WO2020094178A1 - Hybrid antriebsstrang und montageverfahren für einen hybrid antriebsstrang - Google Patents

Hybrid antriebsstrang und montageverfahren für einen hybrid antriebsstrang Download PDF

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WO2020094178A1
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shaft
housing
combustion
output
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Sebastian Köpfler
Bernhard Walter
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16H37/065—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with a plurality of driving or driven shafts
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    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • F16H57/021—Shaft support structures, e.g. partition walls, bearing eyes, casing walls or covers with bearings
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    • F16H—GEARING
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    • F16H9/02—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion
    • F16H9/04—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes
    • F16H9/12—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley built-up out of relatively axially-adjustable parts in which the belt engages the opposite flanges of the pulley directly without interposed belt-supporting members
    • F16H9/16—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley built-up out of relatively axially-adjustable parts in which the belt engages the opposite flanges of the pulley directly without interposed belt-supporting members using two pulleys, both built-up out of adjustable conical parts
    • F16H9/18—Gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio, or for reversing rotary motion, by endless flexible members without members having orbital motion using belts, V-belts, or ropes engaging a pulley built-up out of relatively axially-adjustable parts in which the belt engages the opposite flanges of the pulley directly without interposed belt-supporting members using two pulleys, both built-up out of adjustable conical parts only one flange of each pulley being adjustable
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H2057/005—Mounting preassembled units, i.e. using pre-mounted structures to speed up final mounting process
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a hybrid drive train with a
  • Power trains for providing a torque to at least one output shaft as required the hybrid drive train also being connected to the at least one output shaft in a torque-transmitting manner
  • Output gearbox includes
  • the electrical power train comprises at least one electrical machine with a rotor shaft
  • combustion power train has at least the following components:
  • the belt transmission comprising a pair of conical pulleys on the combustor side and a pair of conical pulleys on the output side, which are mutually variable by means of a belt
  • the hybrid powertrain is mainly because of this
  • the invention further relates to an assembly method for a hybrid drive train.
  • At least the generator is an extension of
  • the generator is then coupled to the combustor via a direct connection or via a single gear stage.
  • combustion axis that is to say the (theoretical) axis of the torque output of the internal combustion engine, if the axial direction, radial direction or the circumferential direction and corresponding terms are used without explicitly indicating otherwise.
  • a gear axis or other axis this is explicitly indicated.
  • a side is designated, for example an arrangement of a component on the combustor side, this is related to the torque flow, in which
  • Combustion engine the generator and the electric machine to the output gear, although an optional or permanent reverse torque flow is possible.
  • Output shaft comprises a translation stage and / or a radially displacing stage.
  • a stage generally designates a (simple) transmission or a transmission component.
  • the terms input and output refer to a torque flow as defined above and do not exclude a reverse torque flow, i.e. from the output side to the input side.
  • a number of wheels are mentioned below. These are set up, for example, as gearwheels meshing with another gearwheel or as a wheel of a traction mechanism drive, preferably as a gearwheel of a chain drive. Furthermore, bearings are named, which are labeled differently according to their position and / or function, the different labels primarily serving to make them easier to distinguish. Such a bearing is for mechanical
  • Rolling bearings for example ball bearings, cylinder bearings or needle bearings.
  • the term storage denotes a bearing arrangement, for example consisting of a floating bearing and a fixed bearing.
  • the invention relates to a hybrid drive train with a
  • Power trains for providing a torque to at least one output shaft as required the hybrid drive train also being connected to the at least one output shaft in a torque-transmitting manner
  • Output gearbox for transmitting a torque between the output shaft and the combustion power train and between the output shaft and the
  • the electrical power train comprises at least one electrical machine with a rotor shaft for delivering a torque
  • combustion powertrain has at least the following components having:
  • variable belt transmission which is set up a
  • the disc on the combustion engine side is arranged on the generator shaft side.
  • a torsional vibration damper for example at least one dual-mass flywheel and / or at least one centrifugal pendulum (strictly speaking, a torsional vibration damper, but as is widely used in the prior art, is here under the collective term
  • Internal combustion engine internal combustion engine to the rear, i.e. parallel to the
  • Combustion axis of the burner arranged.
  • the hybrid powertrain is set up to use the available energy under the guise of the lowest possible carbon dioxide emissions
  • a comparatively large accumulator is usually provided, which stores electrical energy.
  • Plug-in hybrid can be charged "from the socket". From this purely electrical Operation (switching state 1: electrical machine or the electrical power train is and / or the motor generator of the
  • Combustion power lines are the only drive), one expects an overall including more efficient (electrical) energy generators, such as conventional large power plants and so-called renewable (electrical) energy generators, reduced carbon dioxide emissions and reduced emissions of health-endangering substances, such as nitrogen oxides and fine dust, especially in the direct environment of large crowds. Only when the battery is in a low state of charge or also for one
  • switching state 3 Internal combustion engine or the combustion power train as a drive without an electrical machine). Alternatively, the internal combustion engine is switched on to support a constant load (switching state 3:
  • switching state 3 corresponds to switching state 3
  • the generator preferably as a so-called motor generator, is suitable as an electrical machine for torque output (switching state 4a: purely electrical boosting or purely electrical driving) or become the (motor) generator and the
  • switching state 4b overall system boosting or overall system driving
  • switching state 5a charging without combustion side
  • the internal combustion engine is preferably a piston engine with a crankshaft as the combustion shaft.
  • the combustion shaft preferably comprises at least one
  • Torsional vibration damper for example at least one dual-mass flywheel and / or at least one centrifugal pendulum, in order to decouple torque vibrations superimposed on the torque output with high efficiency from the rest of the drive train.
  • a torsional vibration damper is preferred in
  • Torque flow arranged in front of the belt transmission.
  • a starter generator In contrast to a (pure) alternator, a starter generator is set up to deliver a torque. A starter generator is used to start one
  • a starter generator is a subset of a motor generator.
  • a motor generator can, however, also be designed to be significantly more powerful for delivering a torque to the output.
  • the generator is set up to absorb a torque via its generator shaft and convert it into electrical energy.
  • the (motor) generator according to switching state 4b can be connected via its generator shaft to the output for torque delivery in a torque-transmitting manner.
  • the generator and / or the electric machine of the electric power train for torque absorption can be connected in a torque-transmitting manner, so that the inertial energy of the output or of a moving motor vehicle is converted into electrical energy when decelerating and fed into an accumulator (switching state 6: recuperation, i.e. electrical braking with electrical energy recovery via the adjustable magnetic resistance in the generator or the electrical machine of the electrical power train).
  • switching state 6 recuperation, i.e. electrical braking with electrical energy recovery via the adjustable magnetic resistance in the generator or the electrical machine of the electrical power train.
  • the generator is electrically connected directly to the electrical machine via an inverter, so that electrical energy generated on the generator is made available directly for use in the electrical machine.
  • the electrical machine of the electric power train is optimized for delivering the highest possible torque with the most efficient consumption possible, and is preferably set up for torque absorption, that is to say recuperation.
  • the rotor shaft is preferably without
  • Rotor shaft and the output provided an additional clutch or a freewheel.
  • Belt transmission shortened only referred to as belt transmission.
  • This belt transmission is set up to variably translate a torque of the combustion shaft.
  • a belt transmission is, for example, a so-called CVT (continuous variable transmission), a push chain drive as a continuously switchable, ie continuously variable, transmission gear or other known or still to be developed belt transmission.
  • CVT continuously variable transmission
  • the change in the translation is preferably done with an automatic, because a
  • the input side of the belt transmission is the side for torque absorption from the internal combustion engine and the output side of the belt transmission is the side for torque output to the output, that is to say the output gear or the at least one
  • Output shaft designated. This by no means excludes that a torque runs in the opposite direction, for example for recuperation from the output to the generator.
  • a belt transmission is set up to always deliver a torque on the input side at the desired speed to the output side, or vice versa.
  • the gear ratio can be adjusted continuously and preferably without an additional manual transmission.
  • a torque of the output and / or the generator shaft can always be delivered to the internal combustion engine at the desired speed via the belt transmission. So that's it
  • Internal combustion engine can be operated over a wide range of the required speed at the output, preferably over the entire required speed range, at an optimal load point. So the pollutant emissions is the
  • Belt transmission can now be brought close to the efficiency of a single-stage spur gear, so that these efficiency losses are low compared to non-optimal operation of the internal combustion engine.
  • a belt transmission has two pairs of conical pulleys, which are connected to one another in a torque-transmitting manner by means of a rotating belt.
  • Each conical disk pair has a rigid conical disk, also referred to as a fixed disk, and a corresponding axially movable moving disk, also referred to as a loose disk. If the moving disk is moved towards the fixed disk, the circumferential radius of the belt means increases as a result of the reduction in the distance between the two conical disks of the pair of conical disks. Likewise, the radius of revolution is reduced when the moving disk moves away from the fixed disk.
  • Tension means tension must be provided, so the wrap length is kept (almost) constant. So that the belt does not move (too much) axially, the two disks of the belt transmission are arranged opposite one another.
  • the displacement disks are driven axially by means of a hydrostatic pressure cylinder, in which the displacement disks themselves preferably form the pressure piston.
  • the pressure fluid is often fed through a shaft bore in the transmission shafts of the belt transmission.
  • the receiving shaft of the driven gear has a single (receiving) spur gear, preferably between the rotor shaft and
  • a hybrid drive train has been found with a structure in which the required radial installation space of the combustion power train is reduced in such a way that an intermediate wheel on the electrical side can be dispensed with.
  • the driven-side displacement disk Arranged on the input side of the generator, from which it follows that the driven-side displacement disk is arranged opposite one another.
  • the drive disc on the output side faces the electrical power train. Because the moving disk with its hydrostatic pressure cylinder (actuator) is the largest radial component of the output-side portion of the belt transmission, the installation space of the
  • the shaft on the burner side for outputting torque at the output is referred to below as the output shaft.
  • the reduction gear has a direct one
  • a (reduction) stage referred to as direct is a device for single-stage torque transmission.
  • the rotor shaft preferably directly with a rotor wheel or electric driven gear, acts on a separate (first receiving) spur gear of the receiving shaft of the driven gear and the driven shaft acts on a further (second receiving) spur gear of the receiving shaft of the driven gear.
  • the combustion power train preferably has no further the speed of the combustion shaft
  • the belt transmission be connected to the combustion shaft in a torque-proof manner, so that a torque is continuously variable and translatable to the output shaft of the
  • Combustion power line is transferable. There is no switchable slipping torque clutch, for example a friction clutch. This means that additional axial space is gained in the combustion power train.
  • a slip clutch is provided, which replaces a conventional switchable friction clutch and requires a significantly reduced axial installation space.
  • the generator is preferably arranged parallel to the internal combustion engine, particularly preferably with the generator shaft directly or via a speed-rigid, preferably single-stage, generator transmission with the input shaft of the
  • both the generator shaft and the combustion shaft of the internal combustion engine are thus stationary with one another in terms of speed
  • the input side of the pair of conical disks on the burner side is connected in a torque-transmitting manner and the generator shaft is connected axially opposite to a second input side of the pair of conical disks on the burner side in a torque-transmitting manner.
  • the pair of conical disks on the burner side therefore has a first input side, for example a preferably continuous first input shaft, and a second input side, for example a preferably continuous second input shaft. on.
  • first input side for example a preferably continuous first input shaft
  • second input side for example a preferably continuous second input shaft.
  • the first input side is arranged on the right and the second input side is arranged on the left.
  • the input side can therefore also be the axial burner side and the second
  • Input side are therefore also referred to as the axial generator side.
  • the pair of conical disks on the burner side is thus axially arranged between the generator and the burner gear of the internal combustion engine, for example a spur gear or a traction mechanism, for example a chain drive.
  • the combustion shaft of the internal combustion engine and the generator shaft of the generator point in the same axial direction, that is to say from the left-hand side (respective engine block side) to the right-hand side (respective output shaft side) in the above-mentioned viewing direction.
  • the combustion shaft is connected in a torque-transmitting manner to the first input side of the pair of conical disks on the combustion side by means of a rigid combustion transmission.
  • the combustion transmission bridges an axially necessary distance between the combustion axis and the generator axis, that is to say the center of rotation of the generator shaft.
  • the combustion engine provides a desired translation of the engine speed as the input speed for the
  • the combustion transmission is also referred to as the primary stage.
  • the internal combustion engine does not have the shape of a cuboid, but partly (also as a series engine) a V-shape and
  • the generator shaft is axially opposite the burner gearbox with the second input side of the pair of conical disks on the burner side
  • the belt transmission generally has a significantly shorter axial construction than the internal combustion engine and is therefore, as proposed here, in an axial overlap with the internal combustion engine
  • Torque transmission by means of the belt transmission to the output provided only the combustion transmission preferably carried out as a one-stage
  • a torsional vibration damper is preferably also arranged in the internal combustion transmission, so that torsional vibrations of the internal combustion shaft emerge early on
  • Such a torsional vibration damper includes, for example
  • the belt transmission is offset parallel to, but not in an axial overlap with Internal combustion engine arranged.
  • the generator is offset in parallel to, but not in an axial overlap with the internal combustion engine.
  • the belt transmission is in an axial overlap with and offset from the
  • the generator is axial
  • the belt transmission is offset parallel to and / or in an axial overlap with the internal combustion engine, but the generator is not offset parallel to and / or not in an axial overlap with the internal combustion engine.
  • the previous sentence applies inversely with respect to the belt transmission and the
  • the belt transmission and the generator of the combustion power train are offset parallel to and in an axial overlap with the internal combustion engine
  • the generator is particularly preferably brought into axial overlap with the internal combustion engine over its entire axial extent.
  • the generator is usually axially shorter than that
  • Belt transmission can be arranged in an axial overlap with the internal combustion engine.
  • Torque transmission clutch provided.
  • the generator is preferably inseparable from the belt transmission and thus permanently connected to transmit torque.
  • the belt transmission and the generator run continuously with the output, with the voltage on the generator being regulated to (almost) zero for sailing, so that only the rotating mass of the belt transmission and the generator shaft contribute to the mechanical losses.
  • the speed of the generator is freely adjustable and the speed of the
  • the combustion shaft of the internal combustion engine can be adjusted relatively precisely, at least after starting.
  • the relative speed can be regulated to zero, or at least brought close enough to zero, so that such a clutch can be switched in (almost) any state.
  • a friction clutch which allows slip at high relative speeds, is therefore not necessary.
  • the disconnect clutch is therefore, for example, a claw clutch or a so-called wedge clutch.
  • a wedge clutch has a hub cone and a (rounded) polygonal driver cone, preferably with an as
  • Solid body spring designed corresponding receiving cone.
  • relative speeds of 20 rev / min [revolutions per minute] to 30 rev / min can be switched because the engagement is not purely form-fitting, but rather force-fitting.
  • This second separating clutch which alternatively or in addition to the first
  • the entire combustion power train can be uncoupled from the output, so that the shafts do not run there when the output shaft rotates or a battery (with a desired generator speed) can be charged while the output shaft is stationary or rotating at an unfavorable or too rapidly varying speed.
  • the output side of the belt transmission preferably directly the transmission output shaft, is provided with a (combustion) delivery wheel for delivering the torque of the combustion power train via a (combustion) reception wheel to the take-up shaft of the output transmission, which rotates relative to it on the output shaft of the belt transmission is stored (idler gear).
  • a switchable is fixed with the output shaft
  • Torque transmission unit provided, for example an axially displaceable (positively engaging in the internal combustion discharge wheel) claw.
  • Torque transmission unit is set up in a closed position for axially positive and / or frictional engagement in the combustion output wheel, so that a torque of the output shaft on the
  • Internal combustion delivery wheel is transferable. In an open position the
  • Torque transmission unit prevents torque transmission between the output shaft and the internal combustion output wheel. This device thus forms the second clutch.
  • the speed of the generator is freely adjustable and the speed of the
  • the combustion shaft of the internal combustion engine can be adjusted relatively precisely, at least after starting. This makes the relative speed of the
  • Combustion power train to the output adjustable to zero or at least sufficiently close to zero, so that switching such
  • Separating clutch can be designed as a claw clutch or wedge clutch.
  • the separating clutch is interposed between the belt transmission and the internal combustion engine or between the belt transmission and the generator.
  • the separating clutch is preferably connected directly, that is to say without further transmission elements, to the input side of the belt transmission.
  • the separating clutch comprises as
  • Isolation system a plurality of partial disconnect clutches, so that three switching states can be represented. According to this embodiment, the
  • Separating clutch or the separating system, arranged only at a single location in the torque transmission line, preferably as a structural unit.
  • the separating system for the partial separating couplings has a common actuating device and / or a coaxial hollow shaft guide.
  • the generator shaft for example in the form of a hollow shaft
  • the combustion shaft for example in the form of a through shaft which is carried out by the hollow shaft, is connected by the (first)
  • Input side of the belt transmission separated.
  • the generator shaft is connected to the (second) input side of the belt transmission in a torque-transmitting manner and the
  • Combustion shaft connected to the (first) input side of the belt transmission in a torque-transmitting manner.
  • Combustion shaft connected to the (first) input side of the belt transmission in a torque-transmitting manner.
  • Tandem cylinder can be actuated, preferably the burner-side moving disk can be actuated by means of a single cylinder.
  • the belt transmission comprises one
  • Tandem cylinder and preferably a single cylinder.
  • the cylinders are for
  • a tandem cylinder has the advantage that the same or increased axial force can be transmitted to the displacement disc over a smaller radial expansion with the same pressure load on the displacement disc or the pressure piston of the displacement disc.
  • a tandem cylinder has two pressure cylinders and pressure pistons connected in series axially and functionally in series. One of the pressure pistons is preferably integrated in the moving disk.
  • first generator wheel by means of an axially generator-side support bearing and an opposite axially-outside support bearing on both sides of the first
  • Generator wheel is rotatably supported
  • the hybrid drive train has a rigid one
  • Generator gear with a first generator wheel and a second generator wheel.
  • the first generator wheel is coaxial with, preferably directly on, the generator shaft fixed torque transmitting.
  • the first generator wheel is rotatably supported on both sides by means of a first support bearing and a second support bearing.
  • the support bearings are, for example, roller bearings and / or as fixed bearings and as floating bearings.
  • Generator wheel is referred to here as an axial generator-side support bearing and the support bearing to the right of the first generator wheel is referred to as an axial-outside support bearing.
  • the axially outer support bearing is held by a bearing bracket.
  • the bearing bridge is a component, for example a housing or a housing component, which has the axial distance from the other (axial generator-side) support bearing and / or from the generator or the (rest)
  • the first generator wheel is not free on the outside like a cantilever, but is supported via the bearing bridge against cantilever bending. This improves the bearing coverage for the second generator wheel.
  • the second generator wheel is preferably axially supported on both sides in the same or similar manner.
  • the bearing bridge is designed as a separate component from the generator and on a housing component of the
  • the bearing bridge is designed as a separate component which is assembled separately.
  • the bearing bridge is designed as a separate component which is assembled separately.
  • Bearing bridge designed as such a housing component that at least the first generator wheel is sealed.
  • the bearing bridge is in a housing, for example in a housing tunnel between an upper one
  • Machine housing and a lower machine housing housed and thus, for example, only fulfills the task of mechanical support without housing and without sealing.
  • the fact that the bearing bridge is designed as a component separate from the generator is understood here as a component separate from a generator housing, if there is one. In one embodiment, no separate and / or housing and sealing generator housing is provided. Then an abutment structure is provided for holding the armature of the generator. The bearing bridge is then formed separately from this abutment structure. The bearing bridge therefore does not form a (conventional) Part of a generator that can be used in the combustion power train.
  • the bearing bridge is already preassembled when the generator is installed in the combustion power train.
  • An embodiment of the hybrid drive train is proposed in which the pair of tapered disks on the output side is rotatably supported on the generator shaft side by means of a pilot bearing.
  • the pilot bearing is provided in addition to a fixed bearing / floating bearing arrangement or forms a bearing of such a fixed bearing / floating bearing arrangement, preferably the floating bearing.
  • the pilot bearing provides rotatable support for the gear shaft
  • Output side i.e. the transmission output shaft, of the belt transmission on the side facing the generator.
  • a (combustion) delivery wheel is preferably arranged directly on the transmission output shaft and is used for torque transmission to the (combustion) reception wheel of the output transmission for the
  • Combustion power train is set up, for example with this
  • Combustion dispenser wheel located close to the pilot camp; because then there is one
  • the contact pattern is for the power transmission tooth overlap with an applied (for example maximum) torque, from which a transverse load is induced in the shaft due to the tooth shape, which results in a bending of the shaft. With a slight bending of the shaft, a good contact pattern and consequently a gentle load on the teeth of the gearwheel is achieved.
  • the pilot bearing is supported on a journal, the journal being parallel and axially overlapping to an electric pick-up wheel of the
  • pilot bearing is additionally set up to facilitate assembly, in which the transmission output shaft of the belt transmission can be guided on the journal or, conversely, the journal in the one already installed
  • Transmission output shaft is insertable.
  • the pin is arranged on a first disk, which is connected to a second disk, a first rotary bearing of the output gear and / or a third rotary bearing of the second disk
  • the rotary bearings are arranged coaxially to one another and assigned to the output.
  • the first rotary bearing and the second rotary bearing form a bearing for a component of the output gear.
  • Rotary bearings form a bearing for the receiving shaft of the output transmission, which is designed, for example, as a hollow shaft, through which one of the output shafts is guided and is mounted separately from the bearing of the receiving shaft.
  • the pin is part of a first disk, preferably integrally formed with this.
  • This first disc is fixed to a second disc or the second disc is fixed to the first disc.
  • the second disk is a support structure of the driven gear, preferably also a
  • Housing cover in one embodiment a sealing housing cover, of the output gear.
  • This support structure accommodates at least one bearing of the output gearbox. In one embodiment, this support structure additionally or alternatively accommodates the third rotary bearing of the output shaft.
  • the first disc and the second disc are in one piece
  • the output gear comprises a reduction stage designed as a planetary roller gear, the planetary roller gear comprising at least the following components: a ring gear as a rigid torque abutment;
  • sun gear on the motor side forms the torque input and is arranged on a hollow shaft surrounding the output shaft.
  • the fact that the sun gear is arranged on the motor side means here that both the combustion power train and the electric power train, which may be separable, are connected to the sun gear in a torque-transmitting manner.
  • the output is for both the electrical power train and the
  • a reduction gear is provided in the combustion power line, by means of which speeds on the combustion side (for example, halved engine speed)
  • Reduction with rigid and / or variable primary gear in the range from above 250 rpm [two hundred and fifty revolutions per minute] to 3,500 rpm
  • Speeds of drive wheels for example tires, from approximately 70 rpm (corresponds to approximately 10 km / h [ten kilometers per hour] for a tire with a diameter of approximately 75 cm [seventy-five centimeters]) to approximately 1,500 rpm (then corresponds to about 200 km / h) should be reduced.
  • Electric power train to the driven gear for example, a comprehensive
  • upstream spur gear stage are summarized.
  • a reduction stage can be omitted in each case in the combustion engine and electric motor branch. This results in fewer shafts and bearings, which results in improved efficiency. Furthermore, the
  • the planetary roller gear used is connected upstream of a differential (preferably: spur gear differential) and can be integrated into it.
  • the output gear has a receiving shaft and a coaxial reduction stage, preferably designed as one or a plurality of planetary gear stages.
  • the coaxial reduction stage is thus a structural component of the output gear and such an output gear is preferred as a structural unit Can be manufactured and preassembled without the need for disassembly before installation in an application.
  • high-revving for example a speed of up to 18,000 rpm [eighteen thousand revolutions per minute] or even 25,000 rpm. This is advantageous for a high torque or, for example, a smaller radial expansion of the electrical machine, that is to say a high power density.
  • the electric power train therefore has no own or no off-axis reduction gear. This saves at least radial and / or axial installation space on the electrical side. Shafts and bearings are also eliminated, which improves efficiency.
  • a first (left) output shaft and a second (right) output shaft) are provided, for example in a motor vehicle, which are formed separately from one another by a differential coupled to one another, for example for an automatic speed adaptation of the output shafts when cornering.
  • spur gear differential and a planetary roller transmission which is arranged with the one or more planetary roller transmissions in a torque-transmitting chain, one (for example the right one) of the output shafts is guided through the sun gear and the ring gear of the spur gear differential is driven by the planet carrier.
  • a spur gear differential is between several reduction stages
  • a planetary roller gear is provided, in which the sun gear or the planet carrier forms the rigid abutment.
  • Planetary roller gear forms the rigid abutment.
  • the planet carrier is supported on both sides by means of at least one rotary bearing and the sun gear is supported by another
  • the planet carrier is supported on both sides, i.e. axially on both sides of the
  • hybrid drive train comprises a five-part housing, namely:
  • damper housing which is connected to the combustion connection of the upper machine housing, and wherein the damper housing has a torsional vibration damper which is connected to the combustion shaft and which is rigid
  • a primary stage housing which axially closes the damper housing
  • a generator gear housing which receives the output gear, and at least the bearing of the first generator wheel.
  • the combustion transmission is often referred to as the primary stage, regardless of the specific embodiment.
  • the upper machine housing and the lower machine housing are part of a, for example conventional, internal combustion engine and only have additional receptacles for the necessary bearings. These receptacles are or are formed in one piece with the respective machine housing
  • the upper machine housing and the lower machine housing are already assembled with one another before further components of the combustion power train are installed.
  • the upper machine housing comprises a bearing receptacle for at least one bearing for the bearing of the conical disk pair on the combustor side.
  • the generator gear housing accommodates the generator.
  • the generator is connected to the
  • the five-part housing consists of the separately formed individual housings mentioned.
  • the housing is preferably connected to one another by screwing.
  • the five-part housing preferably forms a jointly housed chamber which is sealed off from the surroundings and is not sealed off from one another or from one another. However, the combustion chamber and the sump or crank chamber of the internal combustion engine are sealed off from the rest of the combustion power train and the output.
  • each individual or some of the housing components are made in one piece, so that the number of housings and the number of
  • the torsional vibration damper includes a
  • Dual mass flywheel and / or a centrifugal pendulum Dual mass flywheel and / or a centrifugal pendulum.
  • the damper housing comprises a first clutch, preferably directly after the (first) input side of the
  • Combustion wheel of the internal combustion engine and the internal combustion engine is Combustion wheel of the internal combustion engine
  • the primary stage housing has a passage opening for each shaft, through which a respective shaft nut or another axial securing element and / or axial prestressing element passes
  • a bearing of the bearing of one of the shafts of the combustion transmission can preferably be preassembled in the primary stage housing.
  • the lower machine housing takes at least one of the output shafts or at least one bearing for the bearing
  • the lower machine housing accommodates a housing seal, preferably in a separate cover element, which seals the gear space, which is preferably designed as a wet space
  • Cardan joint preferably a constant velocity joint.
  • Hybrid drive train proposed according to an embodiment as described above, wherein the assembly method comprises at least the following steps:
  • the internal combustion engine is preassembled in the upper machine housing and in the lower machine housing, the two machine housings forming a housing tunnel;
  • the belt transmission is mounted in the damper housing
  • the belt transmission mounted in the damper housing is introduced into the housing tunnel, with the pair of conical pulleys on the burner side a radial offset to a burner-side gear axis is introduced and then transferred to the end position;
  • the damper housing is connected to the upper machine housing; d.1 before or after the generator gearbox housing with the top
  • Machine housing has been connected, the generator and that
  • the at least one output shaft with a hollow shaft comprising a transmission input wheel, a combustion pick-up wheel and an electric pick-up wheel is installed;
  • the primary stage housing is connected to the damper housing
  • the rest of the steps must be in alphabetical order, unless an alternative order is explicitly indicated.
  • the above-mentioned steps merely represent an extract from those steps which differ from the previous one.
  • not all pre-assembly steps and no details of the assembly of the structural units are described, even if the structural units themselves are not part of the prior art.
  • a first clutch is in the damper housing with the first input side of the
  • combustion transmission is mounted in the damper housing in step a.2.
  • step b the belt transmission mounted in the damper housing is introduced into the housing tunnel.
  • the space is generally cramped here and the shafts of the belt transmission must be threaded into the bearing seats of the (overall) housing, for example in the upper machine housing and / or in the lower machine housing.
  • the bearings on the input side are preferred, in particular the one that is not mounted in the damper housing
  • a second separating clutch for example a wedge clutch, is arranged axially in step c.1 between the roller bearing on the generator shaft side of the pair of driven conical disks and the driven wheel.
  • the second separating clutch is preferably axially between one
  • belt-side bearing of the combustion transmission arranged, for example in axial overlap with the torsional vibration damper of the combustion shaft.
  • step c.3 becomes the damper housing immediately after step b. to connect to the upper machine housing.
  • Generator gearbox housings are mounted.
  • the generator and / or the driven gear are pre-assembled with the generator gear housing, before the generator gearbox housing is connected to the upper machine housing in step d.1.
  • the generator gear housing in one embodiment consists of two sub-housings, namely one
  • the bearing bracket on the bearing bracket is the bearing bracket on the bearing bracket
  • Generator gear housing installed after the first generator wheel of the rigid generator gear has been mounted on the generator shaft in step d.2.
  • the first generator wheel is preassembled in the bearing bracket and then the first generator wheel is attached to the bearing bracket as a structural unit
  • the hollow shaft installed in step d.3 in the lower machine housing is installed with only one fixed bearing.
  • a second support is provided via a housing cover of the transmission housing, for example the above-mentioned second disk, which, after completion of step d.1, with the
  • Combustion-side cone pulley pair has a diameter which has a radial offset of the combustion-side cone pulley pair to that
  • the pair of conical disks on the combustion side cannot be inserted purely axially, but must first be displaced radially or at least over an axial section.
  • the gear axis is the axis of rotation of the pair of conical pulleys on the burner side in the operational final state of the burner power train.
  • the named bearing holder is made axially short in such a way that the generator-side roller bearing of the burner-side cone pulley pair can already be pre-assembled and in the axial area of the necessary radial displacement of the burner-side cone pulley pair with the mentioned one
  • the named bearing is preferably part of the upper one
  • Machine housing which forms a housing tunnel together with the lower machine housing, which houses at least the belt transmission.
  • the generator-gearbox housing closes this housing on the generator side (according to the above viewing direction on the left) and the damper housing or ultimately the primary stage housing closes this housing on the opposite side (according to the above viewing direction on the right).
  • the assembly process shown here allows a manageable design with low susceptibility to errors and at the same time a very compact structure of the
  • Combustion powertrain and thus the entire hybrid powertrain.
  • FIG. 3 shows a section of the combustion power train according to FIG. 2;
  • Fig. 4 A flow chart of an assembly process.
  • a motor vehicle 77 is shown schematically from above, wherein on
  • FIG. 2 constructive nesting of the components of the hybrid drive train 1 is shown in FIG. 2 and in this respect reference is made to the description there.
  • the output 60 is for torque transmission about an output axis 85 to a left drive wheel 78 by means of a left output shaft 4 and a right one
  • Drive wheel 79 set up by means of a right output shaft 5.
  • the designation on the left and right is chosen here for the usual direction of travel of a motor vehicle 77, with the driver's cabin 80 in relation to the longitudinal axis 81 in front of the vehicle
  • Hybrid drive train 1 and a left front wheel 88 and a right front wheel 89 are arranged in front of the driver's cab 80 on a front axle 87.
  • Output shaft 4 and the right output shaft 5 are by means of an output gear 6 with a rotor shaft 8 of an electrical machine 7, for example the
  • Main drive machine and connected by means of an internal combustion engine driven gear 69 to an internal combustion engine 9 and to a generator 11 to transmit torque.
  • the output gear 6 comprises a differential, so that a torque or a speed can be distributed to the left output shaft 4 and the right output shaft 5 depending on the current requirements of the left drive wheel 78 and the right drive wheel 79.
  • the electric power train 3 is not explained in detail here. It comprises an electrical machine 7, which can output and / or absorb a torque about the electrical axis 84 via its rotor shaft 8.
  • the torque is determined by means of an electric transmission, which in the embodiment shown only comprises an electric driven gear 74 designed as a spur gear
  • the electrical energy source or the electrical energy store is not shown here, but for example is one
  • the combustion power train 2 comprises an internal combustion engine 9 with a combustion shaft 10, by means of which a torque can be output and recorded about a combustion axis 82. Furthermore, a generator 11 with a
  • Generator shaft 12 comprises, by means of which a torque by
  • Generator axis 83 is deliverable and receivable. Both the
  • Internal combustion engine 9 by means of a first input side 21 and also generator 11 are by means of a second input side 22 around a common input-side transmission axis 68 with a belt transmission 13
  • the torque absorbed by the belt transmission 13 is applied to a combustion engine driven wheel 69 via the transmission axis 86 of the belt transmission 13 on the output side
  • Torque of the output 60 is transferred to the belt transmission 13.
  • the combustion pick-up wheel 61 and the electric pick-up wheel 62 of the output are formed separately.
  • Output 60 can be interrupted by means of a (second) separating clutch 24, so that, for example, internal combustion engine 9 with generator 11
  • Torque-transmitting connected for charging an energy store can be operated at any speed, preferably performance-optimized, independently of a driving speed and regardless of a torque requirement.
  • the (second) separating clutch 24 is arranged so close to the output 60 that only the combustion output gear 69 of the
  • Combustion power line 2 co-rotates as an inert mass at a speed on the combustion pick-up wheel 61 of the output 60.
  • the efficiency for purely electric driving with the electric drive train 3 as the only drive is therefore very high.
  • a (first) separating clutch 23 is also provided internally in the internal combustion power train 2, and the first input side 21 of the belt transmission 13 can be interrupted by a torque transmission between the belt transmission 13 and the internal combustion engine 9.
  • Electric power train 3 and also the (motor) generator 11 of the Combustion power line 2 possible.
  • the internal combustion engine 9 can then rest.
  • the internal combustion engine 9 has (optionally) a torsional vibration damper 52 in the axial extension of its combustion axis 82.
  • combustion transmission 20 (Torsional vibration-decoupled extension of the) combustion shaft 10 is connected via a combustion transmission 20 (here optionally designed as a single-stage spur gear) to the first (combustion-side) input side 21 of the belt transmission 13 in a torque-transmitting manner.
  • the combustion transmission 20 shown here comprises a first (combustion-side) combustion spur gear 75 and a second
  • Combustion spur gear 76 Combustion spur gear 76.
  • the generator 11 has (optionally) an axial extension of it
  • Generator axis 83 a first generator wheel 27 of a (here optionally designed as a single-stage spur gear) generator gear 53, which via a second generator wheel 28 with the second (generator-side) input side 21 of the
  • Belt transmission 13 is connected to transmit torque.
  • the generator 11 and the internal combustion engine 9 are arranged here in such a way that their
  • Shafts 10, 12 show in the same axial direction 19.
  • FIG. 2 shows a hybrid drive train 1 in the same configuration as in FIG. 1, construction details and the nesting of the components being shown here in a flat sectional view.
  • the flybrid drive train 1 is subdivided into the combustion power train 2, which comprises a housing tunnel 59, the electric power train 3 and the output 60, each with a
  • the housing tunnel 59 is formed within the combustion power train 2 for receiving the belt transmission 13 and with the dashed line for the output 60 and with a
  • dash-double-dotted line delimited from the rest of the combustion power line 2.
  • the belt transmission 13 comprises a pair of conical pulleys 14 on the combustor side and a pair of conical pulleys 15 on the output side, which are by means of Wrapping means 16 with continuously variable translation with each other
  • the wrapping means 16 of which a weighing pressure piece of a weighing pressure piece chain is shown here only in the case of the pair of conical disks 15 on the output side, is placed between the combustion-side pressure piece chain
  • Washer 17 and a corresponding burner-side (axially) rigid conical disk 65 are clamped on an active circuit and likewise clamped between an output-side washer 18 and a corresponding driven-side (axially) rigid conical disk 66.
  • the torque is transmitted by clamping the belt 16.
  • the conical disk pairs 14, 15 are below the respective gear axis 68, 86 in overdrive, that is to say with the maximum
  • Way disks 17, 18 are shown. Of course, this does not correspond to a real state.
  • the burner-side moving disk 17 is actuated here (directly) by means of a single cylinder 26.
  • the driven side disk 18 is here by means of a
  • Tandem cylinder 25 (directly) actuated.
  • radial installation space is gained on the output side, so that the combustion power train 2 can be moved radially closer to the second output shaft 5 overall.
  • the gain in installation space becomes clear in comparison with the wall profile of the upper machine housing 46 in the
  • FIG. 3 shows a section of the combustion power line 2 according to FIG. 2.
  • the generator 11 is received by a generator housing part 72, here flanged to it.
  • the output gear 6 is accommodated in a gear housing part 73.
  • the generator housing part 72 and the transmission housing part 73 form the gear generator housing, which here (optional) in one piece
  • the damper housing 51 takes the torsional vibration damper 52 in an axial extension of the combustion axis 82 and offset parallel to it around the combustion axis 68 of the combustion engine
  • the belt transmission 13 has a further roller bearing (here optionally designed as a fixed bearing) (not designated here) for the first input side 21 of the belt transmission 13 (here designed as a direct input shaft). Furthermore, the damper housing 51 accommodates (optionally) a first separating clutch 23 (optionally implemented here as a wedge clutch). The damper housing 51 here (optionally) also has an axial wall section which extends over a
  • the internal combustion transmission 20 is designed here in one stage and is the first transmission in the internal combustion engine 9 and is therefore often referred to as the primary stage, from which the name for the relevant housing component 54 results.
  • the combustion transmission 20 comprises the first (combustion-side) combustion wheel 75 and the second (generator-side)
  • the first combustion wheel 75 is arranged in the axial extension of the combustion shaft 10 and forms the axially last torque-transmitting component in the extension of the combustion shaft 10.
  • the second combustion wheel 76 is arranged in alignment with the combustion-side gear axis 68 of the belt transmission 13 and here (optionally) by means of the first separating clutch 23, so that when the torque transmission is interrupted by means of the first separating clutch 23, the entire combustion transmission 20 is not dragged along.
  • the first combustion wheel 75 is on a first shaft 70 of the
  • the storage (not individually referred to here, but recognizable as a fixed-loose mounting) can be braced by means of a first shaft nut 57, the first shaft nut 57 being supported by a first
  • the second combustion wheel 76 is on a second shaft 71 of the combustion transmission 20 arranged, their storage (not individually referred to here, but as
  • the generator shaft 12 is connected directly to a first (generator-side) generator wheel 27 of a generator gear 53.
  • the first generator wheel 27 is supported on both sides by means of a generator wheel bearing 49, namely as shown on the left of an axial generator-side support bearing 29, here designed as a fixed bearing, and on the right of an axially outside support bearing 30, here designed as a floating bearing.
  • the axially outside support bearing 30 is held by a bearing bridge 31 which is connected to the generator housing part 72 of the generator 11, screwed here. This results in a slight bending deformation of the shaft carrying the first generator wheel 27 (not designated here), which represents an axial extension of the generator shaft 12 here. This results in a good contact pattern to that
  • the above-mentioned fixed-loose bearing of the output side 92 comprises a roller bearing 64 on the output side, here (optionally) designed as a loose bearing with cylindrical rollers, which is axially on the side towards the generator 11, ie on the generator shaft side, in a lower one
  • Machine housing 47 is held.
  • the lower machine housing 47 and the upper machine housing 46 form the housing tunnel 59, so leave a space free, these two housing components 46, 47 preferably being connected to one another before the belt transmission 13 is introduced into the housing tunnel 59; the lower machine housing 47 and the upper one
  • Machine housings 46 preferably form components of a ready-to-use internal combustion engine 9.
  • a second separating clutch 24 is arranged between the output-side roller bearing 64 of the belt transmission 13 and the combustion driven gear 69, which is here (optionally) configured for positive engagement in the combustion driven gear 69 rotatably mounted on the output side 92 of the belt transmission 13.
  • the pin 33 of the pilot bearing 32 is, here (optionally) in one piece, connected to a first disk 34.
  • the first disc 34 is in turn with a second
  • the second disk 35 has (optionally) the task of a first one
  • Rotation bearing 36 supports a planet carrier 43 and the third rotation bearing 38 supports a transmission input shaft of the output transmission 6, which is designed here as a hollow shaft 45.
  • the second disk 35 is between the transmission housing part 73 and the first
  • Disc 34 held axially positively and / or non-positively.
  • the output gear 6 is not shown in further detail here. It includes a
  • Output shaft 5 (the view is rotated or mirrored in this illustration compared to the illustration in Fig. 1) and a reduction stage 40, which as
  • Planetary gear 41 is executed.
  • the planetary roller gear 41 comprises a ring gear 42 which forms the rigid abutment and which is torque-supported on the gear housing part 73, a planet carrier 43 with (not designated)
  • Gearbox housing part 73 is supported on both sides, namely (as shown on the right) by means of the first rotary bearing 36 and (as shown on the left) by means of the second rotary bearing 37.
  • the hollow shaft 45 with the sun gear 44 is in axial overlap with the first rotary bearing 36 by means of the third rotary bearing 38, here (optional) a floating bearing, supported in the gearbox housing part 73 and by means of a fourth rotary bearing 39, here (optional) a fixed bearing on the lower one
  • FIG. 3 shows a section of the combustion power train 2 as shown in FIG. 2.
  • the housing tunnel 59 is delimited by an interference contour 90 in the illustration above. It follows that the combustion side
  • Conical pulley pair 14 must be introduced via an axial offset 91 during assembly with at least one radial offset 67.
  • the bearing mount (not designated here) for the roller bearing 63 on the generator shaft side on the combustion side of the belt transmission 13 must be in the region of the axial offset 91 during assembly in the end of the (second) output side 22 on the generator shaft side
  • Bearing receptacle and the (second) input shaft at least correspond to the radial offset 67, must not be smaller.
  • step d.2 follows step b. or following step c. and before, simultaneously with or after step d.1 is executable. Steps a.1 to a.4 are also
  • roller-side roller bearing (generator shaft side)
  • output-side roller bearing (generator shaft side)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang (1) mit einem Verbrennerleistungsstrang (2) und mit einem Elektroleistungsstrang (3), beide Leistungsstränge (2,3) zum bedarfsgerechten Bereitstellen eines Drehmoments an zumindest eine Abtriebswelle (4,5), wobei der Hybrid-Antriebsstrang (1 ) weiterhin ein drehmomentübertragend mit der zumindest einen Abtriebswelle (4,5) verbundenes Abtriebgetriebe (6) umfasst, wobei der Elektroleistungsstrang (3) zumindest eine elektrische Maschine (7) mit einer Rotorwelle (8) umfasst, und wobei der Verbrennerleistungsstrang (2) zumindest die folgenden Komponenten aufweist: - eine Verbrennungskraftmaschine (9) mit einer Verbrennerwelle (10); - einen Generator (11 ) mit einer Generatorwelle (12); und ein variables Umschlingungsgetriebe (13), wobei das Umschlingungsgetriebe (13) ein verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar (14) und ein abtriebseitiges Kegelscheibenpaar (15) umfasst, welche mittels eines Umschlingmittels (16) miteinander variabel drehmomentübertragend verbunden sind und jeweils eine axial bewegbare Wegscheibe (17,18) umfassen. Der Hybrid-Antriebsstrang (1 ) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die verbrennerseitige Wegscheibe (17) generatorwellenseitig angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Montageverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang (1). Hier ist ein Hybrid-Antriebsstrang in einer in einem Kraftfahrzeug einsetzbaren kompakten und einfach montierbaren Konfiguration vorgeschlagen.

Description

Hybrid-Antriebsstrang und Montaqeverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang
Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem
Verbrennerleistungsstrang und mit einem Elektroleistungsstrang, beide
Leistungsstränge zum bedarfsgerechten Bereitstellen eines Drehmoments an zumindest eine Abtriebswelle, wobei der Hybrid-Antriebsstrang weiterhin ein drehmomentübertragend mit der zumindest einen Abtriebswelle verbundenes
Abtriebgetriebe umfasst,
wobei der Elektroleistungsstrang zumindest eine elektrische Maschine mit einer Rotorwelle umfasst,
und wobei der Verbrennerleistungsstrang zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle;
einen Generator mit einer Generatorwelle; und
ein variables Umschlingungsgetriebe, wobei das Umschlingungsgetriebe ein verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar und ein abtriebseitiges Kegelscheibenpaar umfasst, welche mittels eines Umschlingmittels miteinander variabel
drehmomentübertragend verbunden sind und jeweils eine axial bewegbare
Wegscheibe umfassen. Der Hybrid-Antriebsstrang ist vor allem dadurch
gekennzeichnet, dass die verbrennerseitige Wegscheibe generatorwellenseitig angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Montageverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang.
Im Stand der Technik ist zumindest der Generator in Verlängerung zur
Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Der Generator ist dann mit dem Verbrenner über eine direkte Verbindung oder über eine einzige Zahnradstufe gekoppelt.
Problematisch ist in vielen Anwendungsfällen, dass der Bauraum in einem Motorraum begrenzt ist, weil dieser beispielsweise konventionell ausgeführt ist und daher für einzig eine konventionelle Verbrennungskraftmaschine und eine Lichtmaschine (Generator allein zur Motordrehmomentaufnahme) ausreicht. Daher müssen aufwendige Maßnahmen getroffen werden, um den benötigten Bauraum der
Aggregate zu verringern. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der
nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Es wird im Folgenden auf die Verbrennerachse, also die (theoretische) Achse der Drehmomentabgabe der Verbrennungskraftmaschine, Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. Bei Bezug auf eine Getriebeachse oder andere Achse wird darauf explizit hingewiesen.
Wird eine Seite bezeichnet, beispielsweise eine verbrennerseitige Anordnung einer Komponente, so ist dies auf den Drehmomentfluss bezogen, wobei in der
Beschreibung von der Abgabe eines Drehmoments von der
Verbrennungskraftmaschine, dem Generator und der elektrischen Maschine an das Abtriebgetriebe ausgegangen wird, obgleich optional oder dauerhaft auch ein umgekehrter Drehmomentfluss möglich ist.
Im Weiteren werden Eingangsseite und Ausgangsseite, beispielsweise des
Umschlingungsgetriebes, genannt. Dies sind in einer einfachen, und meist
bevorzugten Ausführungsform eine Eingangswelle beziehungsweise eine
Ausgangswelle. Alternativ umfasst eine solche Seite eine Übersetzungsstufe und/oder eine radial versetzende Stufe. Eine Stufe bezeichnet allgemein ein (einfaches) Getriebe beziehungsweise eine Getriebekomponente. Die Begriffe Eingang und Ausgang sind auf einen Drehmomentfluss gemäß vorhergehender Definition bezogen und schließen einen umgekehrten Drehmomentfluss, also von Ausgangsseite hin zu der Eingangsseite, nicht aus.
In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
Wird im Folgenden von einer Untersetzung gesprochen, so ist damit ein
Übersetzungsverhältnis kleiner 1 bezeichnet. Wird hingegen von einer Übersetzung gesprochen, so ist dies nicht auf ein Übersetzungsverhältnis größer 1 beschränkt, sofern nicht explizit darauf hingewiesen wird oder es als Gegensatz zur Untersetzung genannt ist. Das Übersetzungsverhältnis wird hier stets auf die Drehzahl bezogen.
Im Weiteren wird eine Vielzahl von Rädern genannt. Diese sind beispielsweise als mit einem anderen Zahnrad kämmende Zahnräder oder als Rad eines Zugmitteltriebs, bevorzugt als Zahnrad eines Kettentriebs, eingerichtet. Weiterhin werden Lager genannt, welche entsprechend Ihrer Position und/oder Funktion unterschiedlich bezeichnet werden, wobei die unterschiedliche Bezeichnung vornehmlich der besseren Unterscheidbarkeit dient. Ein solches Lager ist zum mechanischen
Abstützen gegen Querlasten, und ausgeführt als Festlager (auch) oder als Axiallager (einzig) gegen Axiallasten, eingerichtet. Die gelagerte Welle ist dabei um Ihre jeweilige Achse möglichst reibungsarm rotierbar. Zum Einsatz kommen Gleitlager oder
Wälzlager, beispielsweise Kugellager, Zylinderlager oder Nadellager. Der Begriff Lagerung bezeichnet eine Lageranordnung, beispielsweise bestehend aus einem Loslager und einem Festlager.
Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang mit einem
Verbrennerleistungsstrang und mit einem Elektroleistungsstrang, beide
Leistungsstränge zum bedarfsgerechten Bereitstellen eines Drehmoments an zumindest eine Abtriebswelle, wobei der Hybrid-Antriebsstrang weiterhin ein drehmomentübertragend mit der zumindest einen Abtriebswelle verbundenes
Abtriebgetriebe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Abtriebswelle und dem Verbrennerleistungsstrang sowie zwischen der Abtriebswelle und dem
Elektroleistungsstrang umfasst,
wobei der Elektroleistungsstrang zumindest eine elektrische Maschine mit einer Rotorwelle zur Abgabe eines Drehmoments umfasst,
und wobei der Verbrennerleistungsstrang zumindest die folgenden Komponenten aufweist:
eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle zur Abgabe eines Drehmoments;
einen Generator mit einer Generatorwelle zum Umwandeln eines
Drehmoments in elektrische Energie; und
ein variables Umschlingungsgetriebe, welches dazu eingerichtet ist, ein
Drehmoment der Verbrennerwelle veränderbar zu übersetzen, wobei das
Umschlingungsgetriebe ein verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar und ein
abtriebseitiges Kegelscheibenpaar umfasst, welche mittels eines Umschlingmittels miteinander variabel drehmomentübertragend verbunden sind und jeweils eine zum Verändern der Übersetzung axial bewegbare Wegscheibe umfassen, wobei die Wegscheiben der Kegelscheibenpaare axial einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Der Hybrid-Antriebsstrang ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die
verbrennerseitige Wegscheibe generatorwellenseitig angeordnet ist.
Die hier vorgeschlagene Struktur des Hybrid-Antriebsstrangs weist in der
Verlängerung zum Verbrenner, und bevorzugt nach einem Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise zumindest einem Zweimassenschwungrad und/oder zumindest einem Fliehkraftpendel (streng genommen ein Drehschwingungstilger, wird hier aber, wie weitgehend im Stand der Technik verbreitet, unter dem Sammelbegriff
Drehschwingungsdämpfer verstanden), nur noch eine Zahnkettenstufe oder eine Stirnradstufe auf. Der Rest des Getriebes ist seitlich an der
Verbrennungskraftmaschine (Verbrenner) nach hinten, also parallel zu der
Verbrennerachse des Verbrenners angeordnet.
Der Hybrid-Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, die vorhandene Energie unter der Vorgabe eines möglichst geringen Kohlenstoffdioxidausstoßes der
Verbrennungskraftmaschine über einen möglichst langen Zeitraum in einen Vortrieb und/oder eine Drehmomentabgabe umzuwandeln. Dazu ist meist ein vergleichsweise großer Akkumulator vorgesehen, welcher elektrische Energie speichert. Der
Akkumulator soll möglichst von einer externen Energiequelle, als sogenannter
Plug-In-Hybrid,„aus der Steckdose“ aufgeladen werden. Von diesem rein elektrischen Betrieb (Schaltzustand 1 : elektrische Maschine beziehungsweise der Elektroleistungsstrang ist und/oder der Motor-Generator des
Verbrennerleistungsstrangs sind einziger Antrieb) verspricht man sich einen insgesamt unter Einbeziehung effizienterer (elektrischer) Energieerzeuger, wie konventionelle Großkraftwerke und Erzeuger sogenannter erneuerbarer (elektrischer) Energie, verringerten Kohlenstoffdioxidausstoß und verringerten Ausstoß von gesundheitsgefährdenden Stoffen, wie beispielsweise Stickoxide und Feinstaub, vor allem im direkten Umfeld von großen Menschenansammlungen. Erst bei einem niedrigen Ladezustand des Akkumulators oder auch bei einem für die
Verbrennungskraftmaschine lastoptimalen Betriebszustand (beispielsweise
Überlandfahrt mit gleichbleibender Fahrgeschwindigkeit) soll die
Verbrennungskraftmaschine in Betrieb genommen werden (Schaltzustand 2:
Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Verbrennerleistungsstrang als Antrieb ohne elektrische Maschine). Alternativ wird die Verbrennungskraftmaschine bei einer gleichbleibenden Last unterstützend zugeschaltet (Schaltzustand 3:
elektrische Maschine und Verbrennungskraftmaschine bilden Antrieb).
Gemäß einem weiteren Aspekt wird zum Erreichen eines hohen Drehmoments einzig die Verbrennungskraftmaschine (entspricht Schaltzustand 3) oder wird einzig der Generator, bevorzugt als sogenannter Motor-Generator als elektrische Maschine zur Drehmomentabgabe geeignet, (Schaltzustand 4a: rein elektrisches Boosten oder rein elektrisches Fahren) oder werden der (Motor-) Generator und die
Verbrennungskraftmaschine (Schaltzustand 4b: Gesamtsystem -Boosten oder Gesamtsystem-Fahren) zum Boosten der Drehmomentabgabe oder zum
längerzeitigen Anheben der Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine des Elektroleistungsstrangs zugeschaltet. Weiterhin soll bei einem niedrigen Ladezustand des Akkumulators mittels der Verbrennungskraftmaschine und dem Generator vorsorglich oder zum direkten Verbrauch elektrische Energie erzeugt werden. Dabei wird in einem Fall (Schaltzustand 5a: Aufladen ohne verbrennerseitige
Antriebsleistung) weiterhin der Abtrieb allein von der elektrischen Maschine angetrieben oder der Abtrieb nimmt kein Drehmoment auf. In einem anderen Fall wird dabei zusätzlich ein Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine an den Abtrieb abgegeben (Schaltzustand 5b: Aufladen mit verbrennerseitiger unterstützender Antriebsleistung). Die Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt ein Kolbenmotor mit einer Kurbelwelle als Verbrennerwelle. Die Verbrennerwelle umfasst bevorzugt zumindest einen
Drehschwingungsdämpfer, beispielsweise zumindest ein Zweimassenschwungrad und/oder zumindest ein Fliehkraftpendel, um die Drehmomentabgabe überlagernden Drehmomentschwingungen mit hohem Wirkungsgrad von dem übrigen Antriebsstrang zu entkoppeln. Ein solcher Drehschwingungsdämpfer ist bevorzugt im
Drehmomentfluss vor dem Umschlingungsgetriebe angeordnet.
Ein Starter-Generator ist im Gegensatz zu einer (reinen) Lichtmaschine zum Abgeben eines Drehmoments eingerichtet. Ein Starter-Generator ist zum Starten einer
Verbrennungskraftmaschine bei einer Start-Stopp-Automatik, teilweise auch zum Kalt-Anlassen der Verbrennungskraftmaschine und teilweise zum Boosten des Drehmoments der Verbrennungskraftmaschine eingerichtet. Ein Starter-Generator ist definitionsgemäß eine Untergruppe eines Motor-Generators. Ein Motor-Generator kann aber auch deutlich leistungsstärker zur Abgabe eines Drehmoments an den Abtrieb eingerichtet sein.
Der Generator ist, wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, zur Aufnahme eines Drehmoments über seine Generatorwelle und Umwandlung in elektrische Energie eingerichtet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der (Motor-) Generator gemäß Schaltzustand 4b über seine Generatorwelle mit dem Abtrieb zur Drehmomentabgabe drehmomentübertragend verbindbar. Weiterhin ist der Generator und/oder die elektrische Maschine des Elektroleistungsstrangs zur Drehmomentaufnahme drehmomentübertragend verbindbar, sodass die Trägheitsenergie des Abtriebs beziehungsweise eines fahrenden Kraftfahrzeugs beim Entschleunigen in elektrische Energie umgewandelt und in einen Akkumulator eingespeist wird (Schaltzustand 6: Rekuperation, also elektrisches Bremsen bei elektrischer Energierückgewinnung über den einregelbaren magnetischen Widerstand im Generator beziehungsweise der elektrische Maschine des Elektroleistungsstrangs). Dabei ist bevorzugt die
Verbrennungskraftmaschine vom Abtrieb abgekoppelt. Alternativ oder zusätzlich ist der Generator über einen Inverter direkt mit der elektrischen Maschine elektrisch verbunden, sodass am Generator erzeugte elektrische Energie direkt zur Nutzung in der elektrischen Maschine bereitgestellt ist. Die elektrische Maschine des Elektroleistungsstrangs ist zur Abgabe eines möglichst hohen Drehmoments unter einem möglichst effizienten Verbrauch optimiert, und bevorzugt zur Drehmomentaufnahme, also Rekuperation, eingerichtet. Bei einer drehmomentstarken elektrischen Maschine ist die Rotorwelle bevorzugt ohne
Trennkupplung dauerhaft mit dem Abtrieb verbunden. Die elektrische Maschine ist dann derart beschältet, dass sie bei jeder Leistungsabnahme am Abtrieb ein
Drehmoment abgibt. Bei einer im Vergleich zu der elektrischen Maschine
drehmomentstarken Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt zwischen der
Rotorwelle und dem Abtrieb eine zusätzliche Trennkupplung oder ein Freilauf vorgesehen.
Während mittels elektrischer Maschinen oftmals ein benötigter Drehzahlbereich und Drehmomentbereich ohne variable Übersetzung abdeckbar ist, ist der
Drehzahlbereich bei einem nutzbaren Drehmomentbereich einer
Verbrennungskraftmaschine derart begrenzt, dass eine variable Übersetzung notwendig ist. Dazu ist im Verbrennerleistungsstrang ein variables
Umschlingungsgetriebe vorgesehen. Im Weiteren wird das variable
Umschlingungsgetriebe verkürzt nur als Umschlingungsgetriebe bezeichnet. Dieses Umschlingungsgetriebe ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment der Verbrennerwelle veränderbar zu übersetzen. Ein solches Umschlingungsgetriebe ist beispielsweise ein sogenanntes CVT [engl.: continuous variable transmission], ein Schubkettentrieb als stufenlos schaltbares, also stufenlos variables, Übersetzungsgetriebe oder andere bekannte oder noch zu entwickelnde Umschlingungsgetriebe. Die Veränderung der Übersetzung ist bevorzugt mit einer Automatik vorgenommen, weil ein
Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und der Motordrehzahl oftmals nicht besteht. Als Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes wird die Seite zur Drehmomentaufnahme von der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet und als Ausgangsseite des Umschlingungsgetriebes wird die Seite zur Drehmomentabgabe an den Abtrieb, also das Abtriebgetriebe beziehungsweise die zumindest eine
Abtriebswelle, bezeichnet. Dies schließt mitnichten aus, dass ein Drehmoment in umgekehrter Richtung verläuft, beispielsweise zur Rekuperation von dem Abtrieb auf den Generator. Ein Umschlingungsgetriebe ist dazu eingerichtet, ein Drehmoment der Eingangsseite stets mit der gewünschten Drehzahl an die Ausgangsseite, oder umgekehrt, abzugeben. Dabei ist die Übersetzung kontinuierlich und bevorzugt ohne ein zusätzliches Schaltgetriebe einstellbar. Zudem ist über das Umschlingungsgetriebe ein Drehmoment des Abtriebs und/oder der Generatorwelle stets mit der gewünschten Drehzahl an die Verbrennungskraftmaschine abgebbar. Damit ist die
Verbrennungskraftmaschine über weite Bereiche der erforderlichen Drehzahl am Abtrieb, bevorzugt über den gesamten geforderten Drehzahlbereich, an einem optimalen Lastpunkt betreibbar. Damit ist der Schadstoffausstoß der
Verbrennungskraftmaschine weiter reduzierbar. Der Wirkungsgrad eines
Umschlingungsgetriebes ist inzwischen nah an den Wirkungsgrad eines einstufigen Stirnradgetriebes heranführbar, sodass diese Wirkungsgradverluste gegenüber einem nicht optimalen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gering sind.
Ein Umschlingungsgetriebe weist zwei Kegelscheibenpaare auf, welche mittels eines umlaufenden Umschlingmittels drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Jedes Kegelscheibenpaar weist eine starre Kegelscheibe, auch als Festscheibe bezeichnet, auf und eine korrespondierende axial bewegbare Wegscheibe, auch als Losscheibe bezeichnet, auf. Wird die Wegscheibe auf die Festscheibe zu bewegt, vergrößert sich der Umlaufradius des Umschlingmittels infolge der Verringerung des Abstands zwischen den beiden Kegelscheiben des Kegelscheibenpaars. Ebenso verringert sich der Umlaufradius bei einer Bewegung der Wegscheibe weg von der Festscheibe. Diese Bewegungen der Wegscheiben der beiden Kegelscheibenpaare eines Umschlingungsgetriebes werden in aller Regel so zueinander synchronisiert, dass kein zusätzliches Spannmittel zum Vorhalten einer gewünschten
Zugmittelspannung vorgesehen werden muss, also die Umschlinglänge wird (nahezu) konstant gehalten. Damit das Umschlingmittel nicht (zu sehr) axial wandert, werden die beiden Wegscheiben des Umschlingungsgetriebes einander gegenüberliegend angeordnet.
Die Wegscheiben werden mittels eines hydrostatischen Druckzylinders, in welchem bevorzugt die Wegscheiben selbst den Druckkolben bilden, axial angetrieben. Das Druckfluid wird dabei oftmals durch eine Wellenbohrung in den Getriebewellen des Umschlingungsgetriebes zugeleitet. Für eine möglichst einfache Versorgung und konstruktive Anordnung ist es im Stand der Technik bisher als vorteilhaft angesehen worden, die Wegscheibe auf der dem Generator abgewandten und damit für den Monteur leicht zugänglichen Seite des Umschlingungsgetriebes anzuordnen.
In vorliegendem Fall wird eine nur geringe Übersetzungsspreizung benötigt, woraus sich ein geringer Kegelscheibendurchmesser ergibt. Die Betätigungskraft ist allerdings proportional zu dem (maximal) übertragbaren Drehmoment. Um den Druck zum Betätigen der Wegscheibe auf einem gewünscht geringen Maß zu halten, ergibt sich hier, dass diese zusammen mit dem (großen) Druckkolben einen deutlich größeren Durchmesser aufweist als die starre Kegelscheibe.
In einer Ausführungsform weist die Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes ein einziges (Aufnahme-) Stirnrad auf, wobei bevorzugt zwischen Rotorwelle und
Aufnahmestirnrad kein Zwischenrad vorgesehen ist. Ein solches Zwischenrad bildet bei vorbekannten Lösungen lediglich ein Zwischenrad zum Einhalten eines
erforderlichen Achsabstands zwischen der elektrischen Maschine des
Elektroleistungsstrangs und dem Untersetzungsgetriebe beziehungsweise Differential. Somit ist ein solches Zwischenrad aus rein konstruktiven Überlegungen eingesetzt und reduziert lediglich den Wirkungsgrad des Elektroleistungsstrangs.
Vorliegend ist ein Hybrid-Antriebsstrang mit einer Struktur aufgefunden, bei welchem der benötigte radiale Bauraum des Verbrennerleistungsstrangs derart verringert ist, dass auf ein elektroseitiges Zwischenrad verzichtet werden kann. Hierzu ist die verbrennerseitige Wegscheibe des Umschlingungsgetriebes auf der (zweiten)
Eingangsseite des Generators angeordnet, woraus folgt, dass die abtriebseitige Wegscheibe gegenüberliegend angeordnet ist. Die abtriebseitige Wegscheibe ist dem Elektroleistungsstrang zugewandt. Weil die Wegscheibe mit ihrem hydrostatischen Druckzylinder (Aktuator) die radial größt-bauende Komponente des abtriebseitigen Anteils des Umschlingungsgetriebes ist, wird der Bauraum des
Elektroleistungsstrangs von der abtriebseitigen Wegscheibe, beziehungsweise dessen Betätigungszylinder, beeinträchtigt. Durch die axiale Anordnung der abtriebseitigen Wegscheibe gegenüber der verbrennerseitigen Wegscheibe und gegenüber des Generators des Verbrennerleistungsstrangs, ist hin zu den Aufnahmerädern des Abtriebgetriebes radialer Bauraum verfügbar gemacht. Weil die elektrische Maschine des Elektroleistungsstrangs in der Regel eine stark unterschiedliche Drehzahl zu der verbrennerseitigen Welle zur Drehmomentabgabe am Abtrieb aufweist, wurde bisher ein separates Getriebe für die elektrische Maschine vorgesehen. Die verbrennerseitige Welle zur Drehmomentabgabe am Abtrieb wird hier im Weiteren als Abtriebswelle bezeichnet.
Hier ist aber nun vorgeschlagen, auf ein elektroseitiges separates Getriebe zu verzichten. Stattdessen weist das Untersetzungsgetriebe eine direkte
Verbrennereingangsstufe für den Verbrennerleistungsstrang und eine direkte
Elektroeingangsstufe für den Elektroleistungsstrang auf. Eine als direkt bezeichnete (Untersetzungs-) Stufe ist eine Einrichtung zur einstufigen Drehmomentübertragung.
In einer Ausführungsform ist also beispielsweise kein weiteres Zahnrad zwischen der Abtriebswelle des Verbrennerleistungsstrangs und dem Abtriebgetriebe und/oder kein weiteres Zahnrad zwischen der Rotorwelle der elektrischen Maschine und dem
Abtriebgetriebe vorgesehen. Vielmehr weist das Abtriebgetriebe eine einzige
Aufnahmewelle auf, beispielsweise mit einem Stirnrad für die Abtriebswelle und einem Stirnrad für die Rotorwelle, sodass sowohl der Verbrennerleistungsstrang als auch der Elektroleistungsstrang direkt auf die (gemeinsame) Aufnahmewelle des
Abtriebgetriebes drehmomentübertragend einwirken.
In einer Ausführungsform wirkt die Rotorwelle, bevorzugt mit einem Rotorrad beziehungsweise Elektro-Abtriebsrad direkt, auf ein separates (erstes Aufnahme-) Stirnrad der Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes und die Abtriebswelle auf ein weiteres (zweites Aufnahme-) Stirnrad der Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes.
Der Verbrennerleistungsstrang weist bevorzugt neben dem Umschlingungsgetriebe und einer drehzahlstarren Verbrennerstufe, sowie optional einer drehzahlstarren Generatorstufe, kein weiteres die Drehzahl der Verbrennerwelle der
Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der Generatorwelle des Generators veränderndes Getriebe auf. Gemäß einem Aspekt ist optional vorgeschlagen, dass das Umschlingungsgetriebe drehmomentfest mit der Verbrennerwelle verbunden ist, sodass ein Drehmoment kontinuierlich veränderbar übersetzend auf die Abtriebswelle des
Verbrennerleistungsstrangs übertragbar ist. Es wird hier auf eine schaltbare schlupfende Drehmomentkupplung, beispielsweise eine Reibkupplung, verzichtet. Damit ist zusätzlich axialer Bauraum im Verbrennerleistungsstrang gewonnen.
Alternativ ist eine Rutschkupplung vorgesehen, welche eine konventionelle schaltbare Reibkupplung ersetzt und einen deutlich verringerten axialen Bauraum benötigt.
Mit dem Reduzieren der Stufen beziehungsweise dem Integrieren der Stufen in das (gemeinsame) Untersetzungsgetriebe beider Leistungsstränge ist zudem im Vergleich zu einer konventionellen Anordnung ein erhöhter Wirkungsgrad erreichbar.
Bevorzugt ist der Generator parallel zu der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, besonders bevorzugt mit der Generatorwelle direkt oder über ein drehzahlstarres, bevorzugt einstufiges, Generatorgetriebe mit der Eingangswelle des
Umschlingungsgetriebes verbunden. Somit ist das Umschlingungsgetriebe
eingangsseitig, also verbrennerseitig, sowohl der Generatorwelle als auch der Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine nachgeschaltet. Der Generator und die Verbrennungskraftmaschine stehen damit drehzahlstarr miteinander in
drehmomentübertragender Verbindung.
Es wird weiterhin eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher die Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine und die
Generatorwelle des Generators in dieselbe axiale Richtung weisen, und wobei die Verbrennerwelle mittels eines starren Verbrennergetriebes mit einer ersten
Eingangsseite des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars drehmomentübertragend verbunden ist und die Generatorwelle axial gegenüberliegend mit einer zweiten Eingangsseite des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars drehmomentübertragend verbunden ist.
Das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar weist also eine erste Eingangsseite, beispielsweise eine bevorzugt durchgehende erste Eingangswelle, und eine zweite Eingangsseite, beispielsweise eine bevorzugt durchgehende zweite Eingangswelle, auf. Bei einer Betrachtungsrichtung, bei welcher sich die Verbrennerachse von links nach rechts erstreckt ist der Hauptanteil der axialen Erstreckung der
Verbrennungskraftmaschine sowie der (gesamte) Generator links von dem
verbrennerseitigen Kegelscheibenpaar angeordnet sind, ist die erste Eingangsseite rechts angeordnet und die zweite Eingangsseite links angeordnet. Die erste
Eingangsseite kann daher auch als axial-verbrennerseitig und die zweite
Eingangsseite daher auch als axial-generatorseitig bezeichnet werden. Das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar ist damit axial zwischen dem Generator und dem Verbrennergetriebe der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, beispielsweise einem Stirnradgetriebe oder einem Zugmitteltrieb, beispielsweise einem Kettentrieb.
Die Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine und die Generatorwelle des Generators weisen in dieselbe axiale Richtung, also nach der oben genannten Betrachtungsrichtung von links (jeweilige Motorblockseite) nach rechts (jeweilige Abgabewellenseite).
Die Verbrennerwelle ist mittels eines starren Verbrennergetriebes mit der ersten Eingangsseite des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars drehmomentübertragend verbunden. Das Verbrennergetriebe überbrückt dabei einen konstruktiv notwendigen axialen Abstand zwischen der Verbrennerachse und der Generatorachse, also dem Rotationszentrum der Generatorwelle. Zudem stellt das Verbrennergetriebe eine gewünschte Übersetzung der Motordrehzahl als Eingangsdrehzahl für das
verbrennerseitige Kegelscheibenpaar bereit. Meist ist ein Übersetzungsverhältnis von 1 erwünscht und eingestellt. Das Verbrennergetriebe wird auch als Primärstufe bezeichnet.
Für einige Anwendungen ist gerade der axiale Bauraum für die
Verbrennungskraftmaschine, ob nun quer oder längs zur Fahrtrichtung des
Kraftfahrzeugs eingebaut, bereits durch die axiale Baulänge der
Verbrennungskraftmaschine ausgereizt. Hier ist es besonders vorteilhaft, einen Großteil der Aggregate des Hybrid-Antriebsstrangs parallel und/oder in axialer Überlappung zu der Verbrennungskraftmaschine anzuordnen. Bisher war man der Meinung, dass es insgesamt vorteilhafter ist, wenn ein Versatz der
drehmomentübertragenden Welle hin zum Abtrieb von dem variablen Getriebe übernommen wird. Es hat sich aber herausgestellt, dass gerade der Bauraum neben der Verbrennungskraftmaschine durchaus bei geschickter Verschachtelung
ausreichend Bauraum bereithält, weil die Verbrennungskraftmaschine nicht die Form eines Quaders, sondern teilweise (auch als Reihenmotor) eine V-Form und
Rücksprünge aufweist.
Die Generatorwelle ist dem Verbrennergetriebe axial gegenüberliegend mit der zweiten Eingangsseite des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars
drehmomentübertragend verbunden. Das Umschlingungsgetriebe baut in der Regel axial deutlich kürzer als die Verbrennungskraftmaschine und ist somit, wie hier vorgeschlagen, in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine
anordenbar. Bei dieser Ausführungsform des Flybrid-Antriebsstrangs ist das
Umschlingungsgetriebe des Verbrennerleistungsstrangs also parallel versetzt und/oder in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet.
Bei einem Hybrid-Antriebsstrang in einer alternativen oder ergänzenden
Ausführungsform ist in axialer Verlängerung der Verbrennerwelle zur
Drehmomentübertragung mittels des Umschlingungsgetriebes auf den Abtrieb einzig das Verbrennergetriebe vorgesehen, bevorzugt ausgeführt als einstufiges
drehzahlstarres Stirnradgetriebe. Zwischen Verbrennungskraftmaschine und
Verbrennergetriebe ist bevorzugt weiterhin ein Drehschwingungsdämpfer angeordnet, sodass Drehschwingungen der Verbrennerwelle frühzeitig aus dem
Drehmomentverlauf des Verbrennerleistungsstrangs ausgekoppelt werden. Ein solcher Drehschwingungsdämpfer umfasst beispielsweise ein
Zweimassenschwungrad und/oder ein Fliehkraftpendel. Damit ist der benötigte axiale Bauraum in Verlängerung der Verbrennungskraftmaschine sehr gering.
Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher das Umschlingungsgetriebe und/oder der Generator des Verbrennerleistungsstrangs parallel versetzt zu und/oder in axialer Überlappung mit der
Verbrennungskraftmaschine angeordnet sind.
Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs ist das Umschlingungsgetriebe parallel versetzt zu, aber nicht in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs ist der Generator parallel versetzt zu, aber nicht in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet.
Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs ist das Umschlingungsgetriebe in axialer Überlappung mit und versetzt zu der
Verbrennungskraftmaschine angeordnet, aber nicht parallel. Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs ist der Generator in axialer
Überlappung mit und versetzt zu der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, aber nicht parallel.
Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs ist das Umschlingungsgetriebe parallel versetzt zu und/oder in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, aber der Generator ist nicht parallel versetzt zu und/oder nicht in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Bei einer der genannten Ausführungsformen des Hybrid-Antriebsstrangs gilt voriger Satz umgekehrt bezogen auf das Umschlingungsgetriebe und den
Generator.
In einer vorteilhaften Ausführungsform in Hinsicht auf den axialen Bauraum sind das Umschlingungsgetriebe und der Generator des Verbrennerleistungsstrangs parallel versetzt zu und in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine
angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Generator über seine gesamte axiale Ausdehnung mit der Verbrennungskraftmaschine in axiale Überlappung gebracht.
Der Generator baut in der Regel axial so deutlich kürzer als die
Verbrennungskraftmaschine und ist somit, wie hier vorgeschlagen, gemeinsam mit dem in axialer Verlängerung der Generatorachse angeordneten
Umschlingungsgetriebes in axialer Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine anordenbar.
Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher zwischen der Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine und dem
Umschlingungsgetriebe eine erste Trennkupplung zum schaltbaren Trennen einer Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle und der
Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist.
In dieser Ausführungsform ist zwischen dem Umschlingungsgetriebe und der
Verbrennungskraftmaschine eine Trennkupplung, also eine lösbare
Drehmomentübertragungskupplung, vorgesehen. Der Generator ist bevorzugt mit dem Umschlingungsgetriebe untrennbar und damit dauerhaft drehmomentübertragend verbunden. In einer Ausführungsform läuft das Umschlingungsgetriebe und der Generator dauerhaft mit dem Abtrieb mit, wobei für ein Segeln beispielsweise die elektrische Spannung am Generator auf (nahezu) Null geregelt wird, sodass lediglich die mitrotierende Masse des Umschlingungsgetriebes und die Generatorwelle zu den mechanischen Verlusten beiträgt.
Die Drehzahl des Generators ist frei einregelbar und die Drehzahl der
Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine ist zumindest nach einem Anlassen relativ genau einregelbar. Dadurch ist die Relativdrehzahl auf null regelbar oder zumindest ausreichend nah an Null heranführbar, sodass ein Schalten einer solchen Trennkupplung in (nahezu) jedem Zustand möglich ist. Eine Reibkupplung, bei welcher ein Schlupf bei großen Relativdrehzahlen zulässig ist, ist daher nicht notwendig. Die Trennkupplung ist daher beispielsweise eine Klauenkupplung oder eine sogenannte Wedge-Clutch. Eine Wedge-Clutch weist einen Nabenkonus und einen (abgerundet) polygonen Mitnehmerkonus auf, bevorzugt mit einem als
Festkörperfeder ausgeführten korrespondierenden Aufnahmekonus ausgeführt. Bei einer solchen Wedge-Clutch sind Relativdrehzahlen von 20 U/min [Umdrehungen pro Minute] bis 30 U/min schaltbar, weil der Eingriff nicht rein formschlüssig, sondern kraftschlüssig gebildet ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist alternativ oder zusätzlich zu der ersten Trennkupplung abtriebseitig zwischen dem Umschlingungsgetriebe und dem
Abtriebgetriebe eine zweite Trennkupplung zum schaltbaren Trennen einer
Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle und dem
Verbrennerleistungsstrang angeordnet. Diese zweite Trennkupplung, welche alternativ oder zusätzlich zu der ersten
Trennkupplung gemäß obiger Beschreibung vorgesehen ist, ist dann also dem
Umschlingungsgetriebe abtriebseitig nachgeschaltet. Bei dieser Ausführungsform ist der gesamte Verbrennerleistungsstrang von dem Abtrieb abkuppelbar, sodass dort die Wellen nicht mitlaufen, wenn die Abtriebswelle rotiert beziehungsweise eine Batterie (mit einer gewünschten Generatordrehzahl) aufladbar ist, während die Abtriebswelle steht oder mit einer ungünstigen beziehungsweise zu schnell variierenden Drehzahl rotiert.
In einer Ausführungsform ist die Ausgangsseite des Umschlingungsgetriebes, bevorzugt direkt die Getriebeausgangswelle, mit einem (Verbrenner-) Abgaberad zum Abgeben des Drehmoments des Verbrennerleistungsstrangs über ein (Verbrenner-) Aufnahmerad an die Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes vorgesehen, welches auf der Ausgangswelle des Umschlingungsgetriebes relativ dazu rotierbar gelagert ist (Losrad). Mit der Ausgangswelle fixiert ist eine schaltbare
Drehmomentübertragungseinheit vorgesehen, beispielsweise eine axial verschiebbare (formschlüssig in das Verbrenner-Abgaberad eingreifende) Klaue. Die
Drehmomentübertragungseinheit ist in einer Geschlossenstellung zum axialen formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Eingreifen in das Verbrenner-Abgaberad eingerichtet, sodass ein Drehmoment der Ausgangswelle auf das
Verbrenner-Abgaberad übertragbar ist. In einer Offenstellung der
Drehmomentübertragungseinheit ist eine Drehmomentübertragung zwischen der Ausgangswelle und dem Verbrenner-Abgaberad unterbunden. Diese Vorrichtung bildet so die zweite Trennkupplung.
Die Drehzahl des Generators ist frei einregelbar und die Drehzahl der
Verbrennerwelle der Verbrennungskraftmaschine ist zumindest nach einem Anlassen relativ genau einregelbar. Dadurch ist die Relativdrehzahl des
Verbrennerleistungsstrangs zu dem Abtrieb auf null regelbar oder zumindest ausreichend nah an Null heranführbar, sodass ein Schalten einer solchen
Trennkupplung in (nahezu) jedem Zustand möglich ist. Auch hier ist also eine
Trennkupplung als Klauenkupplung oder Wedge-Clutch ausführbar. Bei einem Hybrid-Antriebsstrang in einer alternativen oder ergänzenden Ausführungsform ist eine einzige Trennkupplung mit drei Schaltzuständen
eingangsseitig des Umschlingungsgetriebes vorgesehen.
Gemäß der hier aufgezeigten Ausführungsform ist die Trennkupplung zwischen dem Umschlingungsgetriebe und der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise zwischen dem Umschlingungsgetriebe und dem Generator zwischengeschaltet.
Bevorzugt ist die Trennkupplung direkt, also ohne weitere Übertragungselemente, an die Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes angeschlossen.
Gemäß dieser vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Trennkupplung als
Trennsystem eine Mehrzahl von Teiltrennkupplungen, sodass sich hiermit drei Schaltzustände abbilden lassen. Gemäß dieser Ausführungsform ist die
Trennkupplung, beziehungsweise das Trennsystem, nur an einem einzigen Ort im Drehmomentübertragungsstrang angeordnet, bevorzugt als Baueinheit.
Beispielsweise weist das Trennsystem für die Teiltrennkupplungen eine gemeinsame Betätigungseinrichtung und/oder eine koaxiale Hohlwellenführung auf. Beispielsweise ist in einem (ersten) Schaltzustand die, beispielsweise als Hohlwelle ausgeführte, Generatorwelle mit der (zweiten) Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes drehmomentübertragend verbunden und die, beispielsweise als durch die Hohlwelle durchgeführte Durchführwelle ausgeführte, Verbrennerwelle von der (ersten)
Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes getrennt. Beispielsweise ist in einem (zweiten) Schaltzustand die Generatorwelle mit der (zweiten) Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes drehmomentübertragend verbunden und die
Verbrennerwelle mit der (ersten) Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes drehmomentübertragend verbunden. Beispielsweise sind in einem (dritten)
Schaltzustand die Generatorwelle und die Verbrennerwelle drehmomentübertragend miteinander verbunden, wobei die Generatorwelle und die Verbrennerwelle dann von den jeweiligen Eingangsseiten getrennt sind.
Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher die abtriebseitige Wegscheibe des Umschlingungsgetriebes mittels eines
Tandemzylinders aktuierbar ist, wobei bevorzugt die verbrennerseitige Wegscheibe mittels eines Einfachzylinders aktuierbar ist. Gemäß dieser Ausführungsform umfasst das Umschlingungsgetriebe einen
Tandemzylinder, und bevorzugt einen Einfachzylinder. Die Zylinder sind zum
Aktuieren jeweils einer zugeordneten Wegscheibe eingerichtet, also zum axialen Bewegen infolge einer Volumenänderung in dem entsprechenden Zylinder. Ein Tandemzylinder hat den Vorteil, dass über eine geringere radiale Ausdehnung bei gleicher Druckbelastung der Wegscheibe beziehungsweise des Druckkolbens der Wegscheibe eine gleiche oder erhöhte Axialkraft auf die Wegscheibe übertragbar ist. Ein Tandemzylinder weist zwei konstruktiv axial hintereinander und funktional in Reihe geschaltete Druckzylinder und Druckkolben auf. Einer der Druckkolben ist bevorzugt in die Wegscheibe integriert.
Infolge des Einsatzes eines Tandemzylinders anstelle eines radial größeren
Einfachzylinders an dem abtriebseitigen Kegelscheibenpaar wird radialer Bauraum gewonnen, während zuvor ungenutzter axialer Bauraum für die zusätzliche axiale Baulänge des Tandemzylinders im Vergleich zu einem Einfachzylinder ausgenutzt wird. Dadurch ist eine in axialer Überlappung verlaufende Abtriebswelle näher an das Umschlingungsgetriebe heransetzbar, was hier vorgeschlagen wird. Die elektrische Maschine ist damit ebenfalls näher an das Umschlingungsgetriebe heransetzbar, sodass hiermit eine deutlich kompakterer Hybrid-Antriebsstrang ermöglicht ist.
Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher die Generatorwelle mittels eines starren Generatorgetriebes mit dem
verbrennerseitigen Kegelscheibenpaar drehmomentübertragend verbunden ist, wobei das starre Generatorgetriebe ein erstes Generatorrad auf der Generatorwelle aufweist,
wobei das erste Generatorrad mittels eines axial-generatorseitigen Stützlagers und eines gegenüberliegend axial-außenseitigen Stützlagers beidseitig des ersten
Generatorrads rotierbar abgestützt ist,
und wobei das axial-außenseitige Stützlager mittels einer Lagerbrücke gehalten ist.
Der Hybrid-Antriebsstrang weist gemäß dieser Ausführungsform ein starres
Generatorgetriebe mit einem ersten Generatorrad und einem zweiten Generatorrad auf. Das erste Generatorrad ist koaxial zu, bevorzugt direkt auf, der Generatorwelle drehmomentübertragend fixiert. Das erste Generatorrad ist beidseitig mittels eines ersten Stützlagers und eines zweiten Stützlagers rotierbar abgestützt. Die Stützlager sind beispielsweise Wälzlager und/oder als Festlager und als Loslager ausgeführt.
Das Stützlager nach oben genannter Betrachtungsrichtung links des ersten
Generatorrads ist hier als axial-generatorseitiges Stützlager und das Stützlager rechts des ersten Generatorrads als axial-außenseitiges Stützlager bezeichnet. Das axial-außenseitige Stützlager ist mittels einer Lagerbrücke gehalten. Die Lagerbrücke ist ein Bauteil, beispielsweise als Gehäuse beziehungsweise als Gehäusekomponente ausgeführt, welches den axialen Abstand zu dem anderen (axial-generatorseitigen) Stützlager und/oder zu dem Generator beziehungsweise dem (übrigen)
Generatorgehäuse überbrückt. Somit ist das erste Generatorrad nicht kragbalkenartig außenseitig frei, sondern über die Lagerbrücke gegen ein kragendes Durchbiegen abgestützt. Damit ist die Tragüberdeckung zum zweiten Generatorrad verbessert. Das zweite Generatorrad ist bevorzugt in gleicher oder ähnlicher Weise axial beidseitig abgestützt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Lagerbrücke als von dem Generator separates Bauteil ausgeführt und an einer Gehäusekomponente des
Verbrennerleistungsstrangs befestigt.
Die Lagerbrücke ist in dieser Ausführungsform als separates Bauteil ausgeführt, welche separat montiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die
Lagerbrücke als eine solche Gehäusekomponente ausgeführt, dass zumindest das erste Generatorrad abgedichtet eingehaust ist. Alternativ ist die Lagerbrücke in einem Gehäuse, beispielsweise in einem Gehäusetunnel zwischen einem oberen
Maschinengehäuse und einem unteren Maschinengehäuse, eingehaust und erfüllt somit, beispielsweise einzig, die Aufgabe der mechanischen Abstützung ohne einzuhausen und ohne abzudichten. Dass die Lagerbrücke als von dem Generator separates Bauteil ausgeführt ist, wird hier als ein von einem Generatorgehäuse, sofern es ein solches gibt, separates Bauteil verstanden. In einer Ausführungsform ist kein separates und/oder einhausendes und abdichtendes Generatorgehäuse vorgesehen. Dann ist aber eine Widerlagerstruktur zum Halten des Ankers des Generators vorgesehen. Die Lagerbrücke ist dann von dieser Widerlagerstruktur separat ausgebildet. Die Lagerbrücke bildet somit keinen (konventionellen) Bestandteil eines in dem Verbrennerleistungsstrang einsetzbaren Generators.
Gleichwohl ist die Lagerbrücke gemäß einer Ausführungsform bereits vormontiert, wenn der Generator in dem Verbrennerleistungsstrang eingebaut wird.
Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher das abtriebseitige Kegelscheibenpaar generatorwellenseitig mittels eines Pilotlagers rotierbar abgestützt ist.
Das Pilotlager ist zusätzlich zu einer Festlager-Loslager-Anordnung vorgesehen oder bildet ein Lager einer solchen Festlager-Loslager-Anordnung, bevorzugt das Loslager. Das Pilotlager sorgt für eine rotierbare Abstützung der Getriebewelle der
Ausgangsseite, also der Getriebeausgangswelle, des Umschlingungsgetriebes auf der dem Generator zugewandten Seite. Bevorzugt ist auf der Getriebeausgangswelle direkt ein (Verbrenner-) Abgaberad angeordnet, welches zur Drehmomentübertragung an das (Verbrenner-) Aufnahmerad des Abtriebgetriebes für den
Verbrennerleistungsstrang eingerichtet ist, beispielsweise mit diesem
Verbrenner-Aufnahmerad kämmt. Für ein vorteilhaftes Tragbild ist das
Verbrenner-Abgaberad nah bei dem Pilotlager angeordnet; denn dann ist eine
Ausweichverformung und damit eine Ausweichbewegung des Verbrenner-Abgaberads deutlich reduziert oder unterbunden. Das Tragbild ist für die Kraftübertragung vorliegende Zahnüberlappung bei einem anliegenden (beispielsweise maximalen) Drehmoment, woraus infolge der Zahnform eine Querlast in die Welle induziert wird, woraus eine Verbiegung der Welle resultiert. Mit einer geringen Verbiegung der Welle ist somit eine gutes Tragbild und folglich eine schonende Belastung der Zähne des Zahnrads erreicht.
In einer Ausführungsform ist das Pilotlager auf einem Zapfen abgestützt, wobei der Zapfen sich parallel und axial überlappend zu einem Elektro-Aufnahmerad des
Abtriebgetriebes erstreckt.
Hier ist das Pilotlager zusätzlich als Montageerleichterung eingerichtet, bei welcher die Getriebeausgangswelle des Umschlingungsgetriebes auf den Zapfen aufführbar ist beziehungsweise umgekehrt der Zapfen in die bereits eingebaute
Getriebeausgangswelle einführbar ist. In einer Ausführungsform ist der Zapfen an einer ersten Scheibe angeordnet, welche mit einer zweiten Scheibe verbunden ist, wobei von der zweiten Scheibe ein erstes Rotationslager des Abtriebgetriebes und/oder ein drittes Rotationslager der
Abtriebswelle aufgenommen ist.
Die Rotationslager sind koaxial zueinander angeordnet und dem Abtrieb zugeordnet. Das erste Rotationslager und das zweite Rotationslager bilden eine Lagerung für eine Komponente des Abtriebgetriebes. Das dritte Rotationslager und das vierte
Rotationslager bilden eine Lagerung für die Aufnahmewelle des Abtriebgetriebes, welche beispielsweise als Hohlwelle ausgeführt ist, durch welche hindurch eine der Abtriebswellen hindurchgeführt ist und separat von der Lagerung der Aufnahmewelle gelagert ist.
Bei dieser Ausführungsform ist der Zapfen Bestandteil einer ersten Scheibe, bevorzugt mit dieser einstückig ausgebildet. Diese erste Scheibe ist an einer zweiten Scheibe fixiert oder die zweite Scheibe ist an der ersten Scheibe fixiert. Die zweite Scheibe ist eine Tragstruktur des Abtriebgetriebes, bevorzugt zudem ein
Gehäusedeckel, in einer Ausführungsform ein abdichtender Gehäusedeckel, des Abtriebgetriebes. Diese Tragstruktur nimmt zumindest ein Lager einer Lagerung des Abtriebgetriebes auf. In einer Ausführungsform nimmt diese Tragstruktur zusätzlich oder alternativ das dritte Rotationslager der Abtriebswelle auf. In einer
Ausführungsform sind die erste Scheibe und die zweite Scheibe einstückig
ausgebildet.
Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher das Abtriebgetriebe eine Untersetzungsstufe ausgeführt als Planetenwälzgetriebe umfasst, wobei das Planetenwälzgetriebe zumindest folgende Komponenten umfasst: ein Hohlrad als starres Drehmomentwiderlager;
einen Planetenträger drehmomentübertragend verbunden mit der zumindest einen Abtriebswelle; und
ein motorseitiges Sonnenrad,
wobei das Sonnenrad motorseitig den Drehmomenteingang bildet und auf einer die Abtriebswelle umgebenden Hohlwelle angeordnet ist. Dass das Sonnenrad motorseitig angeordnet ist, bedeutet hier, dass sowohl der Verbrennerleistungsstrang als auch der Elektroleistungsstrang, unter Umständen trennbar, dremomentübertragend mit dem Sonnenrad verbunden ist.
Zum Abtrieb ist sowohl für den Elektroleistungsstrang als auch für den
Verbrennerleistungsstrang ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen, mittels welchem verbrennerseitige Drehzahlen (beispielsweise halbierte Motordrehzahl nach
Untersetzung mit starrem und/oder variablem Vorgetriebe) im Bereich von oberhalb von 250 U/min [zweihundertfünfzig Umdrehungen pro Minute] bis 3.500 U/min
[dreitausendfünfhundert Umdrehungen pro Minute] oder mehr auf erforderliche
Drehzahlen von Antriebsrädern, beispielsweise Reifen, von etwa 70 U/min (entspricht etwa 10 km/h [zehn Kilometer pro Stunde] bei einem Reifen mit einem Durchmesser von etwa 75 cm [fünfundsiebzig Zentimeter]) bis etwa 1.500 U/min (entspricht dann etwa 200 km/h) untersetzt werden sollen.
Bei den bekannten Hybrid-Antriebssträngen sind üblicherweise separate doppelte Reduzierstufen im Drehmomentfluss vom Verbrennerleistungsstrang und vom
Elektroleistungsstrang zum Abtriebgetriebe, beispielsweise umfassend ein
Differenzial, hin vorgesehen. Auf diese redundanten Reduzierstufen kann nun verzichtet werden, da sie in einem Planetenwälzgetriebe und einer einzigen
vorgeschalteten Stirnradstufe zusammengefasst sind. Dadurch kann jeweils im verbrennungsmotorischen und elektromotorischen Zweig eine Untersetzungsstufe entfallen. Damit ergeben sich weniger Wellen und Lagerungen mit der Folge eines verbesserten Wirkungsgrads. Weiterhin kann zur flexibleren Anbindung der
elektrischen Maschine und zur optimalen Dimensionierung aller Stirnradstufen ein zusätzliches Zwischenrad angeordnet werden. Das eingesetzte Planetenwälzgetriebe ist einem Differential (bevorzugt: Stirnraddifferenzial) vorgeschaltet und kann in dieses integriert werden.
In einer Ausführungsform weist das Abtriebgetriebe eine Aufnahmewelle auf und eine koaxiale Untersetzungsstufe, bevorzugt ausgeführt als eine oder eine Mehrzahl von Planetenwälzstufen. Die koaxiale Untersetzungsstufe ist damit baulicher Bestandteil des Abtriebgetriebes und bevorzugt ist ein solches Abtriebgetriebe als eine Baueinheit fertigbar und ohne das Erfordernis eines vor dem Einbau in einem Anwendungsfall Wiederauseinandernehmens vormontierbar.
In einer Ausführungsform ist eine weitere (koaxiale) Untersetzungsvorstufe
vorgesehen, welche eine Zwischenaufnahme für den Elektroleistungsstrang, wobei deren elektrische Maschine als hochdrehend bezeichnet wird, beispielsweise eine Drehzahl von bis zu 18.000 U/min [achtzehntausend Umdrehungen pro Minute] oder sogar 25.000 U/min aufbringt. Dies ist vorteilhaft für ein hohes Drehmoment oder eine beispielsweise geringere radiale Ausdehnung der elektrischen Maschine, also eine hohe Leistungsdichte.
Der Elektroleistungsstrang weist damit in jeder der vorgenannten Ausführungsformen kein eigenes oder kein außeraxiales Untersetzungsgetriebe auf. Damit wird zumindest elektroseitig radialer und/oder axialer Bauraum eingespart. Weiterhin entfallen Wellen und Lagerungen, womit der Wirkungsgrad verbessert ist.
Durch den Einsatz des integrierten Planetenwälzgetriebes und dem damit
verbundenen Abbau der redundanten Strukturen ergeben sich Vorteile hinsichtlich Bauraum und weiterer Integration der einzelnen Getriebeelemente in den
Gesamtantrieb.
In einer Ausführungsform ist eine erste (linke) Abtriebswelle und eine zweite (rechte) Abtriebswelle) vorgesehen, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug, welche von einem Differential miteinander drehzahlgekoppelt voneinander separat ausgebildet sind, beispielsweise für eine selbsttätige Drehzahladaption der Abtriebswellen bei einer Kurvenfahrt.
Bei einem Stirnraddifferential und einem Planetenwälzgetriebe nach oben genannter Ausführungsform, welches mit dem einen oder den mehreren Planetenwälzgetrieben in drehmomentübertragender Verkettung angeordnet ist, ist eine (beispielsweise die rechte) der Abtriebswellen durch das Sonnenrad hindurchgeführt und das Hohlrad des Stirnraddifferentials von dem Planetenträger angetrieben. In einer Ausführungsform ist ein solches Stirnraddifferential zwischen mehrere Untersetzungsstufen
zwischengeschaltet. In einer Alternativen Ausführungsform ist ein Planetenwälzgetriebe vorgesehen, bei welchem das Sonnenrad oder der Planetenträger das starre Widerlager bildet.
Alternativ ist eine drehmomentübertragende Verkettung mehrerer
Planetenwälzgetriebe vorgesehen, wobei nur eines der Wälzräder eines der
Planetenwälzgetriebe das starre Widerlager bildet.
In einer Ausführungsform ist der Planetenträger beidseitig mittels jeweils zumindest eines Rotationslagers abgestützt und das Sonnenrad mittels eines weiteren
Rotationslagers abgestützt,
wobei eines der Rotationslager des Planetenträgers und das weitere Rotationslager des Sonnenrads zueinander axial überlappend angeordnet sind.
Der Planetenträger ist beidseitig gelagert, also axial an beiden Seiten des
Planetenträgers rotierbar abgestützt, beispielsweise mittels einer angestellten
Lagerung, beispielsweise in einer X-Anordnung. Indem das Rotationslager des Sonnenrads und das Rotationslager des Planetenträgers nah beieinander angeordnet sind, ist ein gutes Tragbild erzeugt. Zudem ist eine axiale Überlappung infolge der radialen Ausdehnung des Planetenträgers und des Sonnenrads unkritisch. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die genannten (koaxialen) Rotationslager in einem gemeinsamen Gehäuseteil gehalten, bevorzugt in der zweiten Scheibe gemäß der obigen Beschreibung.
Es wird eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, bei welcher der Hybrid-Antriebsstrang ein fünfteiliges Gehäuse umfasst, nämlich:
ein oberes Maschinengehäuse, welches die Lagerung für die Verbrennerwelle aufnimmt und einen Verbrenneranschluss aufweist;
ein Dämpfergehäuse, welches mit dem Verbrenneranschluss des oberen Maschinengehäuses verbunden ist, und wobei das Dämpfergehäuse einen mit der Verbrennerwelle verbundenen Drehschwingungsdämpfer, das starre
Verbrennergetriebe und die Eingangsseiten des verbrennerseitigen
Kegelscheibenpaars aufnimmt;
ein Primärstufengehäuse, welches das Dämpfergehäuse axial abschließt;
ein unteres Maschinengehäuse, welches das abtriebseitige Kegelscheibenpaar aufnimmt; und
ein Generator-Getriebe-Gehäuse, welches das Abtriebgetriebe aufnimmt, sowie zumindest die Lagerung des ersten Generatorrads aufnimmt.
Das Verbrennergetriebe wird oftmals unabhängig von der konkreten Ausführungsform als Primärstufe bezeichnet.
Das obere Maschinengehäuse und das untere Maschinengehäuse sind Bestandteil einer, beispielsweise konventionellen, Verbrennungskraftmaschine und weisen lediglich zusätzliche Aufnahmen für die notwendigen Lager auf. Diese Aufnahmen sind einstückig mit dem jeweiligen Maschinengehäuse gebildet oder werden
nachträglich angebracht, beispielsweise angegossen, geschweißt oder geschraubt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind das obere Maschinengehäuse und das untere Maschinengehäuse bereits miteinander montiert, bevor weitere Komponenten des Verbrennerleistungsstrangs montiert werden. Zur genaueren Erläuterung wird auf die nachstehende Beschreibung verwiesen. In einer Ausführungsform umfasst das obere Maschinengehäuse eine Lageraufnahme für zumindest ein Lager der Lagerung des verbrennerseitige Kegelscheibenpaars.
In einer Ausführungsform nimmt das Generator-Getriebe-Gehäuse den Generator auf. Alternativ wird der Generator mit einer separaten Einhausung an das
Generator-Getriebe-Gehäuse angeflanscht.
Das fünfteilige Gehäuse besteht aus den genannten separat gebildeten einzelnen Gehäusen. Die Gehäuse wird bevorzugt mittels Verschrauben miteinander verbunden. Das fünfteilige Gehäuse bildet bevorzugt eine gemeinsam eingehauste Kammer, welche gegenüber der Umgebung abgedichtet ist und sind nicht untereinander beziehungsweise gegeneinander abgedichtet. Der Brennraum und der Sumpf beziehungsweise Kurbelraum der Verbrennungskraftmaschine ist aber gegenüber dem übrigen Teil des Verbrennerleistungsstrangs und des Abtriebs abgedichtet.
Jede einzelne oder einige der Gehäusekomponenten sind in einer Ausführungsform einteilig ausgeführt, sodass die Anzahl der Gehäuse und die Anzahl der
Montageschritte möglichst gering gehalten ist. In einer Ausführungsform umfasst der Drehschwingungsdämpfer ein
Zweimassenschwungrad und/oder ein Fliehkraftpendel.
In einer Ausführungsform umfasst das Dämpfergehäuse eine erste Trennkupplung, bevorzugt direkt anschließend an die (erste) Eingangsseite des
Umschlingungsgetriebes, beispielsweise zwischen dem eingangsseitigen
Verbrennerrad des Verbrennergetriebes und dem verbrennerseitigen
Kegelscheibenpaar.
In einer Ausführungsform weist das Primärstufengehäuse für jede Welle jeweils eine Durchgangsöffnung auf, durch welche hindurch eine jeweilige Wellenmutter oder ein sonstiges axiales Sicherungselement und/oder axiales Vorspannelement
hindurchführbar ist. Bevorzugt ist ein Lager der Lagerung einer der Wellen des Verbrennergetriebes in dem Primärstufengehäuse vormontierbar.
In einer Ausführungsform nimmt das untere Maschinengehäuse zumindest eine der Abtriebswellen, beziehungsweise zumindest ein Lager der Lagerung der
Abtriebswelle, auf. Zusätzlich oder alternativ nimmt das untere Maschinengehäuse eine Gehäuseabdichtung, bevorzugt in einem separaten Deckelelement, auf, welches den, bevorzugt als Nassraum ausgebildeten, Getrieberaum des
Hybrid-Antriebsstrangs nach außen abdichtet, beispielsweise hin zu einem
Kardan-Gelenk, bevorzugt einem Gleichlaufgelenk.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Montageverfahren für einen
Hybrid-Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung vorgeschlagen, wobei das Montageverfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
a.1 die Verbrennungskraftmaschine wird in dem oberen Maschinengehäuse und in dem unteren Maschinengehäuse vormontiert, wobei die beiden Maschinengehäuse einen Gehäusetunnel ausbilden;
a.2 das Umschlingungsgetriebe wird in dem Dämpfergehäuse montiert;
b. das in dem Dämpfergehäuse montierte Umschlingungsgetriebe wird in den Gehäusetunnel eingebracht, wobei das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar mit einem Radialversatz zu einer verbrennerseitigen Getriebeachse eingeführt und anschließend in die Endposition überführt wird;
c.1 ein generatorwellenseitiges Wälzlager des abtriebseitigen Kegelscheibenpaars und ein Abtriebsrad wird auf der Ausgangsseite aufgebracht;
c.2 ein zweites Generatorrad des Generatorgetriebes des Generators wird auf der Eingangsseite aufgebracht;
c.3 das Dämpfergehäuse wird mit dem oberen Maschinengehäuse verbunden; d.1 bevor oder nachdem das Generator-Getriebe-Gehäuse mit dem oberen
Maschinengehäuse verbunden worden ist, werden der Generator und das
Abtriebgetriebe in dem Generator-Getriebe-Gehäuse montiert;
d.2 das erste Generatorrad des starren Generatorgetriebes wird auf der
Generatorwelle montiert;
d.3 in dem unteren Maschinengehäuse wird die zumindest eine Abtriebswelle mit einer Hohlwelle umfassend ein Getriebeeingangsrad, ein Verbrenneraufnahmerad und ein Elektroaufnahmerad eingebaut;
e. das Primärstufengehäuse wird mit dem Dämpfergehäuse verbunden;
f. die Wellenmuttern werden durch die jeweilige Durchgangsöffnung des
Primärstufengehäuses geführt und auf den Wellen des Verbrennergetriebes angezogen; und
g. die Durchgangsöffnungen des Primärstufengehäuses werden dichtend verschlossen.
Die Schritte mit dem gleichen Buchstaben und unterschiedlichen Ordinalzahlen sind separat voneinander gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge ausführbar. Im
Übrigen ist die alphabetische Reihenfolge der Schritte einzuhalten, sofern nicht explizit auf eine alternative Reihenfolge hingewiesen wird. Die genannten Schritte stellen in einer Ausführungsform lediglich einen Auszug jener Schritte dar, welche sich vom bisherigen abheben. Insbesondere sind nicht alle Vormontageschritte und keine Details der Montage der Baueinheiten beschrieben, auch wenn die Baueinheiten selbst nicht dem Stand der Technik zuzurechnen sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird in Schritt a.1 bereits der
Drehschwingungsdämpfer auf der Verbrennerwelle zentriert und befestigt,
beispielsweise verschraubt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird in Schritt a.2 eine erste Trennkupplung in dem Dämpfergehäuse mit der ersten Eingangsseite des
verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars verbunden. Zusätzlich oder alternativ wird in Schritt a.2 das Verbrennergetriebe in dem Dämpfergehäuse montiert.
In Schritt b. wird das in dem Dämpfergehäuse montierte Umschlingungsgetriebe in den Gehäusetunnel eingebracht. Die Platzverhältnisse sind hier in der Regel beengt und die Wellen des Umschlingungsgetriebes müssen in die Lagersitze des (Gesamt-) Gehäuses, beispielsweise in dem oberen Maschinengehäuse und/oder in dem unteren Maschinengehäuse, eingefädelt werden. Bevorzugt sind die Lager der Eingangsseite, insbesondere das nicht im Dämpfergehäuse montierte
generatorwellenseitige Lager, bereits vormontiert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird in Schritt c.1 axial zwischen dem generatorwellenseitigen Wälzlager des abtriebseitigen Kegelscheibenpaars und dem Abtriebsrad eine zweite Trennkupplung, beispielsweise eine Wedge-Clutch, angeordnet. Bevorzugt ist die zweite Trennkupplung axial zwischen einem
verbrennergetriebeseitigen Lager der Eingangsseite und einem
umschlingungsgetriebeseitigen Lager des Verbrennergetriebes angeordnet, beispielsweise in axialer Überlappung mit dem Drehschwingungsdämpfer der Verbrennerwelle.
Bei einer Ausführungsform ist es vorteilhaft, zunächst das Dämpfergehäuse nicht mit dem oberen Maschinengehäuse zu verbinden bis nicht alle Komponenten in den Gehäusetunnel eingebracht sind. In einer Ausführungsform wird aber Schritt c.3 das Dämpfergehäuse unmittelbar nach Schritt b. mit dem oberen Maschinengehäuse zu verbinden.
Bei einer Ausführungsform ist es vorteilhaft, zunächst das
Generator-Getriebe-Gehäuse in Schritt d.1 mit dem oberen Maschinengehäuse zu verbinden, bevor der Generator und das Abtriebgetriebe in dem
Generator-Getriebe-Gehäuse montiert sind. Alternativ werden das der Generator und/oder das Abtriebgetriebe mit dem Generator-Getriebe-Gehäuse vormontiert, bevor Generator-Getriebe-Gehäuse in Schritt d.1 mit dem oberen Maschinengehäuse verbunden wird. Es sei darauf hingewiesen, dass das Generator-Getriebe-Gehäuse in einer Ausführungsform bestehend aus zwei Teilgehäusen, nämlich einem
Generator-Gehäuseteil und einem Getriebe-Gehäuseteil, bereits
miteinandervormontiert sind oder erst später miteinander montiert werden, respektive nur mittelbar über zumindest eine weitere Gehäusekomponente des Gesamtgehäuses miteinander verbunden sind.
Bei einer Ausführungsform wird die Lagerbrücke an dem
Generator-Getriebe-Gehäuse montiert, nachdem in Schritt d.2 das erste Generatorrad des starren Generatorgetriebes auf der Generatorwelle montiert worden ist. Alternativ ist das erste Generatorrad in der Lagerbrücke vormontiert und anschließend wird das erste Generatorrad als Baueinheit mit der Lagerbrücke an dem
Generator-Getriebe-Gehäuse montiert.
Bei einer Ausführungsform ist die in Schritt d.3 in dem unteren Maschinengehäuse montierte Hohlwelle mit einzig einem Festlager eingebaut. Eine zweite Abstützung erfolgt über einen Gehäusedeckel des Getriebe-Gehäuses, beispielsweise der oben genannten zweiten Scheibe, welche nach Abschluss von Schritt d.1 mit dem
Generator-Getriebe-Gehäuse verbunden worden ist.
Um das Umschlingungsgetriebe in einem möglichst vollständigen Zustand, zumindest mit aufgezogenem Umschlingmittel, montieren zu können, ist hier vorgeschlagen, dass die Lageraufnahme für das generatorwellenseitige Wälzlager des
verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars einen Durchmesser aufweist, welcher einen radialen Versatz des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars zu der
verbrennerseitigen Getriebeachse in einem notwendigen Ausmaß ermöglicht.
Beispielsweise ist aufgrund von der Außenkontur des oberen Maschinengehäuses das verbrennerseitige Kegelscheibenpaar nicht rein axial einführbar, sondern muss zunächst oder zumindest über einen axialen Teilabschnitt, radial versetzt werden. Die Getriebeachse ist die Rotationsachse des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars im betriebsbereiten Endzustand des Verbrennerleistungsstrangs. Die genannte Lageraufnahme ist bei einer Ausführungsform axial derart kurz gestaltet, dass das generatorseitige Wälzlager des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars bereits vormontiert werden kann und in dem axialen Bereich der notwendigen radialen Verlagerung des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars mit der genannten
Lageraufnahme nicht axial überlappt, also nicht kollidiert.
Die genannte Lageraufnahme ist bevorzugt Bestandteil des oberen
Maschinengehäuses, welches zusammen mit dem unteren Maschinengehäuse einen Gehäusetunnel bildet, welcher zumindest das Umschlingungsgetriebe einhaust. Das Generator-Getriebe-Gehäuse schließt diese Einhausung generatorseitig (nach obiger Betrachtungsrichtung links) und das Dämpfergehäuse beziehungsweise letztlich das Primärstufengehäuse schließt diese Einhausung gegenüberliegend (nach obiger Betrachtungsrichtung rechts) ab.
Das hier aufgezeigte Montageverfahren erlaubt eine beherrschbare Ausführung mit geringer Fehleranfälligkeit und zugleich einen sehr kompakten Aufbau des
Verbrennerleistungsstrangs und damit des gesamten Hybrid-Antriebsstrangs.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
Fig. 1 : ein Hybrid-Antriebstrang in einem Kraftfahrzeug;
Fig. 2: ein Hybrid-Antriebstrang im Schnitt;
Fig. 3: ein Ausschnitt des Verbrennerleistungsstrangs nach Fig. 2; und
Fig. 4: Ein Flussdiagramm eines Montageverfahrens.
In Fig. 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 77 von oben gezeigt, wobei am
Fahrzeugheck in einem Ausbruch die Struktur eines Hybrid-Antriebsstrangs 1 mit einem Verbrennerleistungsstrang 2, einem Elektroleistungsstrang 3 und einem
Abtrieb 60 zu erkennen ist. Der gezeigte Hybrid-Antriebsstrang 1 zeigt lediglich die funktionale Verschaltung der Komponenten des Hybrid-Antriebsstrangs 1 und gibt keine Information über die tatsächliche konstruktive Verschachtelung der
Komponenten wieder. Eine vorteilhafte Ausführungsform einer möglichen
konstruktiven Verschachtelung der Komponenten des Hybrid-Antriebsstrangs 1 ist in Fig. 2 wiedergegeben und insofern wird auf die dortige Beschreibung verwiesen.
Der Abtrieb 60 ist zur Drehmomentübertragung um eine Abtriebsachse 85 an ein linkes Antriebsrad 78 mittels einer linken Abtriebswelle 4 und ein rechtes
Antriebsrad 79 mittels einer rechten Abtriebswelle 5 eingerichtet. Die Bezeichnung links und rechts ist hier auf die übliche Fahrtrichtung eines Kraftfahrzeugs 77 gewählt, wobei hier also die Fahrerkabine 80 bezogen auf die Längsachse 81 vor dem
Hybrid-Antriebsstrang 1 und vor der Fahrerkabine 80 an einer Vorderachse 87 ein linkes Vorderrad 88 und ein rechtes Vorderrad 89 angeordnet sind. Die linke
Abtriebswelle 4 und die rechte Abtriebswelle 5 sind mittels eines Abtriebgetriebes 6 mit einer Rotorwelle 8 einer elektrischen Maschine 7, beispielsweise die
Haupt-Fahrtantriebsmaschine, und mittels eines Verbrenner-Abtriebsrads 69 mit einer Verbrennungskraftmaschine 9 und mit einem Generator 11 drehmomentübertragend verbunden. Beispielsweise umfasst das Abtriebgetriebe 6 ein Differential, sodass ein Drehmoment beziehungsweise eine Drehzahl abhängig von dem aktuellen Bedarf des linken Antriebsrads 78 und des rechten Antriebsrads 79 auf die linke Abtriebswelle 4 und die rechte Abtriebswelle 5 verteilbar ist.
Der Elektroleistungsstrang 3 wird hier nicht näher erläutert. Es umfasst eine elektrische Maschine 7, welche über ihre Rotorwelle 8 ein Drehmoment um die Elektroachse 84 abgeben und/oder aufnehmen kann. Das Drehmoment wird über ein Elektrogetriebe, welches in der dargestellten Ausführungsform lediglich ein als Stirnrad ausgeführtes Elektro-Abtriebsrad 74 umfasst, mittels eines
Elektro-Aufnahmerads 62 an den Abtrieb 60 abgegeben beziehungsweise umgekehrt von dort aufgenommen. Die elektrische Energiequelle beziehungsweise der elektrische Energiespeicher ist hier nicht gezeigt, aber beispielsweise ist ein
Lithium-Akkumulator und/oder ein Inverter mit einer direkten elektrischen Verbindung zu dem Generator 11 des Verbrennerleistungsstrangs 2 vorgesehen. Der Verbrennerleistungsstrang 2 umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 9 mit einer Verbrennerwelle 10, mittels welcher ein Drehmoment um eine Verbrennerachse 82 abgebbar und aufnehmbar ist. Weiterhin ist ein Generator 11 mit einer
Generatorwelle 12 umfasst, mittels welcher ein Drehmoment um eine
Generatorachse 83 abgebbar und aufnehmbar ist. Sowohl die
Verbrennungskraftmaschine 9 mittels einer ersten Eingangsseite 21 als auch der Generator 11 sind mittels einer zweiten Eingangsseite 22 um eine gemeinsame eingangsseitige Getriebeachse 68 mit einem Umschlingungsgetriebe 13
drehmomentübertragend verbunden. Das von dem Umschlingungsgetriebe 13 aufgenommene Drehmoment wird über die ausgangsseitige Getriebeachse 86 des Umschlingungsgetriebes 13 an ein Verbrenner-Abtriebsrad 69 auf ein
Verbrenner-Aufnahmerad 61 des Abtriebs 60 übertragen und umgekehrt ein
Drehmoment des Abtriebs 60 darüber auf das Umschlingungsgetriebe 13 übertragen. Hier sind also das Verbrenner-Aufnahmerad 61 und das Elektro-Aufnahmerad 62 des Abtriebs (optional) separat ausgebildet.
Ein Drehmomentübertragung von dem Verbrennerleistungsstrang 2 auf den
Abtrieb 60 ist mittels einer (zweiten) Trennkupplung 24 unterbrechbar, sodass beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine 9 mit dem Generator 11
drehmomentübertragend verbunden zum Aufladen eines Energiespeichers (nicht dargestellt) unabhängig von einer Fahrgeschwindigkeit und unabhängig von einem Drehmomentbedarf mit einer beliebigen, bevorzugt leistungsoptimalen, Drehzahl betreibbar ist. Zudem ist die (zweite) Trennkupplung 24 derart nah an dem Abtrieb 60 angeordnet, dass lediglich das Verbrenner-Abtriebsrad 69 des
Verbrennerleistungsstrangs 2 bei einer Drehzahl an dem Verbrenner-Aufnahmerad 61 des Abtriebs 60 als träge Masse mitrotiert. Der Wirkungsgrad für ein rein elektrisches Fahren mit dem Elektroantriebsstrang 3 als einzigen Antrieb ist damit sehr hoch.
Intern in dem Verbrennerleistungsstrang 2 ist weiterhin eine (erste) Trennkupplung 23 vorgesehen, welche die erste Eingangsseite 21 des Umschlingungsgetriebes 13 von einer Drehmomentübertragung zwischen dem Umschlingungsgetriebe 13 und der Verbrennungskraftmaschine 9 schaltbar unterbrechbar ist. Somit ist beispielsweise ein rein elektrisches Fahren mit der (großen) elektrische Maschine 7 des
Elektroleistungsstrangs 3 und zusätzlich dem (Motor-) Generator 11 des Verbrennerleistungsstrangs 2 möglich. Die Verbrennungskraftmaschine 9 kann dann ruhen.
Die Verbrennungskraftmaschine 9 weist hier (optional) in axialer Verlängerung ihrer Verbrennerachse 82 einen Drehschwingungsdämpfer 52 auf. Die
(drehschwingungsentkoppelte Verlängerung der) Verbrennerwelle 10 ist über ein (hier optional als einstufiges Stirnradgetriebe ausgeführtes) Verbrennergetriebe 20 mit der ersten (verbrennerseitigen) Eingangsseite 21 des Umschlingungsgetriebes 13 drehmomentübertragend verbunden. Das hier gezeigte Verbrennergetriebe 20 umfasst ein erstes (verbrennerseitiges) Verbrennerstirnrad 75 und ein zweites
(getriebeseitiges) Verbrennerstirnrad 76.
Der Generator 11 weist hier (optional) in axialer Verlängerung seiner
Generatorachse 83 ein erstes Generatorrad 27 eines (hier optional als einstufiges Stirnradgetriebe ausgeführten) Generatorgetriebes 53 auf, welches über ein zweites Generatorrad 28 mit der zweiten (generatorseitigen) Eingangsseite 21 des
Umschlingungsgetriebes 13 drehmomentübertragend verbunden ist. Der Generator 11 und die Verbrennungskraftmaschine 9 sind hier derart angeordnet, dass ihre
Wellen 10, 12 in gleiche axiale Richtung 19 zeigen.
In Fig. 2 ist ein Hybrid-Antriebsstrang 1 in gleicher Konfiguration wie in Fig. 1 gezeigt, wobei hier konstruktive Details und die Verschachtelung der Komponenten in einer ebenen Schnittansicht dargestellt sind. Zum funktionalen Zusammenhang wird daher auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Der Flybrid-Antriebsstrang 1 unterteilt sich in den Verbrennerleistungsstrang 2, welcher einen Gehäusetunnel 59 umfasst, den Elektroleistungsstrang 3 und den Abtrieb 60, welche jeweils mit einer
gestrichelten Linie zueinander abgegrenzt sind. Der Gehäusetunnel 59 ist innerhalb des Verbrennerleistungsstrangs 2 zur Aufnahme des Umschlingungsgetriebes 13 gebildet und mit der gestrichelten Linie zum Abtrieb 60 und mit einer
strich-doppel-punktierten Linie zum übrigen Teil des Verbrennerleistungsstrangs 2 abgegrenzt.
Das Umschlingungsgetriebe 13 umfasst ein verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar 14 und ein abtriebseitiges Kegelscheibenpaar 15, welche mittels eines Umschlingmittels 16 mit stufenlos veränderbarer Übersetzung miteinander
drehmomentübertragend verbunden sind. Das Umschlingmittel 16, von welchem hier nur bei dem abtriebseitigen Kegelscheibenpaar 15 pars-pro-toto ein Wiegedruckstück einer Wiegedruckstück-Kette gezeigt ist, wird zwischen der verbrennerseitige
Wegscheibe 17 und einer korrespondierenden verbrennerseitigen (axial) starren Kegelscheibe 65 auf einem Wirkkreis eingeklemmt und ebenso zwischen einer abtriebseitigen Wegscheibe 18 und einer korrespondierenden abtriebseitigen (axial) starren Kegelscheibe 66 eingeklemmt. Über die Klemmung des Umschlingmittels 16 wird das Drehmoment übertragen. Die Kegelscheibenpaare 14, 15 sind unterhalb der jeweiligen Getriebeachse 68, 86 im Overdrive, also mit dem maximalen
Übersetzungsverhältnis von Verbrennungskraftmaschine 9 hin zu dem Abtrieb 60, und oberhalb der jeweiligen Getriebeachse 68, 86 im Underdrive, also mit dem maximalen Untersetzungsverhältnis von Verbrennungskraftmaschine 9 hin zu dem Abtrieb 60, dargestellt, sodass in der Darstellung die beiden Extremstellungen der
Wegscheiben 17, 18 gezeigt sind. Dies entspricht selbstverständlich nicht einem realen Zustand.
Die verbrennerseitige Wegscheibe 17 wird hier mittels eines Einfachzylinders 26 (direkt) aktuiert. Die abtriebseitige Wegscheibe 18 wird hier mittels eines
Tandemzylinders 25 (direkt) aktuiert. Dadurch wird abtriebseitig radialer Bauraum gewonnen, sodass der Verbrennerleistungsstrang 2 insgesamt radial näher an die zweite Abtriebswelle 5 herangerückt werden kann. Deutlich wird der Bauraumgewinn im Vergleich zu dem Wandverlauf des oberen Maschinengehäuses 46 bei dem
Einfachzylinders 26, welcher einen Knick nach radial außen (hier in der Darstellung nach oben, hin zu der Verbrennungskraftmaschine 9) aufweist, sodass der
Einfachzylinder 26 mit seinen radial deutlich größeren Abmessungen als die verbrennerseitige Wegscheibe 17 aufgenommen werden kann. Zur Montage des Umschlingungsgetriebes 13 wird auf die nachfolgende Beschreibung bezüglich Fig. 3, welche einen Ausschnitt des Verbrennerleistungsstrangs 2 gemäß Fig. 2 zeigt, verwiesen.
Der Generator 11 ist von einem Generator-Gehäuseteil 72 aufgenommen, hier an dieses angeflanscht. Das Abtriebgetriebe 6 ist in einem Getriebe-Gehäuseteil 73 aufgenommen. Das Generator-Gehäuseteil 72 und das Getriebe-Gehäuseteil 73 bilden das Getriebe-Generator-Gehäuse, welches hier (optional) einstückig
ausgebildet ist. In der Darstellung oberhalb des Gehäusetunnels 59 ist ein Ausschnitt des oberen Maschinengehäuses 46 zu sehen, welches die Verbrenner-Lagerung 48 für die Verbrennerwelle 10 aufnimmt und einen Verbrenneranschluss 50 zum
Anflanschen eines Dämpfergehäuses 51 aufweist. Das Dämpfergehäuse 51 nimmt in axialer Verlängerung der Verbrennerachse 82 den Drehschwingungsdämpfer 52 und parallel dazu versetzt um die verbrennerseitige Getriebeachse 68 des
Umschlingungsgetriebes 13 ein (hier optional als Festlager ausgeführtes) weiteres Wälzlager (hier nicht bezeichnet) für die (hier als direkte Eingangswelle ausgeführte) erste Eingangsseite 21 des Umschlingungsgetriebes 13 auf. Weiterhin nimmt das Dämpfergehäuse 51 hier (optional) eine erste (hier optional als Wedge-Clutch ausgeführte) Trennkupplung 23 auf. Das Dämpfergehäuse 51 weist hier (optional) weiterhin einen axialen Wandungsabschnitt auf, welcher sich über eine
Lageraufnahmewand hinauserstreckt, welcher das Verbrennergetriebe 20 aufnimmt und dort einen Anschluss für das Primärstufengehäuse 54 bildet. Dies ist
beispielsweise auch umgekehrt ausführbar, also dass der axiale Wandungsabschnitt von dem Primärstufengehäuse 54 gebildet ist. Das Verbrennergetriebe 20 ist hier einstufig ausgeführt und das erste Getriebe bei der Verbrennungskraftmaschine 9 und wird daher oftmals als Primärstufe bezeichnet, woraus sich der Name für die betreffende Gehäusekomponente 54 ergibt. Das Verbrennergetriebe 20 umfasst das erste (verbrennerseitige) Verbrennerrad 75 und das zweite (generatorseitige)
Verbrennerrad 76. Das erste Verbrennerrad 75 ist in axialer Verlängerung der Verbrennerwelle 10 angeordnet und bildet das axial letzte drehmomentübertragende Bauteil in der Verlängerung der Verbrennerwelle 10. Das zweite Verbrennerrad 76 ist mit der verbrennerseitigen Getriebeachse 68 des Umschlingungsgetriebes 13 fluchtend angeordnet und hier (optional) mittels der ersten Trennkupplung 23 abtrennbar, sodass bei einer Unterbrechung der Drehmomentübertragung mittels der ersten Trennkupplung 23 das gesamte Verbrennergetriebe 20 nicht mitgeschleppt wird. Das erste Verbrennerrad 75 ist auf einer ersten Welle 70 des
Verbrennergetriebes 20 angeordnet, deren Lagerung (hier nicht einzeln bezeichnet, aber als Fest-Los-Lagerung erkennbar) mittels einer ersten Wellenmutter 57 verspannbar ist, wobei die erste Wellenmutter 57 durch eine erste
Durchgangsöffnung 55 in dem Primärstufengehäuse 54 hindurchführbar ist. Das zweite Verbrennerrad 76 ist auf einer zweiten Welle 71 des Verbrennergetriebes 20 angeordnet, deren Lagerung (hier nicht einzeln bezeichnet, aber als
Fest-Los-Lagerung erkennbar) mittels einer zweiten Wellenmutter 58 verspannbar ist, wobei die zweite Wellenmutter 58 durch eine zweite Durchgangsöffnung 56 in dem Primärstufengehäuse 54 hindurchführbar ist. Hier sind mittels jeweiliger Deckel die erste Durchgangsöffnung 55 und die zweite Durchgangsöffnung 56 verschlossen.
Die Generatorwelle 12 ist direkt mit einem ersten (generatorseitigen) Generatorrad 27 eines Generatorgetriebes 53 verbunden. Das erste Generatorrad 27 ist mittels einer Generatorrad-Lagerung 49 beidseitig abgestützt, nämlich darstellungsgemäß links von einem axial-generatorseitigen Stützlager 29, hier als Festlager ausgeführt, und rechts von einem axial-außenseitigen Stützlager 30, hier als Loslager ausgeführt. Das axial-außenseitige Stützlager 30 ist von einer Lagerbrücke 31 gehalten, welche mit dem Generator-Gehäuseteil 72 des Generators 11 verbunden, hier verschraubt, ist. Somit ergibt sich eine geringe Biegeverformung der das erste Generatorrad 27 tragenden Welle (hier nicht bezeichnet), welche hier eine axiale Verlängerung der Generatorwelle 12 darstellt. Damit ergibt sich ein gutes Tragbild zu dem
korrespondierenden zweiten Generatorrad 28, welches hier in axialer Verlängerung beziehungsweise sogar einstückig mit der als (zweite) Eingangswelle ausgeführten (zweiten) Eingangsseite 22 verbunden ist.
Die (abtriebseitige) Ausgangsseite 92 des Umschlingungsgetriebes 13, welche hier als Ausgangswelle ausgeführt ist, ist darstellungsgemäß links endseitig mittels eines zusätzlichen Pilotlagers 32 auf einem Zapfen 33 abgestützt, und zwar hier zusätzlich zu einer Fest-Los-Lagerung (nicht bezeichnet) der Ausgangsseite 92. Die genannte Fest-Los-Lagerung der Ausgangsseite 92 umfasst ein abtriebseitiges Wälzlager 64, hier (optional) als Loslager mit Zylinderrollen ausgeführt, welches axial auf der Seite hin zu dem Generator 11 , also generatorwellenseitig, in einem unteren
Maschinengehäuse 47 gehalten ist. Das untere Maschinengehäuse 47 und das obere Maschinengehäuse 46 bilden den Gehäusetunnel 59, also lassen einen Raum frei, wobei diese beiden Gehäusekomponenten 46, 47 bevorzugt bereits miteinander verbunden sind, bevor das Umschlingungsgetriebe 13 in den Gehäusetunnel 59 eingebracht wird; das untere Maschinengehäuse 47 und das obere
Maschinengehäuse 46 bilden nämlich bevorzugt Bestandteile einer betriebsfertig vorgefertigten Verbrennungskraftmaschine 9. Zwischen dem abtriebseitigen Wälzlager 64 des Umschlingungsgetriebes 13 und dem Verbrenner-Abtriebsrad 69 ist eine zweite Trennkupplung 24 angeordnet, welche hier (optional) zum formschlüssigen Eingriff in das rotierbar auf der Ausgangsseite 92 des Umschlingungsgetriebes 13 gelagerte Verbrenner-Abtriebsrad 69 eingerichtet ist.
Der Zapfen 33 des Pilotlagers 32 ist, hier (optional) einstückig, mit einer ersten Scheibe 34 verbunden. Die erste Scheibe 34 ist wiederum mit einer zweiten
Scheibe 35 verbunden, wobei die zweite Scheibe 35 das Getriebe-Gehäuseteil 73 abschließt. Die zweite Scheibe 35 hat hier (optional) die Aufgabe, ein erstes
Rotationslager 36 und ein drittes Rotationslager 38 aufzunehmen. Das erste
Rotationslager 36 stützt einen Planetenträger 43 und das dritte Rotationslager 38 eine hier als Hohlwelle 45 ausgeführte Getriebeeingangswelle des Abtriebgetriebes 6. Die zweite Scheibe 35 ist zwischen dem Getriebe-Gehäuseteil 73 und der ersten
Scheibe 34 axial formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten.
Das Abtriebgetriebe 6 ist hier nicht weiter im Detail dargestellt. Es umfasst ein
Differential (nicht bezeichnet) für die linke Abtriebswelle 4 und die rechte
Abtriebswelle 5 (die Ansicht ist in dieser Darstellung gegenüber der Darstellung in Fig. 1 gedreht oder gespiegelt) und eine Untersetzungsstufe 40, welche als
Planetenwälzgetriebe 41 ausgeführt ist. Das Planetenwälzgetriebe 41 umfasst ein das starre Widerlager bildende Hohlrad 42, welches an dem Getriebe-Gehäuseteil 73 drehmoment-abgestützt ist, einen Planetenträger 43 mit (nicht bezeichneten)
Planetenrädern, und ein Sonnenrad 44, welches mit der die Getriebeeingangswelle des Abtriebgetriebes 6 bildenden Hohlwelle 45 verbunden ist. Das
Planetenwälzgetriebe 41 , sowie hier das Differential, ist innerhalb des
Getriebe-Gehäuseteils 73 beidseitig abgestützt, nämlich (darstellungsgemäß rechts) mittels des ersten Rotationslagers 36 und (darstellungsgemäß links) mittels des zweiten Rotationslagers 37. Die Hohlwelle 45 mit dem Sonnenrad 44 ist in axialer Überlappung mit dem ersten Rotationslager 36 mittels des dritten Rotationslager 38, hier (optional) ein Loslager, im Getriebe-Gehäuseteil 73 abgestützt und mittels eines vierten Rotationslagers 39, hier (optional) ein Festlager, an dem unteren
Maschinengehäuse 47 abgestützt. ln Fig. 3 ist ein Ausschnitt des Verbrennerleistungsstrangs 2 wie in Fig. 2 gezeigt dargestellt. Es wird insofern auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen. Hierbei ist zu erkennen, dass der Gehäusetunnel 59 in der Darstellung oben von einer Störkontur 90 begrenzt ist. Daraus folgt, dass das verbrennerseitige
Kegelscheibenpaar 14 über einen Axialversatz 91 während der Montage zumindest mit einem Radialversatz 67 eingebracht werden muss. Die Lageraufnahme (hier nicht bezeichnet) für das generatorwellenseitige Wälzlager 63 der Verbrennerseite des Umschlingungsgetriebes 13 muss im Bereich des Axialversatzes 91 während der Montage in das generatorwellenseitige Ende der (zweiten) Ausgangsseite 22
eingefädelt werden. Daher muss die Differenz zwischen der genannten
Lageraufnahme und der (zweiten) Eingangswelle mindestens dem Radialversatz 67 entsprechen, darf also nicht kleiner sein.
In Fig. 4 ist ein Flussdiagramm des Montageverfahrens für einen solchen
Hybrid-Antriebsstrang 1 dargestellt. Es wird insoweit auf die Beschreibung und den zugehörigen Anspruch verwiesen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Schritt d.2 anschließend an Schritt b. oder anschließend an Schritt c. und vor, gleichzeitig mit oder nach Schritt d.1 ausführbar ist. Die Schritte a.1 bis a.4 sind ebenfalls
nacheinander oder gleichzeitig ausführbar. Im Übrigen müssen zeilenweise, also alphabetisch, die Schritte abgeschlossen sein, bevor ein Schritt der nächsten Zeile ausgeführt werden kann. Das Montageverfahren enthält weitere Details, welche hier nicht dargestellt oder erläutert sind, welche entweder dem Stand der Technik entsprechen oder fachmännisch ergänzt werden können.
Hier ist ein Hybrid-Antriebsstrang in einer in einem Kraftfahrzeug einsetzbaren kompakten und einfach montierbaren Konfiguration vorgeschlagen. Bezuqszeichenliste
Hybrid-Antriebsstrang 31 Lagerbrücke
Verbrennerleistungsstrang 32 Pilotlager
Elektroleistungsstrang 33 Zapfen
linke Abtriebswelle 34 erste Scheibe
rechte Abtriebswelle 35 zweite Scheibe
Abtriebgetriebe 36 erstes Rotationslager elektrische Maschine 37 zweites Rotationslager Rotorwelle 38 drittes Rotationslager Verbrennungskraftmaschine 39 viertes Rotationslager Verbrennerwelle 40 Untersetzungsstufe
Generator 41 Planetenwälzgetriebe Generatorwelle 42 Hohlrad
Umschlingungsgetriebe 43 Planetenträger
verbrennerseitiges 44 Sonnenrad
Kegelscheibenpaar 45 Hohlwelle
abtriebseitiges Kegelscheibenpaar 46 oberes Maschinengehäuse Umschlingmittel 47 unteres Maschinengehäuse verbrennerseitige Wegscheibe 48 Verbrenner-Lagerung abtriebseitige Wegscheibe 49 Generatorrad-Lagerung axiale Richtung 50 Verbrenneranschluss Verbrennergetriebe 51 Dämpfergehäuse erste Eingangsseite 52 Drehschwingungsdämpfer zweite Eingangsseite 53 Generatorgetriebe erste Trennkupplung 54 Primärstufengehäuse zweite Trennkupplung 55 erste Durchgangsöffnung Tandemzylinder 56 zweite Durchgangsöffnung Einfachzylinder 57 erste Wellenmutter erstes Generatorrad 58 zweite Wellenmutter zweites Generatorrad 59 Gehäusetunnel
axial-generatorseitiges Stützlager 60 Abtrieb
axial-außenseitiges Stützlager 61 Verbrenner-Aufnahmerad Elektro-Aufnahmerad
verbrennerseitiges Wälzlager (generatorwellenseitig) abtriebseitiges Wälzlager (generatorwellenseitig)
verbrennerseitige starre Kegelscheibe
abtriebseitige starre Kegelscheibe
Radialversatz
eingangsseitige Getriebeachse des Umschlingungsgetriebes Verbrenner-Abtriebsrad
erste Welle des Verbrennergetriebes
zweite Welle des Verbrennergetriebes
Generator-Gehäuseteil
Getriebe-Gehäuseteil
Elektro-Abtriebsrad
erstes Verbrennerstirnrad
zweites Verbrennerstirnrad
Kraftfahrzeug
linkes Antriebsrad
rechtes Antriebsrad
Fahrerkabine
Längsachse
Verbrennerachse
Generatorachse
Elektroachse
Abtriebsachse
ausgangsseitige Getriebeachse des Umschlingungsgetriebes Vorderachse
linkes Vorderrad
rechtes Vorderrad
Störkontur
Axialversatz
Ausgangsseite

Claims

Patentansprüche
1. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) mit einem Verbrennerleistungsstrang (2) und mit einem Elektroleistungsstrang (3), beide Leistungsstränge (2,3) zum bedarfsgerechten Bereitstellen eines Drehmoments an zumindest eine Abtriebswelle (4,5), wobei der Hybrid-Antriebsstrang (1 ) weiterhin ein drehmomentübertragend mit der zumindest einen Abtriebswelle (4,5) verbundenes Abtriebgetriebe (6) zum
Übertragen eines Drehmoments zwischen der Abtriebswelle (4,5) und dem
Verbrennerleistungsstrang (2) sowie zwischen der Abtriebswelle (4,5) und dem Elektroleistungsstrang (3) umfasst,
wobei der Elektroleistungsstrang (3) zumindest eine elektrische Maschine (7) mit einer Rotorwelle (8) zur Abgabe eines Drehmoments umfasst,
und wobei der Verbrennerleistungsstrang (2) zumindest die folgenden
Komponenten aufweist:
- eine Verbrennungskraftmaschine (9) mit einer Verbrennerwelle (10) zur Abgabe eines Drehmoments;
- einen Generator (11 ) mit einer Generatorwelle (12) zum Umwandeln eines Drehmoments in elektrische Energie; und
- ein variables Umschlingungsgetriebe (13), welches dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment der Verbrennerwelle (10) veränderbar zu übersetzen, wobei das Umschlingungsgetriebe (13) ein verbrennerseitiges Kegelscheibenpaar (14) und ein abtriebseitiges Kegelscheibenpaar (15) umfasst, welche mittels eines
Umschlingmittels (16) miteinander variabel drehmomentübertragend verbunden sind und jeweils eine zum Verändern der Übersetzung axial bewegbare
Wegscheibe (17,18) umfassen, wobei die Wegscheiben (17,18) der
Kegelscheibenpaare (14,15) axial einander gegenüberliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
die verbrennerseitige Wegscheibe (17) generatorwellenseitig angeordnet ist.
2. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1, wobei die Verbrennerwelle (10) der Verbrennungskraftmaschine (9) und die Generatorwelle (12) des Generators (11 ) in dieselbe axiale Richtung (19) weisen, und wobei die Verbrennerwelle (10) mittels eines starren Verbrennergetriebes (20) mit einer ersten Eingangsseite (21 ) des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars (14) drehmomentübertragend verbunden ist und die Generatorwelle (12) axial gegenüberliegend mit einer zweiten Eingangsseite (22) des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars (14) drehmomentübertragend verbunden ist.
3. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das
Umschlingungsgetriebe (13) und/oder der Generator (11 ) des
Verbrennerleistungsstrangs (2) parallel versetzt zu und/oder in axialer
Überlappung mit der Verbrennungskraftmaschine (9) angeordnet sind.
4. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Verbrennerwelle (10) der Verbrennungskraftmaschine (9) und dem Umschlingungsgetriebe (13) eine erste Trennkupplung (23) zum schaltbaren Trennen einer Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle (4,5) und der Verbrennungskraftmaschine (9) vorgesehen ist,
und/oder abtriebseitig zwischen dem Umschlingungsgetriebe (13) und dem Abtriebgetriebe (6) eine zweite Trennkupplung (24) zum schaltbaren Trennen einer Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle (4,5) und dem
Verbrennerleistungsstrang (2) angeordnet ist.
5. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die abtriebseitige Wegscheibe (18) des Umschlingungsgetriebes (13) mittels eines Tandemzylinders (25) aktuierbar ist, wobei bevorzugt die verbrennerseitige Wegscheibe (17) mittels eines Einfachzylinders (26) aktuierbar ist.
6. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Generatorwelle (12) mittels eines starren Generatorgetriebes (53) mit dem verbrennerseitigen Kegelscheibenpaar (14) drehmomentübertragend verbunden ist, wobei das starre Generatorgetriebe (53) ein erstes Generatorrad (27) auf der Generatorwelle (12) aufweist,
wobei das erste Generatorrad (27) mittels eines axial-generatorseitigen
Stützlagers (29) und eines gegenüberliegend axial-außenseitigen Stützlagers (30) beidseitig des ersten Generatorrads (27) rotierbar abgestützt ist,
und wobei das axial-außenseitige Stützlager (30) mittels einer Lagerbrücke (31 ) gehalten ist,
wobei bevorzugt die Lagerbrücke (31 ) als von dem Generator (11 ) separates Bauteil ausgeführt ist und an einer Gehäusekomponente (72) des
Verbrennerleistungsstrangs (2) befestigt ist.
7. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das abtriebseitige Kegelscheibenpaar (15) generatorwellenseitig mittels eines
Pilotlagers (32) rotierbar abgestützt ist,
wobei bevorzugt das Pilotlager (32) auf einem Zapfen (33) abgestützt ist, wobei der Zapfen (33) sich parallel und axial überlappend zu einem
Elektro-Aufnahmerad (62) des Abtriebgetriebes (6) erstreckt,
wobei besonders bevorzugt der Zapfen (33) an einer ersten Scheibe (34) angeordnet ist, welche mit einer zweiten Scheibe (34) verbunden ist, wobei von der zweiten Scheibe (34) ein erstes Rotationslager (36) des Abtriebgetriebes (6) und/oder ein drittes Rotationslager (38) der Abtriebswelle (4,5) aufgenommen ist.
8. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abtriebgetriebe (6) eine Untersetzungsstufe (40) ausgeführt als
Planetenwälzgetriebe (41 ) umfasst, wobei das Planetenwälzgetriebe (41 ) zumindest folgende Komponenten umfasst:
- ein Hohlrad (42) als starres Drehmomentwiderlager;
- einen Planetenträger (43) drehmomentübertragend verbunden mit der zumindest einen Abtriebswelle (4,5); und
- ein motorseitiges Sonnenrad (44),
wobei das Sonnenrad (44) motorseitig den Drehmomenteingang bildet und auf einer die Abtriebswelle (4,5) umgebenden Hohlwelle (45) angeordnet ist, wobei bevorzugt der Planetenträger (43) beidseitig mittels jeweils zumindest eines Rotationslagers (36,37) abgestützt ist
und das Sonnenrad (44) mittels eines weiteren Rotationslagers (38) abgestützt ist, wobei eines der Rotationslager (36) des Planetenträgers (43) und das weitere Rotationslager (38) des Sonnenrads (44) zueinander axial überlappend
angeordnet sind,
besonders bevorzugt in einem gemeinsamen Gehäuseteil (73) gehalten sind.
9. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hybrid-Antriebsstrang (1 ) ein fünfteiliges Gehäuse umfasst, nämlich:
- ein oberes Maschinengehäuse (46), welches die Lagerung (48) für die
Verbrennerwelle (10), und bevorzugt das verbrennerseitige
Kegelscheibenpaar (14), aufnimmt und einen Verbrenneranschluss (50) aufweist;
- ein Dämpfergehäuse (51 ), welches mit dem Verbrenneranschluss (50) des oberen Maschinengehäuses (46) verbunden ist, und wobei das
Dämpfergehäuse (51 ) einen mit der Verbrennerwelle (10) verbundenen
Drehschwingungsdämpfer (52), das starre Verbrennergetriebe (20), die
Eingangsseiten (21 ,22) des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars (14), und bevorzugt eine erste Trennkupplung (23), aufnimmt;
- ein Primärstufengehäuse (54), welches das Dämpfergehäuse (51 ) axial abschließt, und bevorzugt jeweils eine Durchgangsöffnung (55,56) für eine Wellenmutter (57,58) für das starre Verbrennergetriebe (20) aufweist;
- ein unteres Maschinengehäuse (47), welches das abtriebseitige
Kegelscheibenpaar (15), und bevorzugt eine der Abtriebswellen (4,5), aufnimmt; und
- ein Generator-Getriebe-Gehäuse (72,73), welches das Abtriebgetriebe (6) aufnimmt, sowie zumindest die Lagerung (49) des ersten Generatorrads (27), und bevorzugt den Generator (11 ), aufnimmt,
wobei bevorzugt das jeweilige Gehäuse einteilig ausgeführt ist,
wobei besonders bevorzugt der Drehschwingungsdämpfer (52) ein
Zweimassenschwungrad und/oder ein Fliehkraftpendel umfasst.
10. Montageverfahren für einen Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 9, wobei das Montageverfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst:
a.1 die Verbrennungskraftmaschine (9) wird in dem oberen
Maschinengehäuse (46) und in dem unteren Maschinengehäuse (47) vormontiert, wobei die beiden Maschinengehäuse (46,47) einen Gehäusetunnel (59) ausbilden;
a.2 das Umschlingungsgetriebe (13) wird in dem Dämpfergehäuse (51 ) montiert, wobei bevorzugt eine erste Trennkupplung (23) in dem
Dämpfergehäuse (51 ) mit der ersten Eingangsseite (21 ) des verbrennerseitigen Kegelscheibenpaars (14) verbunden wird, wobei weiterhin bevorzugt das Verbrennergetriebe (20) in dem Dämpfergehäuse (51 ) montiert wird;
b. das in dem Dämpfergehäuse (51 ) montierte Umschlingungsgetriebe (13) wird in den Gehäusetunnel (59) eingebracht, wobei das verbrennerseitige
Kegelscheibenpaar (14) mit einem Radialversatz (67) zu einer verbrennerseitigen Getriebeachse (68) eingeführt und anschließend in die Endposition überführt wird; c.1 ein generatorwellenseitiges Wälzlager (64) des abtriebseitigen
Kegelscheibenpaars (15) und ein Abtriebsrad (69) wird auf der
Ausgangsseite (92) aufgebracht, wobei bevorzugt axial zwischen dem
generatorwellenseitiges Wälzlager (64) des abtriebseitigen
Kegelscheibenpaars (15) und dem Abtriebsrad (69) eine zweite
Trennkupplung (24) angeordnet wird;
c.2 ein zweites Generatorrad (28) des Generatorgetriebes (53) des
Generators (11 ) wird auf der Eingangsseite (21 ) aufgebracht;
c.3 das Dämpfergehäuse (51 ) wird mit dem oberen Maschinengehäuse (46) verbunden;
d.1 bevor oder nachdem das Generator-Getriebe-Gehäuse (72,73) mit dem oberen Maschinengehäuse (46) verbunden worden ist, werden der Generator (11 ) und das Abtriebgetriebe (6) in dem Generator-Getriebe-Gehäuse (72,73) montiert; d.2 das erste Generatorrad (27) des starren Generatorgetriebes (53) wird auf der Generatorwelle (12) montiert, wobei bevorzugt anschließend die
Lagerbrücke (31 ) an dem Generator-Getriebe-Gehäuse (72,73) montiert wird; d.3 in dem unteren Maschinengehäuse (47) wird die zumindest eine
Abtriebswelle (4,5) mit einer Hohlwelle (45) umfassend ein
Getriebeeingangsrad (44), ein Verbrenneraufnahmerad (61 ) und ein
Elektroaufnahmerad (62) eingebaut;
e. das Primärstufengehäuse (54) wird mit dem Dämpfergehäuse (51 ) verbunden;
f. die Wellenmuttern (57,58) werden durch die jeweilige
Durchgangsöffnung (55,56) des Primärstufengehäuses (54) geführt und auf den Wellen (70,71 ) des Verbrennergetriebes (20) angezogen; und
g. die Durchgangsöffnungen (55,56) des Primärstufengehäuses (54) werden dichtend verschlossen.
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