WO2018113817A1 - Drivetrain with actuator for connection of an electric machine to a rotating element of the drivetrain - Google Patents

Drivetrain with actuator for connection of an electric machine to a rotating element of the drivetrain Download PDF

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WO2018113817A1
WO2018113817A1 PCT/DE2017/101010 DE2017101010W WO2018113817A1 WO 2018113817 A1 WO2018113817 A1 WO 2018113817A1 DE 2017101010 W DE2017101010 W DE 2017101010W WO 2018113817 A1 WO2018113817 A1 WO 2018113817A1
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WO
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switching
actuator
shaft
clutch
transmission
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PCT/DE2017/101010
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German (de)
French (fr)
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Nils Klockmann
Yunfan Wei
Marco Grethel
Gerald KÜSTLER
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • the invention relates to a drive train for a motor vehicle, such as a car, a truck, a bus or other commercial vehicle, having an actuator having a switching shaft, wherein a switching member of the actuator is coupled to the switching shaft / is arranged on the shift shaft, that the switching member in a selection operation of the actuator (preferably by shifting the switching shaft) in an axial direction of the shift shaft in at least one operating plane and slidably in a switching operation of the actuator (preferably by rotation of the switching shaft) in the at least one operating plane is movable / pivoted.
  • DE 10 2012 021 074 A1 discloses a hybrid powertrain and a method for operating such.
  • the hybrid powertrain has an internal combustion engine designed for a maximum engine speed and a dual clutch arrangement with a first friction clutch and a second friction clutch, wherein the friction clutches in turn have a common input member coupled to the internal combustion engine and one output member each.
  • a transmission assembly having a first sub-transmission and a second sub-transmission is also present in the drive train, wherein the output member of the first friction clutch is connected to an input of the first sub-transmission and the output member of the second friction clutch is connected to an input of the second sub-transmission.
  • an electric machine is present in the drive train.
  • DE 10 2013 207 871 A1 also discloses a transmission actuator for a vehicle transmission and a controller for controlling this transmission actuator.
  • the drive train configurations known from the prior art as well as the actuators used herein have hitherto often had the disadvantage that relatively complicated actuators are to be used to implement the actuation of the individual components of the drive train, in particular of the electrical machine used herein.
  • the drive train is relatively complex in terms of its construction and its control.
  • the actuators often take a relatively large space in the drive train.
  • the actuator is designed and mounted so that the switching member cooperates in a first operating plane with a arranged between an electric machine and a rotary part of the drive train / acting clutch.
  • the switching element acts on the clutch, at least in the switching process in the first operating plane (by its movement / by a rotation of the switching shaft).
  • a coupling is understood as a coupling arrangement.
  • a particularly compact switching device is implemented for a arranged between the electric machine and the drive train clutch.
  • the actuation of the clutch is thereby implemented space-optimized. Due to the design of the switching shaft and the switching member, the clutch can be used individually in the drive train, with the actuator always being able to displace the switching member via the selector shaft into the actuation plane.
  • the actuator is designed as a single-motor actuator, that is, the actuator has only a drive unit, with a motor on which the shift shaft both in shifts its axial direction as well as twisted about its longitudinal axis. As a result, the structure of the actuator is further reduced.
  • the drive train is designed as a hybrid or pure electric / electric drive train.
  • the actuator is designed such that the switching element is displaceable back and forth between the plurality of operating planes by means of the switching shaft (preferably by shifting the switching shaft), the switching element being in a second operating plane spaced apart from the first actuating plane for switching, ie for switching on - And / or laying, a gear of a transmission is used, the actuator is designed to simultaneously actuate the transmission.
  • the structure of the drive train is further simplified significantly.
  • the actuator is even formed so that the switching member by means of the switching shaft (preferably by shifting the switching shaft) in a spaced apart from the first and the second operating plane arranged third operating plane is displaceable, wherein the switching member and in the third operating level for shifting a gear, namely another gear of the transmission than in the second operating level, is used, with the actuator, the engagement and disengagement of several different gears possible.
  • the switching element between at least four, more preferably five, more preferably six or seven levels of actuation displaced.
  • the actuator by shifting the switching element, selecting a gear assigned to a gear of the transmission or the actuation of a clutch operating plane and with a movement of the switching element in the respective operating level / with a rotation of the switching shaft switching (input and / or laying out) a gear or a shift of the clutch.
  • the actuator is used very versatile. If the shift element in the first actuation plane is movable / pivotable independently of a shift in the second actuation plane and / or the third actuation plane, actuation of the clutch takes place independently of a shift of the transmission.
  • the clutch can be operated independently of an engaged or designed gear of the transmission.
  • the switching element in the first operating plane is coupled or couplable directly or indirectly to an actuating element of the coupling, that is, if the switching element in the first operating plane interacts directly or indirectly with the adjusting element of the coupling.
  • the switching element is particularly cleverly connected to the clutch, so that the clutch can be used at any position in the drive train.
  • the coupling can be particularly clever in the drive train be positioned. This makes the use of the actuator even more flexible possible.
  • the connecting mechanism preferably together with the actuating element
  • the connecting mechanism is in a first position, preferably a disengaged position, of the clutch (preferably in the embodiment of the clutch as a normally-engaged clutch) and / or in a second position, preferably in an engaged position
  • the clutch preferably in the design of the clutch as a normally-disengaged clutch
  • acts self-locking As a result, the respective position of the clutch is stably supported independently of the position of the switching member. Under self-locking is understood, especially in the application of a coupling, that after actuation of an actuator, the addressed actuator remains independent at the position caused by the actuator.
  • the switching member in the first operating plane is rotatable from a neutral position in a first rotational direction, in which the switching member spends the clutch in the first position, preferably the disengaged position, and / or from a neutral position into a the first rotational direction opposite, second rotational direction is rotatable, in which the switching member spends the clutch in the second position, preferably the engaged position.
  • the clutch is designed as a frictionally engaging clutch, such as a friction clutch, or a form-locking clutch, such as a dog clutch or a synchronous unit, the clutch is particularly effective at the area of use in the drive train.
  • the rotary part prefferably be rotationally fixed component of a drive shaft, preferably a transmission shaft of a transmission, a secondary shaft of a transmission coupled to a transmission shaft, a shaft which couples a transmission shaft / gearbox to a differential or an output shaft of an internal combustion engine.
  • a drive shaft preferably a transmission shaft of a transmission, a secondary shaft of a transmission coupled to a transmission shaft, a shaft which couples a transmission shaft / gearbox to a differential or an output shaft of an internal combustion engine.
  • the actuator is furthermore designed and installed such that the switching element in the first operating plane (preferably by rotation of the switching shaft) or in a further, arranged at a distance to the first plane of actuation level with two, each between the electric machine and a rotary part of the drive train arranged couplings cooperates / actuated on two, each acting between the electric machine and a rotating part of the drive train clutches acts, the actuator is used for two different clutches as an actuating device, whereby the structure of the drive train is further simplified.
  • a one-motor actuator (actuator) is thus implemented, which is used to connect an electric motor (electric machine) to the drive train.
  • the actuator is preferred with an active knockout mechanism ("Active Interlock” (Mechanism / System)), whereby secondary operating elements (shift fingers and / or ejectors) ensure that engaged gears of a gear train are laid out when another gear is engaged
  • the electric motor (electric machine
  • a transmission preferably, but not necessarily, a dual-clutch transmission) may comprise a switching shaft with active interlock, the auxiliary operating elements / auxiliary operating element being used to control the E
  • the Active Interlock can preferably fulfill this function with its actual function for laying out aisles or preventing inlaid gears.
  • the Active Interlock can be used, in particular, to position the electric motor at various positions of the drive train Indung will now be explained in more detail with reference to figures, in which context, various embodiments are described.
  • FIG. 1 is a simplified view of a drive train according to the invention according to a first embodiment, wherein a clutch which is arranged between an electric machine and an output shaft of an internal combustion engine in the drive train, via an actuator in the first actuation level is actuated,
  • Fig. 2 is a schematic diagram of the drive train of Fig. 1, wherein in addition, the connection of the electric machine with a transmission and its further connection to a differential are shown schematically.
  • Fig. 3 is a simplified view of a drive train according to the invention according to a second embodiment, wherein the clutch is now between the 3, wherein the further structure of the transmission having two partial transmissions and its connection to the internal combustion engine and the differential is illustrated, a schematic illustration of a drive train according to the invention a third embodiment, wherein the electric machine cooperates via a clutch with a general gear, a simplified view of a drive train according to the invention according to a fourth embodiment, wherein the electric machine now by means of the clutch optionally via a corresponding gear ratio with a first gear shaft or a second gear shaft of two Partial transmission of the transmission can be coupled, a schematic diagram of the drive train of FIG.
  • FIG. 6 a schematic diagram of a drive train according to the invention according to a fifth embodiment, in which the coupling is used for coupling the electric machine via a respective other translation stage with an axle between the transmission and the differential
  • a schematic diagram of a Drive train according to the invention according to a sixth embodiment wherein the electric machine is coupled by means of the clutch optionally with the transmission shaft of the first gear part of the transmission or with the axle shaft between the gear and the differential
  • FIG. 10 is a schematic diagram of a drive train according to the invention according to a seventh embodiment, wherein the clutch is arranged and inserted so that it couples in one position, the electric machine with the output shaft of the internal combustion engine and in another position, the electric machine with a transmission shaft of the first sub-transmission ,
  • a first embodiment of a drive train 1 is illustrated.
  • the basic structure of the drive train 1 can be seen in Fig. 2. Accordingly, the drive train 1 with an internal combustion engine 20 (gasoline or diesel engine), an electric machine 1 1 (also referred to as electric motor / electric motor or electric motor), a transmission 14 and a differential 21 equipped.
  • the present drive train 1 is consequently designed as a hybrid drive train 1 and prepared for use in a hybrid vehicle.
  • At least one clutch 13 is provided in the drive train 1, which serves to connect the electric machine 1 1 selectively with a rotary part 12 of the drive train 1 (rotationally fixed) or decouple from this rotary member 12.
  • the rotary member 12 is always an integral part of a drive shaft 17 of the drive train.
  • the clutch 13 is inserted between an output shaft 27 of the internal combustion engine 20 and the electric machine 1 1.
  • the drive shaft 17 is thus part of the output shaft 27.
  • a drive shaft 26 of the electric machine 1 1, ie a shaft on which the electric machine 1 1 acts drivingly in an operation is here an integral part of a transmission shaft 28 of the transmission 14.
  • this is disengaged / disengaged, so that the electric machine 1 1 / a drive shaft 26 of the electric machine 1 1 is decoupled from the formed by the drive shaft 17 rotary member 12.
  • this is engaged / engaged, so that the drive shaft 26 is rotatably connected via the coupling 13 with the rotary member 12.
  • an actuator 3 serves to actuate / move the coupling 13 between the at least two positions.
  • the actuator 3 is designed as a single-motor actuator.
  • the actuator 3 therefore has a hydraulic and / or electric drive unit 22, which has a motor not shown here for the sake of clarity.
  • the actuator 3 has a switching shaft 2.
  • the drive unit 2 serves to drive the selector shaft 2.
  • the drive unit 22 is coupled to the selector shaft 2 in such a way that the selector shaft 2 (by the drive unit 22) both in its axial direction, i. along its longitudinal axis 23, adjustable / displaceable, as well as rotational, i. rotating about the longitudinal axis 23, can be driven.
  • a switching element 4 is fixed, i. rotatable and non-displaceable, arranged on the switching shaft 2. Thereby, it is possible to displace the switching member both in the axial direction of the switching shaft 2 and around the switching shaft 2, i. around the longitudinal axis
  • the drive unit 22 is coupled to the switching shaft 2 such that the switching element 4 (/ the switching shaft 2) is displaceable both in a first axial direction and in a, opposite to the first axial direction, the second axial direction of the longitudinal axis 23.
  • the drive unit 22 is coupled to the shift shaft 2 such that the shift member 4 (/ the shift shaft 2) is both in a first rotational direction and in a, the first opposite, second rotational direction movable / pivotable.
  • switching elements are present on the switching shaft 2, which, like the switching element 4, are in each case designed as protrusions / lugs protruding outwards from the switching shaft 2 in the radial direction and as ejectors
  • This ejector 24 which partially spaced in the axial direction and / or in the circumferential direction of the switching shaft 2 of the switching member 4 are arranged, depending on the position of the switching shaft 2, as described in more detail below, for ejecting certain gears of the transmission 14 when inserting another gear.
  • the switching member 4 in a first operating plane 5 (in a first displacement position of the switching shaft 2) is arranged.
  • five further operating levels (second to sixth operating levels 6 to 10) are provided in this embodiment, wherein the number of operating levels in other embodiments is also extended.
  • the switching element 4 By coupling the drive unit 22 with the switching shaft 2 and by the connection of the switching element 4 to the switching shaft 2, the switching element 4 in a selection operation of the actuator 3 in the axial direction of the switching shaft 2 in the respective operating level 5 to 10 is slidable and in a switching operation of the actuator 3, by rotating the switching shaft 2, in this first operating plane movable / rotatable, so that it acts in each case.
  • the switching element 4 is used to actuate the clutch 13.
  • the switching element 4 acts in this embodiment in the first operating level 5 is not directly with an actuating element 15 in the form of an actuating bearing 25 and a plate spring of the clutch 13, but indirectly via a connection mechanism 16 together.
  • the connecting mechanism 16 is a lever mechanism, which is coupled on a side facing away from the switching element 4 in the first operating plane 5 with actuator 15 of the clutch 13.
  • the connecting mechanism 16 is self-locking.
  • the clutch 13, here a friction clutch is designed as a normally-engaged clutch, so that the link mechanism 16 in the first (disengaged) position of the clutch 13 acts self-locking.
  • the connecting mechanism 16 in the second (engaged) position acts self-locking. If the connecting mechanism 16 acts in a self-locking manner exclusively in the second position, the clutch 13 is preferably designed as a normally-disengaged clutch.
  • the link mechanism 16 in this embodiment is a lifting mechanism, but may take other forms in any manner, such as other types of gears, such as gears, or the like.
  • the switching member 4 acts in the other five levels of actuation 6 to 10 actuated with switching mechanisms of the transmission 14 together. In these other second to sixth operating levels 6 to 10, a gear of the transmission 14 by pivoting the switching member 4, according to the movement in the first operating plane 5, on or interpretable.
  • the actuator 3 is designed both as a clutch actuator and as a gear actuator.
  • the second to sixth operating planes 6 to 10 are each arranged spaced from the first operating plane 5, that the clutch 13 is actuated independently of the transmission 14. If the switching element 4 is arranged in the first actuation plane 5, neither the switching element 4 nor one of the ejectors 24 cooperates with the transmission 14 (ie both switching element 4 and ejector 24 are then arranged outside the second to sixth actuation planes 6 to 10).
  • the ejector 24 are used in particular when inserting a respective gear of the transmission 14 by the switching element 4 in one of the second to sixth operating planes 6 to 10, for ejection in another operating plane 6 to 10 than that in which the switching element 4 is arranged.
  • the drive train 1 When engaging a gear, the other previously engaged gear is automatically designed by the ejector 24.
  • the drive train 1 also differs in other ways than in FIGS
  • these further exemplary embodiments are in principle in each case according to the first embodiment play constructed and functioning, which is why, for brevity, only the differences between the embodiments will be discussed.
  • the drive train 1 according to a second embodiment is designed so that the electric machine 1 1 is integrated in the transmission 14 of the drive train 1.
  • the electric machine 11 is also coupled (with its drive shaft 26) via the clutch 13 to a first transmission shaft 28 of a first partial transmission 35 of the transmission 14.
  • the clutch 13 thus serves for selectively connecting the electric machine 1 1 with the first transmission shaft 28th
  • the clutch 13 is no longer designed as a force-locking coupling in the form of the friction clutch, but as a form-fitting coupling 13.
  • the clutch 13 is implemented as a synchronous unit.
  • the clutch 13 accordingly has a the actuating element 15 forming sliding sleeve 29, which in turn is coupled via the connecting mechanism 16 with the switching member 4 in the first operating plane 5.
  • the connecting mechanism 16 has a shift fork 30, which acts on the sliding sleeve 29 in a displaceable manner.
  • the drive shaft 17 is now designed as a secondary shaft 37, which is permanently coupled via a (first) gear ratio stage 31 (i) in the form of a toothing with the first transmission shaft 28.
  • first gear ratio stage 31 i
  • the drive shaft 26 of the electric machine 1 1 is disconnected from the secondary shaft 37 and therefore also from the first transmission shaft 28.
  • second position of the clutch 13 the drive shaft 26 of the electric machine 1 1 rotatably connected to the drive shaft 17 and by means of the downstream first gear stage 31 to the first transmission shaft 28.
  • a second partial transmission 36 is present in the transmission 14, so that the transmission 14 is designed as a double-clutch transmission.
  • An embodiment of the transmission 14 as a dual-clutch transmission is not absolutely necessary.
  • the transmission 14 may be formed as a single transmission (with a transmission input shaft and a transmission output shaft).
  • the electric machine 1 1 is not necessarily in the transmission 14, ie, for example. Within a transmission housing, must be integrated. Also, the electric machine 1 1 can be coupled with different components of the transmission 14. Accordingly, the electric machine 1 1 in Fig. 5 outside the transmission 14 is arranged in principle.
  • the clutch 13 is in turn coupled via the clutch 13 to the transmission 14, such as one or more (connected to the drive shaft 17 or the drive shaft 17 directly forming) transmission shafts 28, 32 of the transmission 14 coupled.
  • the clutch 13 is, according to the embodiment in the second embodiment of FIGS. 3 and 4, again formed as a synchronous unit.
  • the sliding sleeve 29 is disposed in the first (disengaged) position (neutral position) so as to decouple the drive shaft 26 from both the first rotary member 12 and the second rotary member 18.
  • the clutch 13 can now be brought into two engaged positions.
  • the clutch 13 In a second position (first engaged position), the clutch 13 in turn serves to connect the drive shaft 26 with the first transmission shaft 28 (via the (first) secondary shaft 37 (first drive shaft 17) and the first gear stage 31) of the first partial transmission 35. In a third position of the clutch 13 (second engaged position), the clutch 13 in turn serves to connect the drive shaft 26 with the second transmission shaft 28 (via a (second) secondary shaft 38 (second drive shaft 19) and a second gear stage 33, also formed as a toothing det ) of the second partial transmission 36.
  • the three different positions of the clutch 13 are all switched by means of the actuator 3 in the same first operating plane 5.
  • Fig. 9 can also be seen, also as a further development of the embodiment of FIGS. 6 and 7 that the electric machine 1 1 by means of the clutch 13 in the second position via the first gear stage 31 with the first gear shaft 28 and in the third position via a second gear stage 33 with the axle 34 is connectable.
  • Fig. 10 an embodiment is illustrated by further development of the embodiment of FIG. 2, that the electric machine 1 1 by means of the clutch 13 in the second position via the first gear stage 31 with the first gear 28 and in the third position with the output shaft 27 is connectable.
  • the clutch 13 therefore connects the electric machine 1 1 with a respective rotary part 12 or 18 of the drive train 1.
  • the first rotary part 12 is in particular part of the first drive shaft 17 converted by the output shaft 27 and the second rotary part 18 is part of the second drive shaft 19 converted by the first drive shaft 28.
  • the actuation of the clutch 13 takes place again in the first actuation planes 5 by the actuator 3
  • it is also possible to use a plurality of couplings which would then be operable in the same (first) operating plane or in different operating planes.
  • the Active Interlock 3 is not only used for gearshifting, but also for coupling and disconnecting the electric motor 1 1 at various points in the transmission 14 / drive train. 1
  • the active interlock 3 has a separate switching level (first operating level 5), which has no interaction with the switching levels used for the gear operations (second to sixth levels of actuation 6 to 10).
  • the Active Interlock 3 ensures that at the same time only one position in this group is switched.
  • the following application areas are to be mentioned in principle: 1. Connecting and disconnecting the electric machine 1 1 to the engine 20 in a P2 transmission structure (FIG. 2); 2. Connecting and disconnecting the electric motor 1 1 laterally on a gear 14 (hereinafter this structure is called P2.5; Fig. 5); 3. Subitem of FIG. 2: connecting and disconnecting the electric motor 1 1 to a partial transmission 35 of a dual-clutch transmission 14 (FIG. 4); 4 subsection of FIG. 2: disconnecting and switching between two partial transmissions 35, 36 of a dual-clutch transmission 14 (FIG. 7); 5.
  • the transmission 14 can thus be designed in principle as a dual-clutch transmission (with clutches), ASG transmission with clutch, automatic converter with converter and CVT transmission.
  • the switch element which can be found in all embodiments, is a general switching device that can be actuated with Active Interlock.
  • coupling 13 e.g. a friction clutch, a dog clutch or a synchronizing unit can be used.
  • the active interlock 3 has a switching level 5, which actuate the clutch 13 via a release system with a lever mechanism (link mechanism 16) and thus connect the electric motor 1 1 with the combustor 20 or can separate from this.
  • the mechanism 16 from the switching level 5 to the release system (actuating bearing 25) should be self-locking in the disengaged state.
  • the shift finger 14 moves back to the neutral position, as it is also implemented in a normal gear engagement by means of the actuator 3.
  • the opposite lane is used to re-engage the separating clutch 13. applies.
  • the extra switching level 5 for reversing the e-machine 1 1 has no interaction with the other shell levels 6 to 10, which are used for gear operation.
  • the active interlock 3 also has a switching level 5, which can now connect via a synchronization or a dog clutch (clutch 13), the electric motor 1 1 to the transmission 14 or separate from it.
  • a switching level 5 can now connect via a synchronization or a dog clutch (clutch 13), the electric motor 1 1 to the transmission 14 or separate from it.
  • the shift finger 14 moves back to the neutral position, as it is also implemented in a normal engagement by means of the actuator 3.
  • the opposite alley is used to disconnect the electric motor 1 1.
  • the extra switching level 5 in turn has no interaction with the other shell levels 6 to 10, which are used for gear operation.
  • the active interlock 3 also has a switching level 5, which connects via a synchronization or a dog clutch (clutch 13), the electric motor 1 1 with one of the two partial transmissions 35, 36 or separate from them.
  • a switching level 5 which connects via a synchronization or a dog clutch (clutch 13), the electric motor 1 1 with one of the two partial transmissions 35, 36 or separate from them.
  • the shift finger 14 moves back to the neutral position, as it is also implemented in a normal gear engagement by means of the actuator 3.
  • the opposite lane is used for separating the electric motor 1 1 of the partial transmission 35 and connecting the electric motor 1 1 with the (second) partial transmission 36.
  • This extra switching level 5 has no interaction with the other shell levels 6 to 10, which are used for gear operation.

Abstract

The invention relates to a drivetrain (1) for a motor vehicle, having an actuator (3) comprising a selector shaft (2), wherein a switching element (4) of the actuator (3) is coupled to the selector shaft (2) in such a way that the switching element (4) can be displaced in a selection process of the actuator (3) in an axial direction of the selector shaft (2) into at least one actuation plane (5, 6, 7, 8, 9, 10) and can be moved in a switching operation of the actuator (3) in the at least one actuation plane (5, 6, 7, 8, 9, 10), wherein the actuator (3) is designed and mounted such that the switching element (4) in a first actuation plane (5) interacts with a clutch (13) which is arranged between an electric machine (11) and a rotating element (12) of the drivetrain (1).

Description

Antriebsstrang mit Aktor zur Verbindung einer elektrischen Maschine mit einem  Drive train with actuator for connecting an electric machine with a
Drehteil des Antriebsstranges Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, wie einen Pkw, einen Lkw, einen Bus oder ein anderes Nutzfahrzeug, mit einem eine Schaltwelle aufweisenden Aktor, wobei ein Schaltglied des Aktors derart mit der Schaltwelle gekoppelt / an der Schaltwelle angeordnet ist, dass das Schaltglied in einem Wählvorgang des Aktors (vorzugsweise durch Verschieben der Schaltwelle) in einer axialen Richtung der Schaltwelle in zumindest eine Betätigungsebene hinein verschiebbar und in einen Schaltvorgang des Aktors (vorzugsweise durch Verdrehen der Schaltwelle) in der zumindest einen Betätigungsebene bewegbar / verschwenkbar ist.  The invention relates to a drive train for a motor vehicle, such as a car, a truck, a bus or other commercial vehicle, having an actuator having a switching shaft, wherein a switching member of the actuator is coupled to the switching shaft / is arranged on the shift shaft, that the switching member in a selection operation of the actuator (preferably by shifting the switching shaft) in an axial direction of the shift shaft in at least one operating plane and slidably in a switching operation of the actuator (preferably by rotation of the switching shaft) in the at least one operating plane is movable / pivoted.
Gattungsgemäße Antriebsstrangausbildungen sind aus dem Stand der Technik hin- länglich bekannt. Die DE 10 2012 021 074 A1 offenbart einen Hybrid-Antriebsstrang und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen. Der Hybrid-Antriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor, der für eine maximale Verbrennungsmotordrehzahl ausgelegt ist und eine Doppelkupplungsanordnung mit einer ersten Reibkupplung und einer zweiten Reibkupplung, wobei die Reibkupplungen wiederum ein mit dem Verbren- nungsmotor gekoppeltes gemeinsames Eingangsglied und jeweils ein Ausgangsglied aufweisen, auf. Eine Getriebeanordnung, die ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe aufweist, ist ebenfalls in dem Antriebsstrang vorhanden, wobei das Ausgangsglied der ersten Reibkupplung mit einem Eingang des ersten Teilgetriebes verbunden ist und das Ausgangsglied der zweiten Reibkupplung mit einem Eingang des zweiten Teilgetriebes verbunden ist. Zudem ist eine elektrische Maschine in dem Antriebsstrang vorhanden. Generic drive train designs are known from the prior art. DE 10 2012 021 074 A1 discloses a hybrid powertrain and a method for operating such. The hybrid powertrain has an internal combustion engine designed for a maximum engine speed and a dual clutch arrangement with a first friction clutch and a second friction clutch, wherein the friction clutches in turn have a common input member coupled to the internal combustion engine and one output member each. A transmission assembly having a first sub-transmission and a second sub-transmission is also present in the drive train, wherein the output member of the first friction clutch is connected to an input of the first sub-transmission and the output member of the second friction clutch is connected to an input of the second sub-transmission. In addition, an electric machine is present in the drive train.
Weiterer gattungsgemäßer Stand der Technik ist aus der DE 198 50 549 A1 , der US 2016/0082822 A1 sowie der DE 10 2012 218 121 A1 bekannt. Mit der Another generic state of the art is known from DE 198 50 549 A1, US 2016/0082822 A1 and DE 10 2012 218 121 A1. With the
DE 10 2013 207 871 A1 ist zudem ein Getriebeaktor für ein Fahrzeuggetriebe sowie eine Steuerung zur Ansteuerung dieses Getriebeaktors offenbart. Die aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsstrangausbildungen sowie die hierin verwendeten Aktoren bringen bisher jedoch häufig den Nachteil mit sich, dass zur Umsetzung der Betätigung der einzelnen Bestandteile des Antriebsstranges, insbesondere der hierin eingesetzten elektrischen Maschine, relativ aufwändig einzuset- zende Aktoren zu verwenden sind. Dadurch ist der Antriebsstrang hinsichtlich seines Aufbaus sowie seiner Ansteuerung relativ komplex ausgebildet. Auch nehmen die Aktoren häufig einen relativ großen Bauraum im Antriebsstrang ein. DE 10 2013 207 871 A1 also discloses a transmission actuator for a vehicle transmission and a controller for controlling this transmission actuator. However, the drive train configurations known from the prior art as well as the actuators used herein have hitherto often had the disadvantage that relatively complicated actuators are to be used to implement the actuation of the individual components of the drive train, in particular of the electrical machine used herein. As a result, the drive train is relatively complex in terms of its construction and its control. The actuators often take a relatively large space in the drive train.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere einen Antriebsstrang zur Verfügung zu stellen, der in seinem Aufbau weiter vereinfacht ist. It is therefore the object of the present invention to overcome the known from the prior art disadvantages and in particular to provide a drive train available, which is further simplified in its construction.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Aktor so ausgebildet und angebracht ist, dass das Schaltglied in einer ersten Betätigungsebene mit einer zwischen einer elektrischen Maschine und einem Drehteil des Antriebsstranges angeordneten / wirkenden Kupplung zusammenwirkt. Dadurch wirkt das Schaltglied zumindest in dem Schaltvorgang in der ersten Betätigungsebene (durch seine Bewegung / durch ein Verdrehen der Schaltwelle) betätigend auf die Kupplung ein. Im Übrigen wird in dieser Patentanmeldung eine Kupplung als eine Kopplungsanordnung verstanden. This is inventively achieved in that the actuator is designed and mounted so that the switching member cooperates in a first operating plane with a arranged between an electric machine and a rotary part of the drive train / acting clutch. As a result, the switching element acts on the clutch, at least in the switching process in the first operating plane (by its movement / by a rotation of the switching shaft). Incidentally, in this patent application, a coupling is understood as a coupling arrangement.
Durch diese Maßnahme ist für eine zwischen der elektrischen Maschine und dem Antriebsstrang angeordnete Kupplung eine besonders kompakte Umschaltvorrichtung umgesetzt. Die Betätigung der Kupplung wird dadurch bauraumoptimiert umgesetzt. Durch die Ausbildung der Schaltwelle und des Schaltgliedes kann die Kupplung indivi- duell in dem Antriebsstrang eingesetzt werden, wobei stets der Aktor das Schaltglied über die Schaltwelle in die Betätigungsebene verschieben kann. By this measure, a particularly compact switching device is implemented for a arranged between the electric machine and the drive train clutch. The actuation of the clutch is thereby implemented space-optimized. Due to the design of the switching shaft and the switching member, the clutch can be used individually in the drive train, with the actuator always being able to displace the switching member via the selector shaft into the actuation plane.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert. Further advantageous embodiments are claimed in the subclaims and explained in more detail below.
Besonders bevorzugt ist der Aktor als ein Ein-Motor-Aktor ausgebildet, d.h., der Aktor weist lediglich eine Antriebseinheit, mit einem Motor, auf, die die Schaltwelle sowohl in ihrer axialen Richtung verschiebt als auch um ihre Längsachse verdreht. Dadurch wird der Aufbau des Aktors weiter reduziert. Particularly preferably, the actuator is designed as a single-motor actuator, that is, the actuator has only a drive unit, with a motor on which the shift shaft both in shifts its axial direction as well as twisted about its longitudinal axis. As a result, the structure of the actuator is further reduced.
Vorteilhafterweise ist der Antriebsstrang als hybrider oder rein elektrischer / elektrisch Antriebsstrang ausgebildet. Advantageously, the drive train is designed as a hybrid or pure electric / electric drive train.
Ist der Aktor so ausgebildet, dass das Schaltglied mittels der Schaltwelle (vorzugsweise durch Verschieben der Schaltwelle) zwischen mehreren Betätigungsebenen hin und her verschiebbar ist, wobei das Schaltglied in einer beabstandet zu der ersten Be- tätigungsebene angeordneten, zweiten Betätigungsebene zum Schalten, d.h. zum Ein- und/oder Auslegen, eines Ganges eines Getriebes dient, ist der Aktor gleichzeitig zum Betätigen des Getriebes ausgebildet. Dadurch wird der Aufbau des Antriebsstranges weiter deutlich vereinfacht. Ist der Aktor gar so ausgebildet, dass das Schaltglied mittels der Schaltwelle (vorzugsweise durch Verschieben der Schaltwelle) in eine beabstandet zu der ersten und der zweiten Betätigungsebene angeordnete dritte Betätigungsebene verschiebbar ist, wobei das Schaltglied auch in der dritten Betätigungsebene zum Schalten eines Ganges, nämlich eines anderen Ganges des Getriebes als in der zweiten Betätigungsebene, dient, ist mit dem Aktor das Ein- und Auslegen mehrerer verschiedener Gänge möglich. Bevorzugt ist das Schaltglied zwischen zumindest vier, weiter bevorzugt fünf, besonders bevorzugt sechs oder sieben Betätigungsebenen verschiebbar. Dadurch wird der Aufbau des Antriebsstranges noch weiter vereinfacht. Somit erfolgt vorteilhafterweise mittels des erfindungsgemäßen Aktors, durch ein Verschieben des Schaltgliedes, ein Wählen einer einem Gang des Getriebes zugeordneten oder dem Betätigen einer Kupplung zugeordneten Betätigungsebene und mit einem Bewegen des Schaltgliedes in der jeweiligen Betätigungsebene / mit einem Verdrehen der Schaltwelle ein Schalten (Ein- und/oder Auslegen) eines Ganges bzw. ein Schalten der Kupplung. Dadurch ist der Aktor besonders vielseitig eingesetzt. Ist das Schaltglied in der ersten Betätigungsebene unabhängig von einem Schalten in der zweiten Betätigungsebene und/oder der dritten Betätigungsebene bewegbar / verschwenkbar, findet ein Betätigen der Kupplung unabhängig von einem Schalten des Getriebes statt. Somit kann die Kupplung unabhängig von einem eingelegten oder ausgelegten Gang des Getriebes betätigt werden. If the actuator is designed such that the switching element is displaceable back and forth between the plurality of operating planes by means of the switching shaft (preferably by shifting the switching shaft), the switching element being in a second operating plane spaced apart from the first actuating plane for switching, ie for switching on - And / or laying, a gear of a transmission is used, the actuator is designed to simultaneously actuate the transmission. As a result, the structure of the drive train is further simplified significantly. If the actuator is even formed so that the switching member by means of the switching shaft (preferably by shifting the switching shaft) in a spaced apart from the first and the second operating plane arranged third operating plane is displaceable, wherein the switching member and in the third operating level for shifting a gear, namely another gear of the transmission than in the second operating level, is used, with the actuator, the engagement and disengagement of several different gears possible. Preferably, the switching element between at least four, more preferably five, more preferably six or seven levels of actuation displaced. As a result, the structure of the drive train is further simplified. Thus, advantageously by means of the actuator according to the invention, by shifting the switching element, selecting a gear assigned to a gear of the transmission or the actuation of a clutch operating plane and with a movement of the switching element in the respective operating level / with a rotation of the switching shaft switching (input and / or laying out) a gear or a shift of the clutch. As a result, the actuator is used very versatile. If the shift element in the first actuation plane is movable / pivotable independently of a shift in the second actuation plane and / or the third actuation plane, actuation of the clutch takes place independently of a shift of the transmission. Thus, the clutch can be operated independently of an engaged or designed gear of the transmission.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Schaltglied in der ersten Betätigungsebene unmittelbar oder mittelbar mit einem Stellelement der Kupplung gekoppelt oder koppelbar ist, d.h., wenn das Schaltglied in der ersten Betätigungsebene unmittelbar oder mittelbar mit dem Stellelement der Kupplung verstellend zusammenwirkt. Dadurch ist das Schaltglied besonders geschickt mit der Kupplung wirkverbunden, sodass die Kupplung an einer beliebigen Position im Antriebsstrang eingesetzt werden kann. It is also advantageous if the switching element in the first operating plane is coupled or couplable directly or indirectly to an actuating element of the coupling, that is, if the switching element in the first operating plane interacts directly or indirectly with the adjusting element of the coupling. As a result, the switching element is particularly cleverly connected to the clutch, so that the clutch can be used at any position in the drive train.
Ist zwischen dem Schaltglied und einem Stellelement der Kupplung ein Verbindungs- mechanismus angeordnet, auf den das Schaltglied in der ersten Betätigungsebene (bei dessen Bewegung / Verschwenkung) verstellend einwirkt / mit dem das Schaltglied in der ersten Betätigungsebene zusammenwirkt, kann die Kupplung besonders geschickt im Antriebsstrang positioniert werden. Dadurch ist der Einsatz des Aktors noch flexibler möglich. If a connecting mechanism is arranged between the switching element and an adjusting element of the coupling, on which the switching element in the first operating plane (during its movement / pivoting) acting in an adjusting manner / with which the switching element cooperates in the first operating plane, the coupling can be particularly clever in the drive train be positioned. This makes the use of the actuator even more flexible possible.
Von Vorteil ist es des Weiteren, wenn der Verbindungsmechanismus (vorzugsweise zusammen mit dem Stellelement) in einer ersten Stellung, vorzugsweise einer ausgekuppelten Stellung, der Kupplung (vorzugsweise bei Ausgestaltung der Kupplung als eine normal-eingerückte Kupplung) und/oder in einer zweiten Stellung, vorzugsweise in einer eingekuppelten Stellung, der Kupplung (vorzugsweise bei Ausgestaltung der Kupplung als eine normal-ausgerückte Kupplung) selbsthemmend wirkt / ist. Dadurch ist die jeweilige Stellung der Kupplung unabhängig von der Lage des Schaltgliedes stabil abgestützt. Unter Selbsthemmung wird verstanden, insbesondere im Anwendungsfall einer Kupplung, dass nach der Betätigung eines Aktors das angesprochene Stellglied an der durch den Aktor verursachten Position selbstständig verbleibt. Auch ist es zweckmäßig, wenn das Schaltglied in der ersten Betätigungsebene von einer Neutralstellung aus in eine erste Drehrichtung verdrehbar ist, in der das Schaltglied die Kupplung in die erste Stellung, vorzugsweise die ausgekuppelte Stellung verbringt, und/oder von einer Neutralstellung aus in eine, der ersten Drehrichtung entge- gengesetzten, zweiten Drehrichtung verdrehbar ist, in der das Schaltglied die Kupplung in die zweite Stellung, vorzugsweise die eingekuppelte Stellung verbringt. It is furthermore advantageous if the connecting mechanism (preferably together with the actuating element) is in a first position, preferably a disengaged position, of the clutch (preferably in the embodiment of the clutch as a normally-engaged clutch) and / or in a second position, preferably in an engaged position, the clutch (preferably in the design of the clutch as a normally-disengaged clutch) acts self-locking. As a result, the respective position of the clutch is stably supported independently of the position of the switching member. Under self-locking is understood, especially in the application of a coupling, that after actuation of an actuator, the addressed actuator remains independent at the position caused by the actuator. It is also expedient if the switching member in the first operating plane is rotatable from a neutral position in a first rotational direction, in which the switching member spends the clutch in the first position, preferably the disengaged position, and / or from a neutral position into a the first rotational direction opposite, second rotational direction is rotatable, in which the switching member spends the clutch in the second position, preferably the engaged position.
Ist die Kupplung als eine kraftschlüssig wirkende Kupplung, wie eine Reibkupplung, oder eine formschlüssig wirkende Kupplung, wie eine Klauenkupplung oder eine Syn- chroneinheit, ausgebildet, ist die Kupplung an den Einsatzbereich im Antriebsstrang besonders effektiv wirkend. If the clutch is designed as a frictionally engaging clutch, such as a friction clutch, or a form-locking clutch, such as a dog clutch or a synchronous unit, the clutch is particularly effective at the area of use in the drive train.
Zudem ist es zweckmäßig, wenn das Drehteil drehfester Bestandteil einer Triebwelle, vorzugsweise einer Getriebewelle eines Getriebes, einer mit einer Getriebewelle be- wegungsgekoppelten Nebenwelle eines Getriebes, einer eine Getriebewelle / ein Getriebe mit einem Differenzial koppelnden Achswelle oder einer Ausgangswelle einer Verbrennungskraftmaschine, ist. Dadurch ist die Kupplung besonders vielseitig einsetzbar. Ist der Aktor weiterhin so ausgebildet und angebracht, dass das Schaltglied in der ersten Betätigungsebene (vorzugsweise durch Verdrehen der Schaltwelle) oder in einer weiteren, beabstandet zu der ersten Betätigungsebene angeordneten Betätigungsebene mit zwei, jeweils zwischen der elektrischen Maschine und einem Drehteil des Antriebsstranges angeordneten Kupplungen zusammenwirkt / betätigend auf zwei, je- weils zwischen der elektrischen Maschine und einem Drehteil des Antriebsstranges angeordneten Kupplungen einwirkt, dient der Aktor gleichzeitig für zwei unterschiedliche Kupplungen als Betätigungsvorrichtung, wodurch der Aufbau des Antriebsstranges weiter vereinfacht wird. In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß ein Ein-Motor-Aktor (Aktor) umgesetzt, der zur Verbindung einer E-Maschine (elektrische Maschine) mit dem Antriebsstrang dient. Der Aktor ist bevorzugt mit einem aktiven Auslockmechanismus („Active lnterlock"(-Mechanismus / -System)) versehen, wobei über Nebenbetätigungselemente (Schaltfinger und/oder Auswerfer) sichergestellt wird, dass eingelegte Gänge eines Getriebestranges ausgelegt werden, wenn ein weiterer Gang eingelegt wird. Der E-Motor (elektrische Maschine) kann dadurch wahlweise mit (verschiede- nen) Positionen im Antriebsstrang verbunden werden. Erfindungsgemäß kann ein Getriebe (vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, ein Doppelkupplungsgetriebe) eine Schaltwelle mit Active Interlock aufweisen, wobei die Nebenbetätigungselemente / das Nebenbetätigungselement genutzt werden soll, um die E-Maschine mit dem Antriebsstrang zu verbinden. Das Active Interlock kann diese Funktion bevorzugt mit sei- ner eigentlichen Funktion zum Auslegen von Gängen bzw. Verhindern von eingelegten Gängen erfüllen. Das Active Interlock kann insbesondere dazu genutzt werden, die E-Maschine an wahlweise verschiedenen Positionen des Antriebsstranges zu verbinden. Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben sind. In addition, it is expedient for the rotary part to be rotationally fixed component of a drive shaft, preferably a transmission shaft of a transmission, a secondary shaft of a transmission coupled to a transmission shaft, a shaft which couples a transmission shaft / gearbox to a differential or an output shaft of an internal combustion engine. This makes the coupling particularly versatile. If the actuator is furthermore designed and installed such that the switching element in the first operating plane (preferably by rotation of the switching shaft) or in a further, arranged at a distance to the first plane of actuation level with two, each between the electric machine and a rotary part of the drive train arranged couplings cooperates / actuated on two, each acting between the electric machine and a rotating part of the drive train clutches acts, the actuator is used for two different clutches as an actuating device, whereby the structure of the drive train is further simplified. In other words, according to the invention, a one-motor actuator (actuator) is thus implemented, which is used to connect an electric motor (electric machine) to the drive train. The actuator is preferred with an active knockout mechanism ("Active Interlock" (Mechanism / System)), whereby secondary operating elements (shift fingers and / or ejectors) ensure that engaged gears of a gear train are laid out when another gear is engaged The electric motor (electric machine According to the invention, a transmission (preferably, but not necessarily, a dual-clutch transmission) may comprise a switching shaft with active interlock, the auxiliary operating elements / auxiliary operating element being used to control the E The Active Interlock can preferably fulfill this function with its actual function for laying out aisles or preventing inlaid gears.The Active Interlock can be used, in particular, to position the electric motor at various positions of the drive train Indung will now be explained in more detail with reference to figures, in which context, various embodiments are described.
Es zeigen: Fig. 1 eine vereinfachte Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges nach einem ersten Ausführungsbeispiel, wobei eine Kupplung, die zwischen einer elektrischen Maschine und einer Ausgangswelle einer Verbrennungskraftmaschine im Antriebsstrang angeordnet ist, über einen Aktor in dessen erster Betätigungsebene betätigbar ist, 1 is a simplified view of a drive train according to the invention according to a first embodiment, wherein a clutch which is arranged between an electric machine and an output shaft of an internal combustion engine in the drive train, via an actuator in the first actuation level is actuated,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung des Antriebsstranges nach Fig. 1 , wobei zusätzlich auch die Verbindung der elektrischen Maschine mit einem Getriebe sowie dessen weitere Verbindung mit einem Differenzial schematisch dargestellt sind. Fig. 2 is a schematic diagram of the drive train of Fig. 1, wherein in addition, the connection of the electric machine with a transmission and its further connection to a differential are shown schematically.
Fig. 3 eine vereinfachte Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges nach einem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei die Kupplung nun zwischen der elektrischen Maschine und einer Getriebewelle eines ersten Teilgetriebes des Getriebes wirkt, eine Prinzipdarstellung des Antriebsstranges nach Fig. 3, wobei der weitere Aufbau des zwei Teilgetriebe aufweisenden Getriebes sowie dessen Anbin- dung an die Verbrennungskraftmaschine und das Differenzial verdeutlicht ist, eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges nach einem dritten Ausführungsbeispiel, wobei die elektrische Maschine über eine Kupplung mit einem allgemeinen Getriebe zusammenwirkt, eine vereinfachte Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges nach einem vierten Ausführungsbeispiel, wobei die elektrische Maschine nun mittels der Kupplung wahlweise über eine entsprechende Übersetzungsstufe mit einer ersten Getriebewelle oder einer zweiten Getriebewelle zweier Teilgetriebe des Getriebes koppelbar ist, eine Prinzipdarstellung des Antriebsstranges nach Fig. 6, sodass wiederum der Aufbau des die beiden Teilgetriebe aufweisenden Getriebes und dessen Anordnung zwischen einer Verbrennungskraftmaschine und einem Differenzial erkennbar ist, eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges nach einem fünften Ausführungsbeispiel, in der die Kupplung zum Koppeln der elektrischen Maschine über jeweils eine andere Übersetzungsstufe mit einer Achswelle zwischen dem Getriebe und dem Differenzial eingesetzt ist, eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges nach einem sechsten Ausführungsbeispiel, wobei die elektrische Maschine mittels der Kupplung wahlweise mit der Getriebewelle des ersten Teilgetriebes des Getriebes oder mit der Achswelle zwischen dem Getriebe und dem Differenzial koppelbar ist, und Fig. 10 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges nach einem siebten Ausführungsbeispiel, wobei die Kupplung so angeordnet und eingesetzt ist, dass sie in einer Stellung die elektrische Maschine mit der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine und in einer weiteren Stellung die elektrische Maschine mit einer Getriebewelle des ersten Teilgetriebes koppelt. Fig. 3 is a simplified view of a drive train according to the invention according to a second embodiment, wherein the clutch is now between the 3, wherein the further structure of the transmission having two partial transmissions and its connection to the internal combustion engine and the differential is illustrated, a schematic illustration of a drive train according to the invention a third embodiment, wherein the electric machine cooperates via a clutch with a general gear, a simplified view of a drive train according to the invention according to a fourth embodiment, wherein the electric machine now by means of the clutch optionally via a corresponding gear ratio with a first gear shaft or a second gear shaft of two Partial transmission of the transmission can be coupled, a schematic diagram of the drive train of FIG. 6, so in turn the structure of the two partial transmission having transmission and the sen arrangement between an internal combustion engine and a differential can be seen, a schematic diagram of a drive train according to the invention according to a fifth embodiment, in which the coupling is used for coupling the electric machine via a respective other translation stage with an axle between the transmission and the differential, a schematic diagram of a Drive train according to the invention according to a sixth embodiment, wherein the electric machine is coupled by means of the clutch optionally with the transmission shaft of the first gear part of the transmission or with the axle shaft between the gear and the differential, and Fig. 10 is a schematic diagram of a drive train according to the invention according to a seventh embodiment, wherein the clutch is arranged and inserted so that it couples in one position, the electric machine with the output shaft of the internal combustion engine and in another position, the electric machine with a transmission shaft of the first sub-transmission ,
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver- ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. The figures are merely schematic in nature and serve only to understand the invention. The same elements are provided with the same reference numerals.
Zusammen mit den Fign. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges 1 veranschaulicht. Der prinzipielle Aufbau des Antriebs- Stranges 1 ist in Fig. 2 zu erkennen. Demnach ist der Antriebsstrang 1 mit einer Verbrennungskraftmaschine 20 (Otto- oder Dieselmotor), einer elektrischen Maschine 1 1 (auch als Elektromotor / E-Motor oder E-Maschine bezeichnet), einem Getriebe 14 sowie einem Differenzial 21 ausgestattet. Der vorliegende Antriebsstrang 1 ist folglich als hybrider Antriebsstrang 1 ausgebildet und für den Einsatz in einem Hybridfahrzeug vorbereitet. Together with the Fign. 1 and 2, a first embodiment of a drive train 1 according to the invention is illustrated. The basic structure of the drive train 1 can be seen in Fig. 2. Accordingly, the drive train 1 with an internal combustion engine 20 (gasoline or diesel engine), an electric machine 1 1 (also referred to as electric motor / electric motor or electric motor), a transmission 14 and a differential 21 equipped. The present drive train 1 is consequently designed as a hybrid drive train 1 and prepared for use in a hybrid vehicle.
Weiterhin ist in dem Antriebsstrang 1 zumindest eine Kupplung 13 vorgesehen, die dazu dient, die elektrische Maschine 1 1 wahlweise mit einem Drehteil 12 des Antriebsstranges 1 (drehfest) zu verbinden oder von diesem Drehteil 12 zu entkoppeln. Das Drehteil 12 ist dabei stets fester Bestandteil einer Triebwelle17 des Antriebsstranges. Furthermore, at least one clutch 13 is provided in the drive train 1, which serves to connect the electric machine 1 1 selectively with a rotary part 12 of the drive train 1 (rotationally fixed) or decouple from this rotary member 12. The rotary member 12 is always an integral part of a drive shaft 17 of the drive train.
In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Kupplung 13 zwischen einer Ausgangswelle 27 der Verbrennungskraftmaschine 20 und der elektrischen Maschine 1 1 eingesetzt. Die Triebwelle 17 ist somit Bestandteil der Ausgangswelle 27. Eine Antriebswelle 26 der elektrischen Maschine 1 1 , d.h. eine Welle, auf die die elektrische Maschine 1 1 in einem Betrieb antreibend einwirkt, ist hier unmittelbarer Bestandteil einer Getriebe- welle 28 des Getriebes 14. In einer ersten Stellung der Kupplung 13 ist diese ausgerückt / ausgekuppelt, sodass die elektrische Maschine 1 1 / eine Antriebswelle 26 der elektrischen Maschine 1 1 von dem durch die Triebwelle 17 ausgebildeten Drehteil 12 entkoppelt ist. In einer zweiten Stellung der Kupplung 13 ist diese eingerückt / einge- kuppelt, sodass die Antriebswelle 26 über die Kupplung 13 mit dem Drehteil 12 drehfest verbunden ist. In the first embodiment, the clutch 13 is inserted between an output shaft 27 of the internal combustion engine 20 and the electric machine 1 1. The drive shaft 17 is thus part of the output shaft 27. A drive shaft 26 of the electric machine 1 1, ie a shaft on which the electric machine 1 1 acts drivingly in an operation is here an integral part of a transmission shaft 28 of the transmission 14. In a first position of the clutch 13, this is disengaged / disengaged, so that the electric machine 1 1 / a drive shaft 26 of the electric machine 1 1 is decoupled from the formed by the drive shaft 17 rotary member 12. In a second position of the clutch 13, this is engaged / engaged, so that the drive shaft 26 is rotatably connected via the coupling 13 with the rotary member 12.
Wie insbesondere in Fig. 1 weiter dargestellt, dient zum Betätigen / Verbringen der Kupplung 13 zwischen den zumindest zwei Stellungen ein Aktor 3. Der Aktor 3 ist als ein Ein-Motor-Aktor ausgebildet. Der Aktor 3 weist daher eine hydraulische und/oder elektrische Antriebseinheit 22 auf, die einen hier der Übersichtlichkeit halber nicht weiter dargestellten Motor aufweist. Zudem weist der Aktor 3 eine Schaltwelle 2 auf. Die Antriebseinheit 2 dient zum Antrieb der Schaltwelle 2. Die Antriebseinheit 22 ist derart mit der Schaltwelle 2 gekoppelt, dass die Schaltwelle 2 (durch die Antriebseinheit 22) sowohl in ihrer axialen Richtung, d.h. entlang ihrer Längsachse 23, verstellbar / verschiebbar, als auch rotatorisch, d.h. um die Längsachse 23 drehend, antreibbar ist. As further shown in particular in FIG. 1, an actuator 3 serves to actuate / move the coupling 13 between the at least two positions. The actuator 3 is designed as a single-motor actuator. The actuator 3 therefore has a hydraulic and / or electric drive unit 22, which has a motor not shown here for the sake of clarity. In addition, the actuator 3 has a switching shaft 2. The drive unit 2 serves to drive the selector shaft 2. The drive unit 22 is coupled to the selector shaft 2 in such a way that the selector shaft 2 (by the drive unit 22) both in its axial direction, i. along its longitudinal axis 23, adjustable / displaceable, as well as rotational, i. rotating about the longitudinal axis 23, can be driven.
Ein Schaltglied 4 ist fest, d.h. dreh- sowie verschiebefest, an der Schaltwelle 2 angeordnet. Dadurch ist es möglich, das Schaltglied sowohl in der axialen Richtung der Schaltwelle 2 zu verschieben, als auch um die Schaltwelle 2, d.h. um die LängsachseA switching element 4 is fixed, i. rotatable and non-displaceable, arranged on the switching shaft 2. Thereby, it is possible to displace the switching member both in the axial direction of the switching shaft 2 and around the switching shaft 2, i. around the longitudinal axis
23 herum, zu bewegen / verschwenken. Die Antriebseinheit 22 ist derart mit der Schaltwelle 2 gekoppelt, dass das Schaltglied 4 (/ die Schaltwelle 2) sowohl in einer ersten axialen Richtung als auch in einer, zu der ersten axialen Richtung entgegengesetzten, zweiten axialen Richtung der Längsachse 23 verschiebbar ist. Zudem ist die Antriebseinheit 22 derart mit der Schaltwelle 2 gekoppelt, dass das Schaltglied 4 (/ die Schaltwelle 2) sowohl in einer ersten Drehrichtung als auch in einer, der ersten entgegengesetzten, zweiten Drehrichtung bewegbar / schwenkbar ist. 23 around, to move / swivel. The drive unit 22 is coupled to the switching shaft 2 such that the switching element 4 (/ the switching shaft 2) is displaceable both in a first axial direction and in a, opposite to the first axial direction, the second axial direction of the longitudinal axis 23. In addition, the drive unit 22 is coupled to the shift shaft 2 such that the shift member 4 (/ the shift shaft 2) is both in a first rotational direction and in a, the first opposite, second rotational direction movable / pivotable.
Neben dem Schaltglied 4 sind an der Schaltwelle 2 noch weitere Schaltglieder vorhan- den, die, wie bereits das Schaltglied 4, jeweils als in radialer Richtung nach außen von der Schaltwelle 2 abstehende Vorsprünge / Nasen ausgebildet sind und als AuswerferIn addition to the switching element 4, further switching elements are present on the switching shaft 2, which, like the switching element 4, are in each case designed as protrusions / lugs protruding outwards from the switching shaft 2 in the radial direction and as ejectors
24 nachfolgend bezeichnet sind. Diese Auswerfer 24, die teilweise in axialer Richtung und/oder in Umfangsrichtung der Schaltwelle 2 von dem Schaltglied 4 beabstandet angeordnet sind, dienen in Abhängigkeit der Stellung der Schaltwelle 2, wie nachfolgend näher beschrieben, zum Auswerfen von bestimmten Gängen des Getriebes 14 bei Einlegen eines anderen Ganges. In Fig. 1 ist das Schaltglied 4 in einer ersten Betätigungsebene 5 (in einer ersten Verschiebestellung der Schaltwelle 2) angeordnet. Neben der ersten Betätigungsebene 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel noch weitere fünf Betätigungsebenen (zweite bis sechste Betätigungsebenen 6 bis 10) vorgesehen, wobei die Anzahl der Betätigungsebenen in anderen Ausführungen auch noch erweitert ist. 24 are designated below. This ejector 24, which partially spaced in the axial direction and / or in the circumferential direction of the switching shaft 2 of the switching member 4 are arranged, depending on the position of the switching shaft 2, as described in more detail below, for ejecting certain gears of the transmission 14 when inserting another gear. In Fig. 1, the switching member 4 in a first operating plane 5 (in a first displacement position of the switching shaft 2) is arranged. In addition to the first operating level 5, five further operating levels (second to sixth operating levels 6 to 10) are provided in this embodiment, wherein the number of operating levels in other embodiments is also extended.
Durch die Koppelung der Antriebseinheit 22 mit der Schaltwelle 2 sowie durch die Verbindung des Schaltglieds 4 an der Schaltwelle 2 ist das Schaltglied 4 in einem Wählvorgang des Aktors 3 in der axialen Richtung der Schaltwelle 2 in die jeweilige Betätigungsebene 5 bis 10 hinein verschiebbar ist und in einem Schaltvorgang des Aktors 3, durch Verdrehen der Schaltwelle 2, in dieser ersten Betätigungsebene bewegbar / verdrehbar, sodass es jeweils betätigend wirkt. By coupling the drive unit 22 with the switching shaft 2 and by the connection of the switching element 4 to the switching shaft 2, the switching element 4 in a selection operation of the actuator 3 in the axial direction of the switching shaft 2 in the respective operating level 5 to 10 is slidable and in a switching operation of the actuator 3, by rotating the switching shaft 2, in this first operating plane movable / rotatable, so that it acts in each case.
In der ersten Betätigungsebene 5 dient das Schaltglied 4 zum Betätigen der Kupplung 13. Das Schaltglied 4 wirkt in diesem Ausführungsbeispiel in der ersten Betätigungs- ebene 5 nicht unmittelbar mit einem Stellelement 15 in Form eines Betätigungslagers 25 bzw. einer Tellerfeder der Kupplung 13, sondern mittelbar über einen Verbindungsmechanismus 16 zusammen. Der Verbindungsmechanismus 16 ist ein Hebelmechanismus, der auf einer dem Schaltglied 4 in der ersten Betätigungsebene 5 abgewandten Seite mit Stellelement 15 der Kupplung 13 gekoppelt ist. Der Verbindungsmecha- nismus 16 ist selbsthemmend ausgeführt. Die Kupplung 13, hier eine Reibungskupplung, ist als eine normal-eingerückte Kupplung ausgebildet, sodass der Verbindungsmechanismus 16 in der ersten (ausgerückten) Stellung der Kupplung 13 selbsthemmend wirkt. Alternativ oder zusätzlich ist es jedoch auch möglich, dass der Verbindungsmechanismus 16 in der zweiten (eingerückten) Stellung selbsthemmend wirkt. Wirkt der Verbindungsmechanismus 16 ausschließlich in der zweiten Stellung selbsthemmend, ist die Kupplung 13 bevorzugt als eine normal-ausgerückte Kupplung ausgeführt. Der Verbindungsmechanismus 16 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Hebemechanismus ausgeführt, kann jedoch in beliebiger Art und Weise andere Formen einnehmen, so z.B. andere Getriebeformen, wie Zahnradgetriebe, oder ähnliche. Das Schaltglied 4 wirkt in den weiteren fünf Betätigungsebenen 6 bis 10 betätigend mit Schaltmechanismen des Getriebes 14 zusammen. In diesen weiteren zweiten bis sechsten Betätigungsebenen 6 bis 10 ist ein Gang des Getriebes 14 durch Verschwenken des Schaltgliedes 4, entsprechend der Bewegung in der ersten Betätigungsebene 5, ein- bzw. auslegbar. Somit ist der Aktor 3 sowohl als Kupplungsaktor als auch als Getriebeaktor ausgebildet. In the first operating level 5, the switching element 4 is used to actuate the clutch 13. The switching element 4 acts in this embodiment in the first operating level 5 is not directly with an actuating element 15 in the form of an actuating bearing 25 and a plate spring of the clutch 13, but indirectly via a connection mechanism 16 together. The connecting mechanism 16 is a lever mechanism, which is coupled on a side facing away from the switching element 4 in the first operating plane 5 with actuator 15 of the clutch 13. The connecting mechanism 16 is self-locking. The clutch 13, here a friction clutch, is designed as a normally-engaged clutch, so that the link mechanism 16 in the first (disengaged) position of the clutch 13 acts self-locking. Alternatively or additionally, however, it is also possible that the connecting mechanism 16 in the second (engaged) position acts self-locking. If the connecting mechanism 16 acts in a self-locking manner exclusively in the second position, the clutch 13 is preferably designed as a normally-disengaged clutch. The link mechanism 16 in this embodiment is a lifting mechanism, but may take other forms in any manner, such as other types of gears, such as gears, or the like. The switching member 4 acts in the other five levels of actuation 6 to 10 actuated with switching mechanisms of the transmission 14 together. In these other second to sixth operating levels 6 to 10, a gear of the transmission 14 by pivoting the switching member 4, according to the movement in the first operating plane 5, on or interpretable. Thus, the actuator 3 is designed both as a clutch actuator and as a gear actuator.
In Fig. 1 ist weiter zu erkennen, dass die zweiten bis sechsten Betätigungsebenen 6 bis 10 jeweils so zu der ersten Betätigungsebene 5 beabstandet angeordnet sind, dass die Kupplung 13 unabhängig von dem Getriebe 14 betätigbar ist. Ist das Schalt- glied 4 in der ersten Betätigungsebene 5 angeordnet, wirkt weder das Schaltglied 4 noch einer der Auswerfer 24 mit dem Getriebe 14 zusammen (d.h. sowohl Schaltglied 4 als auch Auswerfer 24 sind dann außerhalb der zweiten bis sechsten Betätigungsebenen 6 bis 10 angeordnet. Die Auswerfer 24 dienen insbesondere beim Einlegen eines jeweiligen Ganges des Getriebes 14 durch das Schaltglied 4 in einer der zwei- ten bis sechsten Betätigungsebenen 6 bis 10, zum Auswerfen in einer anderen Betätigungsebene 6 bis 10 als der, in der das Schaltglied 4 angeordnet ist. Beim Einlegen eines Ganges wird durch die Auswerfer 24 automatisch der andere zuvor eingelegte Gang ausgelegt. Gemäß der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Fign. 3 bis 10 sei darauf hingewiesen, dass der Antriebsstrang 1 auch auf andere Art und Weise als in den Fign. 1 und 2 ausgebildet sein kann. Diese weiteren Ausführungsbeispiele sind jedoch jeweils prinzipiell gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufgebaut sowie funktionierend, weshalb der Kürze wegen lediglich auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen wird. Gemäß der Fign. 3 und 4 ist der Antriebsstrang 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel so ausgeführt, dass die elektrische Maschine 1 1 in dem Getriebe 14 des Antriebsstranges 1 integriert ist. Die elektrische Maschine 1 1 ist (mit ihrer Antriebswelle 26) zudem über die Kupplung 13 mit einer ersten Getriebewelle 28 eines ersten Teil- getriebes 35 des Getriebes 14 gekoppelt / verbindbar. Die Kupplung 13 dient somit zum wahlweisen Verbinden der elektrischen Maschine 1 1 mit der ersten Getriebewelle 28. In Fig. 1 it can be further seen that the second to sixth operating planes 6 to 10 are each arranged spaced from the first operating plane 5, that the clutch 13 is actuated independently of the transmission 14. If the switching element 4 is arranged in the first actuation plane 5, neither the switching element 4 nor one of the ejectors 24 cooperates with the transmission 14 (ie both switching element 4 and ejector 24 are then arranged outside the second to sixth actuation planes 6 to 10). The ejector 24 are used in particular when inserting a respective gear of the transmission 14 by the switching element 4 in one of the second to sixth operating planes 6 to 10, for ejection in another operating plane 6 to 10 than that in which the switching element 4 is arranged. When engaging a gear, the other previously engaged gear is automatically designed by the ejector 24. According to the embodiments of FIGS 3 to 10 described below, it should be noted that the drive train 1 also differs in other ways than in FIGS However, these further exemplary embodiments are in principle in each case according to the first embodiment play constructed and functioning, which is why, for brevity, only the differences between the embodiments will be discussed. According to FIGS. 3 and 4, the drive train 1 according to a second embodiment is designed so that the electric machine 1 1 is integrated in the transmission 14 of the drive train 1. The electric machine 11 is also coupled (with its drive shaft 26) via the clutch 13 to a first transmission shaft 28 of a first partial transmission 35 of the transmission 14. The clutch 13 thus serves for selectively connecting the electric machine 1 1 with the first transmission shaft 28th
Des Weiteren ist die Kupplung 13 nicht mehr als kraftschlüssig wirkende Kupplung in Form der Reibungskupplung, sondern als eine formschlüssig wirkende Kupplung 13 ausgebildet. Die Kupplung 13 ist als eine Synchroneinheit umgesetzt. Die Kupplung 13 weist dementsprechend eine das Stellelement 15 ausbildende Schiebemuffe 29 auf, die über den Verbindungsmechanismus 16 wiederum mit dem Schaltglied 4 in der ersten Betätigungsebene 5 gekoppelt ist. Der Verbindungsmechanismus 16 weist eine Schaltgabel 30 auf, die verschiebend auf die Schiebemuffe 29 einwirkt. Furthermore, the clutch 13 is no longer designed as a force-locking coupling in the form of the friction clutch, but as a form-fitting coupling 13. The clutch 13 is implemented as a synchronous unit. The clutch 13 accordingly has a the actuating element 15 forming sliding sleeve 29, which in turn is coupled via the connecting mechanism 16 with the switching member 4 in the first operating plane 5. The connecting mechanism 16 has a shift fork 30, which acts on the sliding sleeve 29 in a displaceable manner.
Die Triebwelle 17 ist nun als Nebenwelle 37 ausgeführt, die über eine (erste) Übersetzungsstufe 31 (i) in Form einer Verzahnung dauerhaft mit der ersten Getriebewelle 28 bewegungsgekoppelt ist. In der ersten Stellung der Kupplung 13 ist die Antriebswelle 26 der elektrischen Maschine 1 1 von der Nebenwelle 37 und daher auch von der ersten Getriebewelle 28 abgekoppelt. In der zweiten Stellung der Kupplung 13 ist die Antriebswelle 26 der elektrischen Maschine 1 1 drehfest mit der Triebwelle 17 sowie mittels der nachgeschalteten ersten Übersetzungsstufe 31 mit der ersten Getriebewelle 28 verbunden. The drive shaft 17 is now designed as a secondary shaft 37, which is permanently coupled via a (first) gear ratio stage 31 (i) in the form of a toothing with the first transmission shaft 28. In the first position of the clutch 13, the drive shaft 26 of the electric machine 1 1 is disconnected from the secondary shaft 37 and therefore also from the first transmission shaft 28. In the second position of the clutch 13, the drive shaft 26 of the electric machine 1 1 rotatably connected to the drive shaft 17 and by means of the downstream first gear stage 31 to the first transmission shaft 28.
In Fig. 4 ist zu erkennen, dass neben dem ersten Teilgetriebe 35 ein zweites Teilgetriebe 36 in dem Getriebe 14 vorhanden ist, sodass das Getriebe 14 als Doppelkupplungsgetriebe ausgeführt ist. Eine Ausbildung des Getriebes 14 als Doppelkupplungsgetriebe ist jedoch nicht zwingend notwendig. Genauso kann das Getriebe 14 als ein Einfach-Getriebe (mit einer Getriebeeingangswelle sowie einer Getriebeausgangswelle) ausgebildet sein. Aus Fig. 5 geht nach einem weiteren Ausführungsbeispiel prinzipiell hervor, dass die elektrische Maschine 1 1 nicht zwangsweise in dem Getriebe 14, d.h. bspw. innerhalb eines Getriebegehäuses, integriert sein muss. Auch kann die elektrische Maschine 1 1 mit unterschiedlichen Bestandteilen des Getriebes 14 gekoppelt werden. Demnach ist die elektrische Maschine 1 1 in Fig. 5 außerhalb des Getriebes 14 prinzipiell angeordnet. Diese ist wiederum über die Kupplung 13 mit dem Getriebe 14, etwa mit einer o- der mehreren (mit der Triebwelle 17 verbundenen oder die Triebwelle 17 unmittelbar ausbildenden) Getriebewellen 28, 32 des Getriebes 14 koppelbar. In dem Ausführungsbeispiel der Fign. 6 und 7 ist zudem dargestellt, dass es auch prinzipiell möglich ist, die Kupplung 13 zum wahlweisen Koppeln der elektrischen Maschine 1 1 mit einem von zwei unterschiedlichen Drehteilen 12, 18 einzusetzen. Die Kupplung 13 ist, gemäß der Ausbildung in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Fign. 3 und 4, wiederum als Synchroneinheit ausgebildet. Die Schiebemuffe 29 ist in der ersten (ausgekuppelten) Stellung (Neutralstellung) so angeordnet, dass sie die Antriebswelle 26 sowohl von dem ersten Drehteil 12, als auch dem zweiten Drehteil 18 entkoppelt. Zudem ist die Kupplung 13 nun in zwei eingekuppelte Stellungen verbringbar. In einer zweiten Stellung (erste eingekuppelte Stellung) dient die Kupplung 13 wiederum zum Verbinden der Antriebswelle 26 mit der ersten Getriebewelle 28 (über die (erste) Nebenwelle 37 (erste Triebwelle 17) und die erste Übersetzungsstufe 31 ) des ersten Teilgetriebes 35. In einer dritten Stellung der Kupplung 13 (zweite eingekuppelte Stellung) dient die Kupplung 13 wiederum zum Verbinden der Antriebswelle 26 mit der zweiten Getriebewelle 28 (über eine (zweite) Nebenwelle 38 (zweite Triebwelle 19) und eine zweite Übersetzungsstufe 33, ebenfalls als Verzahnung ausgebil- det) des zweiten Teilgetriebes 36. Die drei unterschiedlichen Stellungen der Kupplung 13 werden mittels des Aktors 3 allesamt in der gleichen ersten Betätigungsebene 5 umgeschaltet. In Fig. 4 it can be seen that in addition to the first partial transmission 35, a second partial transmission 36 is present in the transmission 14, so that the transmission 14 is designed as a double-clutch transmission. An embodiment of the transmission 14 as a dual-clutch transmission, however, is not absolutely necessary. Likewise, the transmission 14 may be formed as a single transmission (with a transmission input shaft and a transmission output shaft). From Fig. 5 is in principle according to a further embodiment that the electric machine 1 1 is not necessarily in the transmission 14, ie, for example. Within a transmission housing, must be integrated. Also, the electric machine 1 1 can be coupled with different components of the transmission 14. Accordingly, the electric machine 1 1 in Fig. 5 outside the transmission 14 is arranged in principle. This is in turn coupled via the clutch 13 to the transmission 14, such as one or more (connected to the drive shaft 17 or the drive shaft 17 directly forming) transmission shafts 28, 32 of the transmission 14 coupled. In the embodiment of FIGS. 6 and 7 is also shown that it is also possible in principle to use the clutch 13 for selectively coupling the electric machine 1 1 with one of two different rotary parts 12, 18. The coupling 13 is, according to the embodiment in the second embodiment of FIGS. 3 and 4, again formed as a synchronous unit. The sliding sleeve 29 is disposed in the first (disengaged) position (neutral position) so as to decouple the drive shaft 26 from both the first rotary member 12 and the second rotary member 18. In addition, the clutch 13 can now be brought into two engaged positions. In a second position (first engaged position), the clutch 13 in turn serves to connect the drive shaft 26 with the first transmission shaft 28 (via the (first) secondary shaft 37 (first drive shaft 17) and the first gear stage 31) of the first partial transmission 35. In a third position of the clutch 13 (second engaged position), the clutch 13 in turn serves to connect the drive shaft 26 with the second transmission shaft 28 (via a (second) secondary shaft 38 (second drive shaft 19) and a second gear stage 33, also formed as a toothing det ) of the second partial transmission 36. The three different positions of the clutch 13 are all switched by means of the actuator 3 in the same first operating plane 5.
Des Weiteren ist es prinzipiell gemäß Fig. 8 auch denkbar, als Weiterbildung des Aus- führungsbeispiels der Fign. 6 und 7, die elektrische Maschine 1 1 wiederum zwischen dem Getriebe 14 und dem Differenzial 21 an dem Antriebsstrang 1 / an das Drehteil 12 anzubinden. Hierbei ist die elektrische Maschine 1 1 in der zweiten Stellung der Kupplung 13 über eine erste Übersetzungsstufe 31 mit der Triebwelle 17, in Form einer Achswelle 34, verbunden. In der dritten Stellung der Kupplung 13 ist die elektrische Maschine 1 1 über eine zweite Übersetzungsstufe 33 mit der Achswelle 34 verbunden. Furthermore, it is also conceivable in principle according to FIG. 8, as a development of the exemplary embodiment of FIGS. 6 and 7, the electric machine 1 1 turn between the transmission 14 and the differential 21 to the drive train 1 / to connect the rotary member 12. Here, the electric machine 1 1 in the second position of Clutch 13 via a first gear stage 31 with the drive shaft 17, in the form of an axle shaft 34, connected. In the third position of the clutch 13, the electric machine 1 1 is connected via a second transmission stage 33 with the axle shaft 34.
In Fig. 9 ist zudem zu erkennen, ebenfalls als Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der Fign. 6 und 7, dass die elektrische Maschine 1 1 mittels der Kupplung 13 in der zweiten Stellung über die erste Übersetzungsstufe 31 mit der ersten Getriebewelle 28 und in der dritten Stellung über eine die zweite Übersetzungsstufe 33 mit der Achs- welle 34 verbindbar ist. In Fig. 9 can also be seen, also as a further development of the embodiment of FIGS. 6 and 7 that the electric machine 1 1 by means of the clutch 13 in the second position via the first gear stage 31 with the first gear shaft 28 and in the third position via a second gear stage 33 with the axle 34 is connectable.
In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht, durch Weiterbildung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2, dass die elektrische Maschine 1 1 mittels der Kupplung 13 in der zweiten Stellung über die erste Übersetzungsstufe 31 mit der ersten Getrie- bewelle 28 und in der dritten Stellung mit der Ausgangswelle 27 verbindbar ist. In Fig. 10 an embodiment is illustrated by further development of the embodiment of FIG. 2, that the electric machine 1 1 by means of the clutch 13 in the second position via the first gear stage 31 with the first gear 28 and in the third position with the output shaft 27 is connectable.
In der jeweiligen zweiten oder dritten Stellung verbindet die Kupplung 13 daher die elektrische Maschine 1 1 mit jeweils einem Drehteil 12 oder 18 des Antriebsstranges 1 . Das erste Drehteil 12 ist insbesondere Bestandteil der durch die Ausgangswelle 27 umgesetzten ersten Triebwelle 17 und der zweite Drehteil 18 ist Bestandteil der durch die erste Getriebewelle 28 umgesetzten zweiten Triebwelle 19. Die Betätigung der Kupplung 13 erfolgt wiederum in der ersten Betätigungsebenen 5 durch den Aktor 3. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, mehrere Kupplungen einzusetzen, die dann in der gleichen (ersten) Betätigungsebene oder in unterschiedlichen Betätigungsebenen betätigbar wären. In the respective second or third position, the clutch 13 therefore connects the electric machine 1 1 with a respective rotary part 12 or 18 of the drive train 1. The first rotary part 12 is in particular part of the first drive shaft 17 converted by the output shaft 27 and the second rotary part 18 is part of the second drive shaft 19 converted by the first drive shaft 28. The actuation of the clutch 13 takes place again in the first actuation planes 5 by the actuator 3 In principle, however, it is also possible to use a plurality of couplings which would then be operable in the same (first) operating plane or in different operating planes.
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit ein hybridisiertes Getriebekonzept mit Active Interlock als Betätigungselement (Aktor 3) zum Umschalten der E-Maschine 1 1 umgesetzt. Das Active Interlock 3 dient nicht nur zur Gangschaltung, sondern auch zum Koppeln und Trennen der E-Maschine 1 1 an verschiedenen Stellen im Getriebe 14 / Antriebsstrang 1 . Dazu hat das Active Interlock 3 eine separate Schaltebene (erste Betätigungsebene 5), die keine Wechselwirkung zu den für die Gangbetätigungen verwendeten Schaltebenen (zweite bis sechste Betätigungsebenen 6 bis 10) hat. In dem Fall, dass die E-Maschine 1 1 an mehreren Schnittstellen mit dem Antriebsstrang 1 gekoppelt werden kann, bilden die dadurch entstehenden Stellungen eine eigene In other words, thus a hybridized transmission concept with active interlock as an actuator (actuator 3) for switching the electric motor 1 1 implemented. The Active Interlock 3 is not only used for gearshifting, but also for coupling and disconnecting the electric motor 1 1 at various points in the transmission 14 / drive train. 1 For this purpose, the active interlock 3 has a separate switching level (first operating level 5), which has no interaction with the switching levels used for the gear operations (second to sixth levels of actuation 6 to 10). By doing In the event that the electric motor 1 1 can be coupled to the drive train 1 at several interfaces, the resulting positions form its own
Gruppe. Das Active Interlock 3 stellt sicher, dass zeitgleich nur eine Stellung in dieser Gruppe geschaltet ist. Folgende Anwendungsgebiete sind prinzipiell zu nennen: 1 . Verbinden und Trennen der E-Maschine 1 1 mit dem Verbrennungsmotor 20 bei einer P2-Getriebestruktur (Fig. 2); 2. Verbinden und Trennen der E-Maschine 1 1 seitlich an einem Getriebe 14 (nachfolgend wird diese Struktur P2.5 genannt; Fig. 5); 3. Unterpunkt von 2: Verbinden und Trennen der E-Maschine 1 1 mit einem Teilgetriebe 35 eines Doppelkupplungsgetriebes 14 (Fig. 4); 4. Unterpunkt von 2: Trennen und Um- schalten zwischen zwei Teilgetrieben 35, 36 eines Doppelkupplungsgetriebes 14 (Fig. 7); 5. Verbinden und Trennen der E-Maschine 1 1 zwischen Getriebe 14 und Differential 21 (Fig. 8); Umkoppeln zwischen P3 und P2.5 (Fig. 9); 7. Umkoppeln zwischen P2 und P2,5 (Fig. 10). Zudem sei allgemein aufgeführt, dass unter dem Getriebe 14 allgemein jegliche Vorrichtungen fallen, mittels denen eine Drehmoment-/ Drehzahlwandlung möglich ist. Das Getriebe 14 kann somit prinzipiell als Doppelkupplungsgetriebe (mit Kupplungen), ASG-Getriebe mit Kupplung, Wandler-Automatik mit Wandler und CVT-Getriebe ausgeführt sein. Das Schalterelement (Schaltglied 14), das in allen Ausführungsbeispie- len zu finden ist, ist eine allgemeine Umkoppeleinrichtung, die mit Active Interlock betätigt werden kann. Als Kupplung 13 kann z.B. eine Reibkupplung, eine Klauenkupplung oder eine Synchroneinheit eingesetzt sein. Group. The Active Interlock 3 ensures that at the same time only one position in this group is switched. The following application areas are to be mentioned in principle: 1. Connecting and disconnecting the electric machine 1 1 to the engine 20 in a P2 transmission structure (FIG. 2); 2. Connecting and disconnecting the electric motor 1 1 laterally on a gear 14 (hereinafter this structure is called P2.5; Fig. 5); 3. Subitem of FIG. 2: connecting and disconnecting the electric motor 1 1 to a partial transmission 35 of a dual-clutch transmission 14 (FIG. 4); 4 subsection of FIG. 2: disconnecting and switching between two partial transmissions 35, 36 of a dual-clutch transmission 14 (FIG. 7); 5. connecting and disconnecting the electric machine 1 1 between the transmission 14 and the differential 21 (Figure 8); Re-coupling between P3 and P2.5 (Figure 9); 7. Re-couple between P2 and P2,5 (Figure 10). In addition, it is generally stated that under the transmission 14 in general any devices fall, by means of which a torque / speed conversion is possible. The transmission 14 can thus be designed in principle as a dual-clutch transmission (with clutches), ASG transmission with clutch, automatic converter with converter and CVT transmission. The switch element (switching element 14), which can be found in all embodiments, is a general switching device that can be actuated with Active Interlock. As coupling 13, e.g. a friction clutch, a dog clutch or a synchronizing unit can be used.
In der detaillierten Fig. 1 ist prinzipiell erkennbar, dass das Active Interlock 3 eine Schaltebene 5 aufweist, die über ein Ausrücksystem mit einem Hebel-Mechanismus (Verbindungsmechanismus 16) die Kupplung 13 betätigen und somit die E-Maschine 1 1 mit dem Verbrenner 20 verbinden oder von diesem trennen kann. Der Mechanismus 16 von der Schaltebene 5 zum Ausrücksystem (Betätigungslager 25) soll im ausgerückten Zustand selbsthemmend sein. Nachdem die E-Maschine 1 1 von dem Ver- brenner 20 getrennt ist, fährt der Schaltfinger 14 wieder zur Neutralstellung zurück, wie es auch bei einem normalen Gangeinlegen mittels des Aktors 3 umgesetzt wird. Die gegenüber liegende Gasse wird zum Wiedereinrücken der Trennkupplung 13 ver- wendet. Die extra Schaltebene 5 zum Umkoppeln der E-Maschine 1 1 hat keine Wechselwirkung mit den anderen Schalebenen 6 bis 10, die zur Gangbetätigung verwendet werden. In Fig. 3 besitzt das Active Interlock 3 ebenfalls eine Schaltebene 5, die nun über eine Synchronisierung oder eine Klauenkupplung (Kupplung 13) die E-Maschine 1 1 mit dem Getriebe 14 verbinden oder von diesem trennen kann. Nachdem die E-Maschine 1 1 mit der Getriebewelle 28 verbunden ist, fährt der Schaltfinger 14 wieder zur Neutralstellung zurück, wie es auch bei einem normalen Gangeinlegen mittels des Aktors 3 umgesetzt wird. Die gegenüber liegende Gasse wird zum Abkoppeln der E-Maschine 1 1 verwendet. Die extra Schaltebene 5 hat wiederum keine Wechselwirkung mit den anderen Schalebenen 6 bis 10, die zur Gangbetätigung verwendet werden. In the detailed Fig. 1 is in principle recognizable that the active interlock 3 has a switching level 5, which actuate the clutch 13 via a release system with a lever mechanism (link mechanism 16) and thus connect the electric motor 1 1 with the combustor 20 or can separate from this. The mechanism 16 from the switching level 5 to the release system (actuating bearing 25) should be self-locking in the disengaged state. After the electric motor 1 1 is separated from the burner 20, the shift finger 14 moves back to the neutral position, as it is also implemented in a normal gear engagement by means of the actuator 3. The opposite lane is used to re-engage the separating clutch 13. applies. The extra switching level 5 for reversing the e-machine 1 1 has no interaction with the other shell levels 6 to 10, which are used for gear operation. In Fig. 3, the active interlock 3 also has a switching level 5, which can now connect via a synchronization or a dog clutch (clutch 13), the electric motor 1 1 to the transmission 14 or separate from it. After the electric motor 1 1 is connected to the transmission shaft 28, the shift finger 14 moves back to the neutral position, as it is also implemented in a normal engagement by means of the actuator 3. The opposite alley is used to disconnect the electric motor 1 1. The extra switching level 5 in turn has no interaction with the other shell levels 6 to 10, which are used for gear operation.
In Fig. 6 besitzt das Active Interlock 3 ebenfalls eine Schaltebene 5, die über eine Synchronisierung oder eine Klauenkupplung (Kupplung 13) die E-Maschine 1 1 mit einem der beiden Teilgetriebe 35, 36 verbindet oder von diesen trennen kann. Nachdem die E-Maschine 1 1 z.B. mit dem (ersten) Teilgetriebe 35 verbunden ist, fährt der Schaltfinger 14 wieder zur Neutralstellung, wie es auch bei einem normalen Gangeinlegen mittels des Aktors 3 umgesetzt wird. Die gegenüber liegende Gasse wird zum Trennen der E-Maschine 1 1 von dem Teilgetriebe 35 und Verbinden der E-Maschine 1 1 mit dem (zweiten) Teilgetriebe 36 verwendet. Diese extra Schaltebene 5 hat keine Wechselwirkung mit den anderen Schalebenen 6 bis 10, die zur Gangbetätigung verwendet werden. In Fig. 6, the active interlock 3 also has a switching level 5, which connects via a synchronization or a dog clutch (clutch 13), the electric motor 1 1 with one of the two partial transmissions 35, 36 or separate from them. After the electric motor 1 1 is connected, for example, with the (first) sub-transmission 35, the shift finger 14 moves back to the neutral position, as it is also implemented in a normal gear engagement by means of the actuator 3. The opposite lane is used for separating the electric motor 1 1 of the partial transmission 35 and connecting the electric motor 1 1 with the (second) partial transmission 36. This extra switching level 5 has no interaction with the other shell levels 6 to 10, which are used for gear operation.
Bezuqszeichenliste Antriebsstrang Tag List Drive train
Schaltwelle shift shaft
Aktor actuator
Schaltglied switching element
erste Betätigungsebene first operating level
zweite Betätigungsebene second operating level
dritte Betätigungsebene third operating level
vierte Betätigungsebene fourth operating level
fünfte Betätigungsebene fifth operating level
sechste Betätigungsebene sixth operating level
elektrische Maschine electric machine
Drehteil / erstes Drehteil Turned part / first turned part
Kupplung clutch
Getriebe transmission
Stellelement actuator
Verbindungsmechanismus joint mechanism
Triebwelle / erste Triebwelle Drive shaft / first drive shaft
zweites Drehteil second rotary part
zweite Triebwelle second drive shaft
Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
Differenzial differential
Antriebseinheit drive unit
Längsachse longitudinal axis
Auswerfer ejector
Betätigungslager operation seat
Antriebswelle drive shaft
Ausgangswelle output shaft
erste Getriebewelle first gear shaft
Schiebemuffe sliding sleeve
Schaltgabel shift fork
erste Übersetzungsstufe zweite Getriebewelle zweite Übersetzungsstufe Achswelle first translation stage second transmission shaft second transmission stage axle shaft
erstes Teilgetriebe first partial transmission
zweites Teilgetriebe second partial transmission
Nebenwelle / erste Nebenwelle zweite Nebenwelle Secondary shaft / first secondary shaft Second secondary shaft

Claims

Patentansprüche claims
1. Antriebsstrang (1 ) für ein Kraftfahrzeug, mit einem eine Schaltwelle (2) aufweisenden Aktor (3), wobei ein Schaltglied (4) des Aktors (3) derart mit der Schaltwelle (2) gekoppelt ist, dass das Schaltglied (4) in einem Wählvorgang des Aktors (3) in einer axialen Richtung der Schaltwelle (2) in zumindest eine Betätigungsebene (5, 6, 7, 8, 9, 10) hinein verschiebbar und in einem Schaltvorgang des Aktors (3) in der zumindest einen Betätigungsebene (5, 6, 7, 8, 9, 10) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (3) so ausgebildet und angebracht ist, dass das Schaltglied (4) in einer ersten Betätigungsebene (5) mit einer zwischen einer elektrischen Maschine (1 1 ) und einem Drehteil (12, 18) des Antriebsstranges (1 ) angeordneten Kupplung (13) zusammenwirkt. 1. Drive train (1) for a motor vehicle, having a switching shaft (2) having an actuator (3), wherein a switching member (4) of the actuator (3) is so coupled to the switching shaft (2) that the switching member (4) in a selection operation of the actuator (3) in an axial direction of the switching shaft (2) in at least one operating plane (5, 6, 7, 8, 9, 10) into and displaceable in a switching operation of the actuator (3) in the at least one operating plane (5, 6, 7, 8, 9, 10) is movable, characterized in that the actuator (3) is formed and mounted so that the switching member (4) in a first operating plane (5) with one between an electric machine (1 1) and a rotary part (12, 18) of the drive train (1) arranged coupling (13) cooperates.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (3) so ausgebildet ist, dass das Schaltglied (4) mittels der Schaltwelle (2) zwischen mehreren Betätigungsebenen (5, 6, 7, 8, 9, 10) hin und her verschiebbar ist, wobei das Schaltglied (4) in einer, beabstandet zu der ersten Betätigungsebene (5) angeordneten, zweiten Betätigungsebene (6, 7, 8, 9, 10) zum Schalten eines Ganges eines Getriebes (14) dient. 2. Drive train according to claim 1, characterized in that the actuator (3) is formed so that the switching member (4) by means of the switching shaft (2) between a plurality of operating planes (5, 6, 7, 8, 9, 10) and can be displaced, wherein the switching member (4) in a, spaced from the first operating plane (5) arranged second operating plane (6, 7, 8, 9, 10) for switching a gear of a transmission (14).
3. Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (3) so ausgebildet ist, dass das Schaltglied (4) mittels der Schaltwelle (2) in eine beabstandet zu der ersten und der zweiten Betätigungsebene (5, 6) angeordnete dritte Betätigungsebene (7, 8, 9, 10) verschiebbar ist, wobei das Schaltglied (4) in der dritten Betätigungsebene (7) zum Schalten eines anderen Ganges des Getriebes (14) als in der zweiten Betätigungsebene (6) dient. 3. Drive train according to claim 2, characterized in that the actuator (3) is formed so that the switching member (4) by means of the switching shaft (2) in a spaced from the first and the second operating plane (5, 6) arranged third actuating plane (7, 8, 9, 10) is displaceable, wherein the switching member (4) in the third operating plane (7) for switching a different gear of the transmission (14) than in the second operating plane (6).
4. Antriebsstrang nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das4. Drive train according to claim 2 or 3, characterized in that the
Schaltglied (4) in der ersten Betätigungsebene (5) unabhängig von einem Schalten in der zweiten Betätigungsebene (6) und/oder der dritten Betätigungsebene (7) bewegbar ist. Switching member (4) in the first operating plane (5) is independent of a shift in the second operating plane (6) and / or the third operating plane (7) movable.
5. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (4) in der ersten Betätigungsebene (5) unmittelbar oder mittelbar mit einem Stellelement (15) der Kupplung (13) gekoppelt oder koppelbar ist. 5. Drive train according to one of claims 1 to 4, characterized in that the switching member (4) in the first operating plane (5) directly or indirectly with an actuating element (15) of the coupling (13) is coupled or coupled.
6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schaltglied (4) und einem Stellelement (15) der Kupplung (13) ein Verbindungsmechanismus (16) angeordnet ist, auf den das Schaltglied (4) in der ersten Betätigungsebene (5) verstellend einwirkt. 6. Drive train according to one of claims 1 to 5, characterized in that between the switching member (4) and an actuating element (15) of the coupling (13) a connecting mechanism (16) is arranged, on which the switching member (4) in the first Actuation level (5) acts adjusting.
7. Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsmechanismus (16) in einer ersten Stellung der Kupplung (13) und/oder in einer zweiten Stellung der Kupplung (13) selbsthemmend wirkt. 7. Drive train according to claim 6, characterized in that the connecting mechanism (16) in a first position of the clutch (13) and / or in a second position of the clutch (13) acts self-locking.
8. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (4) in der ersten Betätigungsebene (5) von einer Neutralstellung aus in eine erste Drehrichtung verdrehbar ist, in der das Schaltglied (4) die Kupplung (13) in die erste Stellung verbringt, und/oder von der Neutralstellung aus in eine, der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung verdrehbar ist, in der das Schaltglied (4) die Kupplung (13) in die zweite Stellung verbringt. 8. Drive train according to one of claims 1 to 7, characterized in that the switching member (4) in the first operating plane (5) from a neutral position in a first rotational direction is rotatable, in which the switching member (4) the coupling (13). spends in the first position, and / or from the neutral position in a, the first rotational direction opposite, second rotational direction is rotatable, in which the switching member (4) spends the clutch (13) in the second position.
9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehteil (12, 18) drehfester Bestandteil einer Triebwelle (17, 19) ist. 9. Drive train according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rotary member (12, 18) rotationally fixed part of a drive shaft (17, 19).
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