WO2012076129A1 - Baukastensystem - Google Patents

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WO2012076129A1
WO2012076129A1 PCT/EP2011/006017 EP2011006017W WO2012076129A1 WO 2012076129 A1 WO2012076129 A1 WO 2012076129A1 EP 2011006017 W EP2011006017 W EP 2011006017W WO 2012076129 A1 WO2012076129 A1 WO 2012076129A1
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transmission
input shaft
hybrid module
modular system
hub
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PCT/EP2011/006017
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Werner Schiek
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Dr. Ing. H.C. F. Porsche Ag
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    • Y10T74/19051—Single driven plural drives
    • Y10T74/19056—Parallel

Definitions

  • the present invention relates to a modular system of a drive train of a motor vehicle.
  • Hybrid vehicle known, the internal combustion engine with a drive shaft, an operable as a motor and as a generator electric machine and a multi-stage
  • the drive shaft of the internal combustion engine is via a controllable separating clutch and the rotor of the electric machine via a
  • Input gear stage are in coaxial arrangement in a preassemblable hybrid module with a module housing, an input element and a
  • Input shaft of the automatic transmission are connected.
  • the hybrid module points over it
  • the present invention addresses the problem of providing a modular system for a drive train of a motor vehicle, which allows flexible construction of a conventional as well as a hybrid powertrain.
  • the present invention is based on the general idea to provide a modular system, by means of which without substantial modifications alternatively
  • the modular system has an internal combustion engine which has a dual-mass flywheel having a hub.
  • the modular system comprises a transmission and a hybrid module having an electric motor, wherein the transmission comprises a transmission input shaft and the hybrid module
  • the dual-mass flywheel in the modular system according to the invention is a standardized shaft-hub connection, wherein the hub is arranged crankshaft side and without any change with the associated standardized transmission input shaft or with the
  • Hybrid module input shaft is connectable.
  • the modular system according to the invention thus enables due to the standardized shaft-hub connection on
  • Hybrid module input shaft connected via a coupling with a rotor of the electric motor.
  • the clutch When the clutch is closed, the drive of the drive train is thus ensured via the internal combustion engine, with the electric motor switched off, this can be operated as a generator, so that a vehicle battery can be charged by means of the internal combustion engine.
  • the clutch When the clutch is open, however, a purely electric motor driving the hybrid vehicle is possible, as well as charging the vehicle battery, if the hybrid vehicle, for example, downhill and the electric motor is used in this state as a generator.
  • the transmission is designed as a so-called dual-clutch transmission.
  • Dual-clutch transmissions are automated manual transmissions, which by means of two
  • Partial transmissions allow a fully automatic gear change without interruption of traction and thus almost jerk-free.
  • the transmission control can choose the gears either independently or according to the driver's request within the range of permitted speed ranges.
  • torque is transmitted through one of two clutches connecting two sub-transmissions to the drive. By doing this one clutch closes while the other opens, a gear change without traction interruption is conceivable.
  • Due to the standardized design of the hybrid module input shaft same as the transmission input shaft, optionally and without other changes, the hybrid module with attached gear or just such a transmission can be drivingly connected to the hub of the internal combustion engine.
  • Fig. 2 is a view as in Fig. 1, but with a hybrid module is provided with a subsequent transmission.
  • an inventive modular system 1 of a drive train 2 of a motor vehicle not shown otherwise
  • the modular system 1 comprises a transmission 8 and a hybrid module 10 having an electric motor 9.
  • the transmission 8 has the transmission input shaft 6, whereas the hybrid module 10 has the Hybrid module input shaft 7 has.
  • the transmission 8 or the hybrid module 10 can alternatively be connected to the hub 4 of the dual mass flywheel 5 with its respective input shaft 6, 7.
  • the dual mass flywheel 5 serves primarily to reduce
  • Fig. 2 it can be seen that the hybrid module input shaft 7 is connected via a coupling 11 with a rotor 12 of the electric motor 9.
  • An associated stator 13 of the electric motor 9 is in a housing 14 of the
  • Hybrid module 10 is arranged.
  • the rotor 12 of the electric motor 9 is rotatably connected to one or the transmission input shaft 6 wherein the rotor 12 may at the same time have a connection element 15 for connection to a torque converter not shown.
  • the transmission 8 may also, for example, as
  • Two-mass flywheel 5 always the same form, with the hub 4 of such standardized dual mass flywheel 5 for the production of a conventional
  • the transmission input shaft 6 and the hybrid module input shaft 7 can be connected. Further design changes are not required.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Baukastensystem eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, - mit einem Verbrennungsmotor (3), der ein eine Nabe (4) aufweisendes Zweimassenschwungrad (5) besitzt, - mit einem Getriebe (8) und einem, einen Elektromotor (9) aufweisenden Hybridmodul (10), - wobei das Getriebe (8) eine Getriebeeingangswelle (6) und das Hybridmodul (10) eine Hybridmoduleingangswelle (7) aufweisen, - wobei das Getriebe (8) oder das Hybridmodul (10) alternativ mit ihrer jeweiligen Eingangswelle (6, 7) mit der Nabe (4) des Zweimassenschwungrades (5) verbindbar ist. Hierdurch ist eine besonders flexible Fertigung möglich.

Description

Baukastensystem
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Baukastensystem eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs.
Um das Emissionsverhalten von Kraftfahrzeugen positiv beeinflussen zu können, drängen zunehmend mehr Hybridfahrzeuge auf den Markt, die nicht nur einen rein
verbrennungsmotorischen Antrieb ermöglichen, sondern zusätzlich oder alternativ auch einen elektromotorischen Antrieb. Das Ausstatten eines ansonsten gleichen
Kraftfahrzeuges als Hybridfahrzeug, erfordert jedoch nicht unerhebliche Anpassungen im Fertigungsprozess, die insbesondere eine reibungslose und flexible Serienfertigung erschweren. Auch der Einsatz von sogenannten Hybridmodulen, die in ansonsten baugleiche Kraftfahrzeuge eingebaut werden, sofern diese als Hybridfahrzeug
ausgestattet werden sollen, erfordert einen erheblichen Aufwand sowie einen erheblichen Eingriff in die Fertigungsroutine.
Aus der WO 2010/007126 AI ist beispielsweise ein Antriebsstrang eines
Hybridfahrzeuges bekannt, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbaren Elektromaschine sowie ein mehrstufiges
Planetengetriebe umfasst. Die Triebwelle des Verbrennungsmotors ist dabei über eine steuerbare Trennkupplung und der Rotor der Elektromaschine über eine
Eingangsgetriebestufe mit der Eingangswelle des Automatikgetriebes in Triebverbindung zu setzen. Sowohl die Elektromaschine, als auch die Trennkupplung und die
Eingangsgetriebestufe sind dabei in koaxialer Anordnung in einem vormontierbaren Hybridmodul mit einem Modulgehäuse, einem Eingangselement und einem
Ausgangselement zusammengefasst, wobei das Eingangselement drehfest mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors und das Ausgangselement drehfest mit der
Eingangswelle des Automatikgetriebes verbunden sind. Das Hybridmodul weist darüber
BESTÄTIGUNGSKOPIE hinaus die Abmessungen eines konventionell verwendbaren hydrodynamischen
Drehmomentwandlers auf.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein Baukastensystem für einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs anzugeben, welches einen flexiblen Bau eines konventionellen als auch eines Hybridantriebsstrangs ermöglicht.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Baukastensystem anzugeben, mittels welchem ohne wesentliche Modifikationen alternativ ein
konventioneller Antriebsstrang oder ein Hybridantriebsstrang gebaut werden können. Das Baukastensystem weist hierzu erfindungsgemäß einen Verbrennungsmotor auf, der ein eine Nabe aufweisendes Zweimassenschwungrad besitzt. Darüber hinaus umfasst das Baukastensystem ein Getriebe und ein, einen Elektromotor aufweisendes Hybridmodul, wobei das Getriebe eine Getriebeeingangswelle und das Hybridmodul eine
Hybridmoduleingangswelle besitzen. Das Zweimassenschwungrad stellt bei dem erfindungsgemäßen Baukastensystem eine standardisierte Welle-Nabe-Verbindung dar, wobei die Nabe kurbelwellenseitig angeordnet ist und ohne jegliche Änderung mit der zugehörigen, standardisierten Getriebeeingangswelle bzw. mit der
Hybridmoduleingangswelle verbindbar ist. Das erfindungsgemäße Baukastensystem ermöglicht somit aufgrund der standardisierten Welle-Nabe-Verbindung am
Zweimassenschwungrad den Bau eines konventionellen, das heißt
verbrennungsmotorisch betriebenen Antriebsstrangs oder eines Hybridantriebsstrangs, ohne dass hierfür konstruktive Anpassungen erforderlich wären. Mit dem
erfindungsgemäßen Baukastensystem kann somit ein konventionelles Kraftfahrzeug oder ein Hybridfahrzeug flexibel gefertigt werden, ohne dass hierfür in die Fertigungsroutine störend eingegriffen werden müsste. Insbesondere lässt sich die Fertigung von
Hybridfahrzeugen deutlich besser in die Serienfertigung von rein verbrennungsmotorisch angetriebenen Fahrzeugen integrieren. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist die
Hybridmoduleingangswelle über eine Kupplung mit einem Rotor des Elektromotors verbindbar. Bei geschlossener Kupplung ist somit der Antrieb des Antriebsstrangs über den Verbrennungsmotor gewährleistet, wobei bei stromlos geschaltetem Elektromotor dieser als Generator betrieben werden kann, so dass eine Fahrzeugbatterie mittels des Verbrennungsmotors aufgeladen werden kann. Bei geöffneter Kupplung hingegen ist ein rein elektromotorisches Fahren des Hybridfahrzeuges möglich, ebenso wie ein Aufladen der Fahrzeugbatterie, sofern das Hybridfahrzeug beispielsweise bergab fährt und der Elektromotor in diesem Zustand als Generator eingesetzt wird. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist das Getriebe als sogenanntes Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet.
Doppelkupplungsgetriebe sind automatisierte Schaltgetriebe, die mittels zweier
Teilgetriebe einen vollautomatischen Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung und damit nahezu ruckfrei ermöglichen. Die Getriebesteuerung kann dabei die Gänge entweder selbstständig oder nach Fahrerwunsch im Rahmen zugelassener Drehzahlbereiche wählen. Im Gegensatz zu Automatikgetrieben mit hydraulischen Drehmomentwandler, erfolgt die Übertragung des Drehmoments über eine von zwei Kupplungen, die zwei Teilgetriebe mit dem Antrieb verbinden. Indem hierbei gleichzeitig eine Kupplung schließt, während die andere öffnet, ist ein Gangwechsel ohne Zugkraftunterbrechung denkbar. Durch die standardisierte Ausbildung der Hybridmoduleingangswelle gleich wie die Getriebeeingangswelle, kann wahlweise und ohne sonstige Änderungen das Hybridmodul mit angeschlossenem Getriebe oder lediglich ein derartiges Getriebe alleine mit der Nabe des Verbrennungsmotors antriebsverbunden werden. Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche
Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Baukastensystem mit einem Getriebe,
Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1 , wobei jedoch ein Hybridmodul mit einem nachfolgenden Getriebe vorgesehen ist.
Entsprechend den Fig. 1 und 2, weist ein erfindungsgemäßes Baukastensystem 1 eines Antriebsstrangs 2 eines im übrigen nicht gezeigten Kraftfahrzeuges einen
Verbrennungsmotor 3 auf, der ein, eine Nabe 4 aufweisendes Zweimassenschwungrad 5 besitzt. Das Zweimassenschwungrad 5 weist dabei eine standardisierte Welle-Nabe- Verbindung auf, mit der standardisierten, kurbelwellenseitigen Nabe 4 und einer zugehörigen standardisierten Getriebeeingangswelle 6 bzw. Hybridmoduleingangswelle 7 (vgl. Fig. 1 und 2). Zusätzlich umfasst das erfindungsgemäße Baukastensystem 1 ein Getriebe 8 sowie ein, einen Elektromotor 9 aufweisendes Hybridmodul 10. Das Getriebe 8 besitzt dabei die Getriebeeingangswelle 6, wogegen das Hybridmodul 10 die Hybridmoduleingangswelle 7 aufweist. Um nun sowohl ein konventionelles, das heißt rein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug, als auch ein Hybridfahrzeug flexibel herstellen zu können, kann das Getriebe 8 oder das Hybridmodul 10 alternativ mit ihrer jeweiligen Eingangswelle 6, 7 mit der Nabe 4 des Zweimassenschwungrades 5 verbunden werden. Durch die standardisierte Welle-Nabe-Verbindung des
Zweimassenschwungrades 5 kann dessen Nabe 4 somit frei wählbar und damit völlig flexibel mit der Getriebeeingangswelle 6 oder der Hybridmoduleingangswelle 7
antriebsverbunden werden, wodurch keinerlei konstruktive Anpassungen zur Realisierung eines konventionellen Fahrzeuges oder eines Hybridfahrzeuges erforderlich sind.
Das Zweimassenschwungrad 5 dient dabei in erster Linie zur Reduzierung von
Drehschwingungen, wobei die konventionelle Schwungmasse aufgeteilt wird auf eine Primärschwungmasse und eine Sekundärschwungmasse, die am Verbrennungsmotor 3 bzw. an der Getriebeeingangswelle 6 oder der Hybridmoduleingangswelle 7 angeordnet sind.
Betrachtet man die Fig. 2, so kann man erkennen, dass die Hybridmoduleingangswelle 7 über eine Kupplung 11 mit einem Rotor 12 des Elektromotors 9 verbunden ist. Ein zugehöriger Stator 13 des Elektromotors 9 ist dabei in einem Gehäuse 14 des
Hybridmoduls 10 angeordnet. Der Rotor 12 des Elektromotors 9 ist dabei drehfest mit einer oder der Getriebeeingangswelle 6 verbunden wobei der Rotor 12 zugleich ein Anbindungselement 15 zur Anbindung an einen nicht gezeigten Wandlerautomaten aufweisen kann. Das Getriebe 8 kann darüber hinaus beispielsweise als
Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet sein und dadurch ein besonders ruckarmes bzw. ruckfreies Schalten ermöglichen.
Mit dem erfindungsgemäßen Baukastensystem 1 ist es somit möglich, den
Antriebsstrang in Bezug auf den Verbrennungsmotor 3 und die Nabe 4 des
Zweimassenschwungrades 5 stets gleich auszubilden, wobei an die Nabe 4 des derart standardisierten Zweimassenschwungrades 5 zur Fertigung eines konventionellen
Kraftfahrzeuges oder eines Hybridfahrzeuges alternativ die Getriebeeingangswelle 6 bzw. die Hybridmoduleingangswelle 7 anbindbar ist. Weitere konstruktive Änderungen sind nicht erforderlich.

Claims

Patentansprüche
1. Baukastensystem (1) eines Antriebsstrangs (2) eines Kraftfahrzeugs,
- mit einem Verbrennungsmotor (3), der ein eine Nabe (4) aufweisendes
Zweimassenschwungrad (5) besitzt,
- mit einem Getriebe (8) und einem, einen Elektromotor (9) aufweisenden Hybridmodul
(10),
- wobei das Getriebe (8) eine Getriebeeingangswelle (6) und das Hybridmodul (10) eine
Hybridmoduleingangswelle (7) aufweisen,
- wobei das Getriebe (8) oder das Hybridmodul (10) alternativ mit ihrer jeweiligen
Eingangswelle (6,8) mit der Nabe (4) des Zweimassenschwungrades (5) verbindbar ist.
2. Baukastensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Hybridmoduleingangswelle (7) über eine Kupplung (11) mit einem Rotor (12) des
Elektromotors (9) verbindbar ist.
3. Baukastensystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) mit des Elektromotors (9) mit der Getriebeeingangswelle (6) verbunden ist.
4. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Gehäuse (14) des Hybridmoduls (10) ein Stator (13) des Elektromotors (9) angeordnet ist.
5. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) ein Anbindungselement (15) zur Anbindung an einen Wandlerautomaten aufweist.
6. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (8) als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist.
7. Baukastensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zweimassenschwungrad (5) eine standardisierte Welle-Nabe-Verbindung aufweist, mit einer standardisierten kurbellwellenseitigen Nabe (4) und einer zugehörigen,
standardisierten Getriebeeingangswelle (6) bzw. Hybridmoduleingangswelle (7).
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