Derartige Hybridfahrzeuge sind in verschiedenen Ausprägungen bekannt, beispielsweise als serieller Hybrid, als paralleler Hybrid oder als leistungsverzweigter Hybrid.
Aus der gattungsbildenden DE 10 2006 034 937 Al ist ein Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug in der vorliegenden Ausprägung als Emwellen-Parallel-Hybrid bekannt. Em derartiger Einwellen-Parallel-Hybπd umfasst einen Verbrennungsmotor und eine Elektromaschine, die auf einer gemeinsamen Welle angeordnet und mit einem Getriebe des Hybridfahrzeuges verbindbar sind um das Hybridfahrzeug anzutreiben. Die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, die Antriebswelle der Elektromaschine und die Getriebeeingangswelle (bzw. eine Eingangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes) sind damit als eine einzige, gemeinsame Welle ausgeführt. Zwischen dem Verbrennungsmotor und der Elektromaschine ist eine Trennkupplung auf der gemeinsamen Welle vorgesehen. Wenn diese Trennkupplung geschlossen ist, sind sowohl der Verbrennungsmotor als auch die Elektromaschine mit derselben Getriebeeingangswelle drehfest verbunden. Somit können sowohl der Verbrennungsmotor als auch die Elektromaschine Leistung in das Getriebe einleiten, zum Antrieb des Hybridfahrzeuges. Alternativ kann die Elektromaschine als Generator betrieben werden, womit der Verbrennungsmotor sowohl das Hybridfahrzeug antreibt als auch durch die Rotation der Elektromaschine Strom erzeugt. Dieser Strom kann dann in einem Akkumulator im Hybridfahrzeug gespeichert werden. Wenn die Trennkupplung geöffnet ist, dann ist nur die Antriebswelle der Elektromaschine drehfest mit der Getriebeeingangswelle verbunden. In diesem Fall ist ein rein elektrisches Fahren des Hybridfahrzeuges durch den Betrieb der Elektromaschine als Motor möglich, wenn der Akkumulator ausreichend Energie aufweist, und der Verbrennungsmotor kann abgeschaltet werden. Alternativ ist eine Rekuperation möglich, wobei die kinetische Energie des Hybridfahrzeuges über die rotierende Getriebeeingangswelle auf die als Generator betriebene Elektromaschine übertragen wird. Weiterhin kann die Elektromaschine als Anlasser für den abgeschalteten Verbrennungsmotor genutzt werden, indem die Trennkupplung in einen schlupfenden Zustand geschaltet wird. Eine geeignete Elektromaschine weist dabei eine Leistung von mindestens 25 kW auf, das Getriebe ist zweckmaßigerweise als Automatikgetriebe vorgesehen und als Akkumulator finden insbesondere Lithium-Ionen- oder Nickel- Metallhydπt-Akkumulatoren mit etwa 300 Volt Spannung Verwendung.
Um den für einen derartigen Einwellen-Parallel-Hybnd benotigten Bauraum zu minimieren, ist üblicherweise der Rotor der Elektromaschine mit den getπebeseitigen Komponenten der Trennkupplung verbunden Indem der Rotor also an die Kupplungsscheibe bzw den Flexplate der Trennkupplung angebunden ist, können Elektromaschine und Trennkupplung als eine bauliche Einheit, ein sog. Hybridmodul, ausgeführt werden.
Nachteilig hieran ist jedoch, dass dann die Dimensionierung der Elektromaschine abhangig von der Dimensionierung der Trennkupplung ist. Insbesondere werden dabei, entsprechend der Breite der Trennkupplung, eher kurze Elektromaschinen mit großem Durchmesser verwendet, was bezüglich Energieeffizienz nicht optimal ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Einwellen-Parallel-Hybnd vorzuschlagen, welcher die genannten Nachteile nicht aufweist.
Die Aufgabe wird gelost durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Unteranspruche betreffen vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung. Erfindungsgemaß ist vorgesehen, dass die Antriebswelle der Elektromaschine nicht- koaxial zur Getriebeeingangswelle angeordnet ist, wobei Treibmittel vorgesehen sind zur Kopplung zwischen Antriebswelle und Getriebeeingangswelle. Anders ausgedruckt wird die Elektromaschine bei diesem speziellen Einwellen-Parallel-Hybπd räumlich von der Getriebeeingangswelle beabstandet Wahrend also weiterhin die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und die Getriebeeingangswelle (bzw. eine Eingangswelle eines Doppelkupplungsgetriebes) auf einer gemeinsamen Welle d h. koaxial angeordnet sind, ist nun keine koaxiale Anordnung dieser gemeinsamen Welle mit der Antriebswelle der Elektromaschine mehr vorgesehen Vielmehr hegt diese Antriebswelle, und damit natürlich auch die Elektromaschine, nunmehr quasi „neben" der gemeinsamen Welle bzw. der Getriebeeingangswelle Damit sind neue Bauraume für die Elektromaschine erschließbar Insbesondere ist eine größere Flexibilität bei der Gestaltung der Elektromaschine des Hybridfahrzeuges möglich, weil die Lange der Elektromaschine nicht mehr abhangig ist von der Große der Trennkupplung. Dennoch ist durch die Treibmittel weiterhin eine sichere Einleitung von Moment möglich, entweder durch die Elektromaschine in das Getriebe um das Hybridfahrzeug anzutreiben, oder über die rotierende Getriebeeingangswelle auf die die Elektromaschine um kinetische Energie des Hybridfahrzeuges zu rekupeπeren.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, die Treibmittel derart zu konfigurieren, dass eine standige, d.h. nicht-schaltbare, Kopplung zwischen der Antriebswelle der Elektromaschine und einem getπebeseitigen Teil der Trennkupplung realisiert wird. Dazu wird beispielsweise die Kupplungsscheibe oder das Flexplate derart ausgebildet, dass es zur Übertragung von Moment zur Elektromaschine vermittels der nicht-koaxialen Antriebswelle geeignet ist. Damit ergibt sich ein gewisses Maß an Integration von Elektromaschine und Trennkupplung bei einem relativ einfachen Aufbau.
Insbesondere ist auch vorgesehen, dass die Treibmittel einen gezahnten Bereich des getπebeseitigen Teils der Trennkupplung sowie ein Zahnrad auf der Antriebswelle der Elektromaschine umfassen Beispielsweise kann Kupplungsscheibe bzw Flexplate von einem Zahnrad umgeben sein Dieses Zahnrad kämmt mit dem auf der Antriebswelle der Elektromaschine angeordneten Zahnrad, zur Kopplung zwischen der Elektromaschine und der Getriebeeingangswelle. In diesem Fall sind die Antriebswelle der Elektromaschine und die Getriebeeingangswelle naherungsweise parallel angeordnet.
Dabei kann auch vorgesehen sein, zwischen dem Zahnrad auf der Antriebswelle der Elektromaschine und dem gezahnten Bereich ein Zwischenzahnrad anzuordnen Dies ermöglicht beim Treibmittel die Darstellung eines größeren Abstands zwischen Antriebswelle und Getriebeeingangswelle Zusätzlich ergibt sich durch die Verwendung von Zahnrad bzw. gezahntem Bereich die Einstellung einer gewünschten Übersetzung zwischen der Drehzahl der Elektromaschine und der Drehzahl der Getriebeeingangswelle Damit wird auch ein Einsatz hochdrehender Elektromaschinen bei einem Einwellen- Parallel-Hybπd möglich, was bei direkter Kopplung des Rotors einer solchen Elektromaschine mit der Getriebeeingangswelle nicht darstellbar wäre
In einer alternativen Ausfuhrungsform der Erfindung umfassen die Treibmittel einen Treibriemen und wenigstens eine Riemenscheibe Auch hiermit ist eine sichere Übertragung von Moment zwischen der Antriebswelle der Elektromaschine und der Getriebeeingangswelle realisierbar Natürlich sind auch andere Treibmittel möglich, beispielsweise ein Kettentrieb
Zum Schutz der Treibmittel vor Umwelteinflüssen ist bevorzugt deren Kapselung vorgesehen. Durch ein Gehäuse zur Abdeckung der Treibmittel, welches beispielsweise an der Elektromaschine und der Getriebeeingangswelle anliegt, ist ein sicherer Schutz der Treibmittel vor Verschmutzung bzw Beschädigung gewährleistet
Durch die nicht-koaxiale Anordnung der Elektromaschine können nun auch Elektromaschinen mit verbesserter Energieeffizienz bzw. Wirkungsgrad eingesetzt werden. Insbesondere können nun relativ einfach Elektromaschinen vorgesehen werden, deren Lange nicht kleiner als ihr Durchmesser ist Indem hier beispielsweise Elektromaschinen mit einem Durchmesser von etwa 160 mm verwendet werden, ist ein guter Kompromiss zwischen Energieeffizienz und ausreichendem Moment sichergestellt Derartige Elektromaschinen sind im vorgegebenem Bauraum eines Einwellen-Parallel- Hybπd praktisch nur nicht-koaxial anordenbar
Bevorzugt wird die Elektromaschine im Anlasserbauraum des Verbrennungsmotors angeordnet. Dies ermöglicht insbesondere eine Verwendung von solchen Verbrennungsmotoren für den Hybridfahrzeug-Antriebsstrang, die bisher für Nicht- Hybπdfahrzeuge verwendet wurden. Da beim Einwellen-Parallel-Hybπd kein separater Anlassermotor mehr notwendig ist, sondern dessen Funktion durch die Elektromaschine übernommen werden kann, ist der entsprechende Anlasserbauraum nun frei In diesem Bauraum wird nun die Elektromaschine angeordnet und durch die Treibmittel angekoppelt, zur Darstellung eines Einwellen-Parallel-Hybπds.
Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung naher dargestellt. Dabei zeigt die einzige Fig eine besonders bevorzugte Ausfuhrungsform der Erfindung.
Dargestellt ist ein Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug umfassend einen - nicht dargestellten - Verbrennungsmotor, der über eine Kurbelwelle 1 drehfest mit einer Getriebeeingangswelle 2 eines Getriebes 3 verbindbar ist. Das Getriebe 3 ist hier als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet. Die Kurbelwelle 1 ist über eine Treπnkupplung 5 von der Getriebeeingangswelle 2 trennbar.
Zusätzlich zum nicht dargestellten Verbrennungsmotor ist eine Elektromaschine 4 vorgesehen, die über Treibmittel an die Getriebeeingangswelle 2 anbindbar ist. Die Elektromaschine 4 weist dabei eine - nicht dargestellte - Antriebswelle auf, die parallel zur Getπebeemgangswelle 2 verlauft, jedoch daneben hegend angeordnet ist, d.h nicht- koaxial. Die Treibmittel zur drehfesten Verbindung der Antriebswelle der Elektromaschine 4 mit der Getriebeeingangswelle 2 sind dabei durch ein Gehäuse 5 abgedeckt. Das Gehäuse 5 weist benachbart zur Elektromaschine 4 eine Ausbuchtung 6 auf, welche ein Zahnrad abdeckt. Dieses - nicht dargestellte - Zahnrad ist auf der Antriebswelle der Elektromaschine 4 befestigt Das Zahnrad kämmt mit einem Zwischenzahnrad 8, welches wiederum im Eingriff mit einem Zahnrad 7 steht. Das Zahnrad 7 wird von der Flexplate der Trennkupplung 5 getragen, d.h. dem getπebeseitigen Teil der Trennkupplung 5.
Somit ist eine drehfeste Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 2 und der Antriebswelle der Elektromaschine 4 durch die Treibmittel hergestellt, welche gebildet werden durch das Zahnrad auf der Antriebswelle der Elektromaschine 4, das Zwischenzahnrad 8 und das Zahnrad 7. Unabhängig davon, ob die Trennkupplung 5 geöffnet oder geschlossen ist, besteht vermittels der Treibmittel standig eine drehfeste Verbindung zwischen Elektromaschine 4 und Getriebeeingangswelle 2 Es ergibt sich somit ein Einwellen-Parallel-Hybπd, bei dem die Elektromaschine 4 nicht-koaxial zur Getπebeeingangswelle 2 sowie zur Kurbelwelle 1 angeordnet ist.

Claims

Patentansprüche
1 Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug umfassend einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine und ein Getriebe, wobei die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und die Antriebswelle der Elektromaschine drehfest mit derselben Getriebeeingangswelle verbindbar sind indem zwischen Verbrennungsmotor und Elektromaschine eine Trennkupplung angeordnet ist womit wahlweise von Verbrennungsmotor und/oder Elektromaschine Moment in das Getriebe einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle der Elektromaschine (4) nicht-koaxial zur Getriebeeingangswelle (2) angeordnet ist, wobei Treibmittel (6, 7, 8) vorgesehen sind zur Kopplung zwischen Antriebswelle und Getriebeeingangswelle.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 , wobei die Treibmittel konfiguriert sind zur Kopplung zwischen Antriebswelle und getπebeseitigem Teil der Trennkupplung (5)
3 Antriebsstrang nach Anspruch 2, wobei die Treibmittel einen gezahnten Bereich (7) des getπebeseitigen Teils der Trennkupplung und ein Zahnrad (6) auf der Antriebswelle der Elektromaschine umfassen.
4. Antriebsstrang nach Anspruch 3, wobei ein Zwischenzahnrad (8) zwischen dem gezahnten Bereich und dem Zahnrad angeordnet ist, welches mit beiden kämmt
5 Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Treibmittel Treibriemen und Riemenscheibe umfassen.
6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Gehäuse (5) für die Kapselung der Treibmittel vorgesehen ist.
7. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Länge der Elektromaschine nicht kleiner als deren Durchmesser ausgebildet ist.
8. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektromaschine im Bauraum des Anlassermotors des Verbrennungsmotors vorgesehen ist.
PCT/EP2009/009165 2009-03-19 2009-12-19 Antriebsstrang für ein hybridgahrzeug Ceased WO2010105652A1 (de)

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