WO2021004569A1 - Hybrid-antriebsstrang für ein hybridfahrzeug - Google Patents

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WO2021004569A1
WO2021004569A1 PCT/DE2020/100499 DE2020100499W WO2021004569A1 WO 2021004569 A1 WO2021004569 A1 WO 2021004569A1 DE 2020100499 W DE2020100499 W DE 2020100499W WO 2021004569 A1 WO2021004569 A1 WO 2021004569A1
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rotation
shaft
axis
hybrid
torque
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PCT/DE2020/100499
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English (en)
French (fr)
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Sebastian Köpfler
Bernhard Walter
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Publication date
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    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
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    • 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 for a hybrid vehicle, having at least the following components:
  • a first and second drive machine which are each designed as an electric motor with a stator, with a rotor and with a rotor shaft with an axis of rotation;
  • a third drive machine which is designed as an internal combustion engine with a third axis of rotation
  • variable belt transmission with a first set of pulleys and a second set of pulleys, so that a torque can be transmitted between the drive machines and the output shaft in a changeable manner
  • the hybrid drive train is primarily characterized in that the second set of disks is arranged coaxially to the output rotation axis and is connected to the output shaft in a torque-transmitting manner
  • Rotation axis is arranged with the first rotor shaft and the second rotor shaft connected to transmit torque.
  • the invention also relates to a
  • Hybrid vehicle with such a hybrid drive train Hybrid vehicle with such a hybrid drive train.
  • Hybrid drive trains used for example in a hybrid vehicle, are known in the prior art, such a hybrid drive train being a
  • Internal combustion engine and at least one electric drive machine for outputting a torque for example for propelling a hybrid vehicle.
  • At least one of the electric drive machines is also set up as a generator, for example for recuperation of
  • first axis of rotation that is to say the (theoretical) axis of the torque output of the first drive machine, if the axial direction, radial direction or the direction of rotation and corresponding terms are used without explicitly otherwise indicating.
  • Axis of rotation an output rotation axis or another axis is explicitly pointed out. If a side is designated, for example a component arrangement on the burner side, this is related to the torque flow, the description being based on the output of torque from the prime movers to the output shaft, although a reverse torque flow is optionally or permanently possible.
  • ordinal numbers used in the preceding and following description are only used for clear distinction and do not indicate any order or ranking of the designated components again. An ordinal number greater than one does not necessarily mean that another such component must be present.
  • the transmission ratio is always related to the speed.
  • the invention relates to a hybrid drive train for a hybrid vehicle, having at least the following components:
  • a first drive machine which is designed as an electric motor with a first stator, with a first rotor and with a first rotor shaft with a first axis of rotation;
  • a second drive machine which as an electric motor with a second stator, with a second rotor and with a second rotor shaft with a second
  • a third drive machine which is designed as an internal combustion engine with a combustion shaft with a third axis of rotation;
  • variable belt drive with a first set of pulleys and a second set of pulleys, which are connected to one another by means of a belt in such a way that a torque can be transmitted between the drive machines and the output shaft in a changeable manner
  • the first set of disks coaxial with the first axis of rotation and the second Rotation axis is arranged with the first rotor shaft and the second rotor shaft connected to transmit torque
  • a first drive machine designed as an electric motor or motor generator, is preferably used as a generator
  • a stator and a rotor for generating a torque, and preferably also for generating electrical energy are in one
  • a combustion shaft for example a crankshaft, is required to generate a torque
  • the drive machines are by means of a common transmission, comprising a variable belt transmission, with an output shaft for outputting, and preferably also receiving, a torque about an output rotational axis
  • the output shaft is, for example, connected to at least one drive wheel, preferably two drive wheels on a common wheel axle, for example the front axle or the rear axle, or also, preferably connectable and disconnectable, all wheels in an all-wheel drive (permanently) in a torque-transmitting manner.
  • variable belt drive is shortened only as
  • Such a belt transmission is, for example, a so-called CVT [continuous variable transmission] with a train operated
  • the belt drive comprises a first set of pulleys and a second set of pulleys.
  • Each pulley set comprises two antagonistic conical disks, which can be moved axially relative to one another, so that an axial distance between the two conical disks can be changed.
  • the conical disks are rotationally fixed to one another.
  • a (common) belt means is received in a torque-transmitting manner, and the belt means forms a load run and a load run between the pulley sets
  • the diameter of the looping circle of the looping means changes and thus a transmission ratio can be changed, preferably continuously, that is to say steplessly.
  • the circles of contact of the belt that is to say the axial spacings of the pulley sets, are preferably changed in a coordinated manner, so that the circle of contact of one set of pulleys is increased when the circle of contact of the other set of pulleys is reduced. In this way, a required length of looping of the looping means is kept constant and an implicit tension of the looping means can be permanently maintained during operation without additional tensioning means.
  • the torque absorption of the drive machines is referred to and the output side of the belt drive is the side for the torque output of the (translated) engine torque of the drive machines to the output shaft. This by no means excludes that a torque runs in the opposite direction, for example for recuperation from the output shaft to the first and / or second drive machine (then in generator mode).
  • the entry page includes the first, i.e. the input side, set of discs.
  • the output side comprises the second, i.e. the output-side, set of discs.
  • first and second axes of rotation are arranged parallel (and not congruent) to the output axis of rotation.
  • the first and second, preferably also the third, drive machine in a hybrid vehicle are arranged transversely to the longitudinal axis, that is to say the main direction of travel, of the hybrid vehicle. No (additional) deflection gear is therefore provided between the drive wheels and the output shaft.
  • Hybrid drive train between the output shaft and the second rotor shaft does not have a separating clutch, so that the second rotor shaft is permanently, i.e. inseparably, connected to the output shaft in a torque-transmitting manner.
  • a separating clutch for example a form-fit coupling, is provided in the connection between the first rotor shaft and / or the second rotor shaft to the output shaft, for example a so-called wedge clutch such as known from US 2015/027 840 A1.
  • the combustion shaft, and preferably the first rotor shaft is preferably by means of a separating clutch, particularly preferably by means of a friction clutch for reasons of comfort, by means of the
  • the third axis of rotation is arranged offset parallel to the other two axes of rotation arranged coaxially to one another.
  • the third axis of rotation is not arranged coaxially to the first and second axis of rotation.
  • Dual-mass flywheels (with or without centrifugal pendulum) have a large radial expansion due to their design. In some embodiments, this represents a
  • the third axis of rotation i.e. the combustion shaft
  • the other two axes of rotation i.e. is arranged offset parallel to them.
  • the radial distance between the third axis of rotation and the output shaft is (compared to an embodiment with a
  • radially smaller (first and second) drive machines can be used (alternatively or additionally), preferably with the same power range and / or the same maximum torque, so that a shaft spacing can be further reduced.
  • a transmission gear and / or a differential is in axial overlap with the gearbox connection of the combustion shaft, that is arranged on the burner side behind a dual mass flywheel, and preferably with one (compared to an embodiment with the first and second
  • the second set of disks is arranged in an axial overlap with the first drive machine and / or the second drive machine.
  • a gear housing of the belt drive is designed in such a way that the second pulley set with the first and / or the second drive machine overlap axially. In one embodiment, that is
  • Gear housing of the belt drive with a correspondingly adapted shape and / or thin wall for the closed housing of the
  • the overlapping drive machine (s) is / are in the transmission housing of the overlapping drive machine (s)
  • first drive machine and the second drive machine are to be spaced apart from one another by the width of the belt, plus a necessary axial play and, under certain circumstances, an amount of transmission-related axial migration of the belt.
  • the hybrid drive train is thus axially very compact or allows the use of axially long (first and / or second) drive machine (s).
  • Planetary gear is connected to the second set of pulleys to transmit torque
  • a (rigid), preferably speed-reducing, gear is provided between the output shaft and the second set of disks, namely as a planetary gear arranged coaxially with the output shaft.
  • a planetary gear By means of a planetary gear, a high ratio (or reduction) is made possible in a very small installation space, but especially not only with regard to the axial installation space.
  • Planetary gear is single-stage or multi-stage and under certain circumstances
  • the planetary gear with the first drive machine and / or with the combustion engine connection is arranged partially or (preferably in each case) completely axially overlapping.
  • the burner connection is a shaft connection for connecting the first set of disks with the combustion shaft, i.e. with the
  • the burner connection is arranged in the torque curve in front of or behind a separating clutch towards the burner shaft, and in front of or behind a damper, for example a dual-mass flywheel.
  • Planetary gear approximately equal to or less than the radial extent of the second set of disks and / or a differential and / or a constant velocity joint of the output shaft.
  • the planetary gear is preferably designed without bearings, that is to say has no separate bearing arrangement. Rather, a bearing of the output shaft and / or the second set of disks is also used. Nevertheless are in one
  • each bearing is provided, for example needle bearings.
  • the output shaft is by means of a coaxially arranged differential, preferably a spur gear differential, with the second set of disks
  • differential is preferably arranged in axial overlap with a burner connection of the first disk set for the combustion shaft and / or with the combustion shaft.
  • Output rotation axis is arranged.
  • the differential is preferably designed as a spur gear differential.
  • a spur gear differential also referred to as a planetary differential or planetary roller differential, has a particularly low space requirement.
  • high torques can be transmitted with low bearing loads.
  • the machine-side take-up shaft or take-up stage of the spur gear differential is preferably connected to the second set of disks, that is to say the transmission output shaft, in a torque-locked manner.
  • At least one reduction stage for example the aforementioned planetary gear, is also integrated into the spur gear differential, with an extremely small installation space being achievable with a suitable design.
  • a high reduction ratio is advantageous, for example, in the case of high-speed drive units with low torque.
  • the transmission connection is connected, for example by means of a dual mass flywheel and / or a separating clutch, to transmit torque to the first set of disks.
  • the combustion shaft is preferably the only one Section of the combustion shaft within the engine housing of the
  • the differential is in axial overlap with the
  • Combustion connection (compare the above explanation on the combustion connection) arranged so as to be completely axially overlapping.
  • the differential is arranged in an axial overlap with the combustion shaft, for example the crankshaft, i.e. preferably the section of the combustion shaft within the engine housing of the internal combustion engine, with axially between the second set of disks and / or the speed-reducing planetary gear (according to the embodiment described above) is spaced such that a component with a large radial extension of the first axis of rotation (and third axis of rotation) can be arranged between the differential and the planetary gear or the second set of disks.
  • combustion connection is connected to the combustion shaft in a torque-transmitting manner by means of a dual-mass flywheel
  • the dual mass flywheel is preferably arranged in a radial overlap with the second set of disks.
  • a small shaft distance between the first and second axis of rotation can be achieved by creating an axial gap on the output shaft in such a way that the second set of disks, i.e. at least one of the two (second) conical disks, is arranged to overlap with the dual-mass flywheel.
  • a dual-mass flywheel with a large radial extension and thus with a more efficient damping performance can thus be used.
  • the dual mass flywheel is also moved out radially by an axial offset (as described above) between the third
  • Axis of rotation on which at least here the dual-mass flywheel is then arranged, and the first (and second) axis of rotation is provided.
  • the output shaft comprises at least one constant velocity joint, one of the constant velocity joints being arranged in axial overlap with the second drive machine and / or one of the constant velocity joints in axial overlap with the combustion shaft.
  • spring-damped propulsion wheels are usually provided (preferably independently of one another), that is to say propulsion wheels with a
  • one constant velocity joint for example the constant velocity joint assigned to the right drive wheel, overlap axially with the second
  • the first set of disks comprises a first movable disk and a first fixed disk, the first movable disk being arranged in an axial overlap with the second drive machine,
  • the axial distance between the conical pulleys of the pulley sets is in each case solely by means of the axially movable ones
  • Adjustable disks while the fixed disks are axially fixed, preferably the disks and the fixed disks of the disk sets are arranged crosswise to one another.
  • the first movable disk is arranged to the left of the belt and the second movable disk is accordingly arranged, for example, to the right of the belt and the fixed disks are each arranged opposite one another.
  • the second movable disk is preferably arranged on the side facing the belt towards the internal combustion engine, so that the constant velocity joint on the fixed disk side (in relation to the output shaft) is arranged as close as possible to the belt because the axial installation space of a fixed disk is significantly less is as a road disc.
  • Internal combustion engine is usually arranged approximately axially in the middle and that
  • Constant velocity joint (on the fixed disk side) thus arranged axially as centrally as possible.
  • Hybrid drive train achieved because the first movable pulley of the first pulley set is arranged axially overlapping with the second drive machine.
  • the printing cylinder in a hydrostatic embodiment the first set of disks is thus arranged radially inside the second drive machine.
  • the first drive machine is preferably already with other components,
  • separating clutch for the combustion shaft and / or measuring electronics, arranged in an axial overlap, that is to say radially around these components.
  • the separating clutch is preferably designed to releasably connect the first rotor shaft to the first set of disks
  • the separating clutch particularly preferably comprises a friction clutch and / or a form-fit clutch.
  • the hybrid module proposed here comprises a (first) electrical one
  • Hybrid drive train can provide sufficient torque and appropriate speeds.
  • a torque is sufficient, for example, if the (first) electric drive machine alone or in combination with a further drive machine is able to provide sufficient torque for the consumer, for example in the motor vehicle for the at least one drive wheel.
  • the hybrid module is thus with the (first) electric drive machine as the sole electric drive as an alternative to the internal combustion engine or as a pure torque booster parallel to the second (possibly larger (i.e. more powerful and / or higher torque) electrical ones
  • the first electric drive machine of the hybrid module supports the torque output of the
  • Combustion connection the internal combustion engine connected to transmit torque.
  • the burner connection is designed, for example, as a shaft flange for a shaft flange connection (for example connected on the butt side) or as a receptacle for a spline.
  • the internal combustion engine or the combustion shaft forms a corresponding transmission connection.
  • a purely electric operation for example a purely electric driving
  • the internal combustion engine is decoupled from the gear train and can be switched off for this purpose, so that the internal combustion engine has no (fuel) consumption.
  • a separating clutch for example a friction clutch and / or a
  • Form-fit coupling (for example as an additional coupling only at high
  • a drag torque is also transmitted, with the drag torque not being sufficient to move the hybrid vehicle if correctly designed in a hybrid vehicle.
  • a maximum torque can be transmitted in accordance with its design Torque (for example frictional torque) can be transmitted from the combustion shaft to the belt drive and vice versa.
  • the first electric drive machine is seen from the combustion shaft to the belt drive (often the
  • the Drive machine with the first pulley set is permanently, so inseparably, and with the combustion shaft separable torque-transmitting.
  • the first rotor of the first electric drive machine rotates permanently with the first disk set in an operating state in which no torque is added by the first electric drive machine.
  • the first electric drive machine is seen from the combustion shaft to the belt drive (often the
  • the first electric drive machine from the combustion shaft can be operated in generator mode to generate electrical energy, while independently of this, for example, the second drive machine delivers a torque to the output shaft by means of the belt drive.
  • a hybrid vehicle having a hybrid drive train according to an embodiment according to the above
  • Hybrid vehicles with a hybrid drive train have very little installation space due to the large number of individual drive components. It is therefore particularly advantageous to use a hybrid drive train that is small in size or with a flexible arrangement of the components.
  • the hybrid drive train can be made compact and is particularly flexible with regard to the arrangement of the components.
  • the hybrid drive train proposed here meets all the requirements of a full hybrid or a plug-in hybrid and at the same time has a very compact layout.
  • Passenger cars are assigned to a vehicle class according to, for example, size, price, weight and performance, whereby this definition is subject to constant change according to the needs of the market.
  • vehicles in the subcompact car class are assigned to the subcompact car class according to the European classification, and in the British market they correspond to the supermini class or the city car class.
  • Examples of the small car class are a Volkswagen up! or a Renault Twingo.
  • Examples of the small car class are an Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta or Renault Clio.
  • Well-known full hybrids in the small car class are the BMW i3 and the Toyota Yaris Hybrid.
  • Hybrid cars in the middle class are currently the BMW 330e iPerformance (plug-in hybrid) and the Prius 1.8 VVT i.
  • Hybrid cars of the upper class are currently the BMW 740e (plug-in hybrid) and the Panamera Turbo SE Hybrid from Porsche.
  • FIG. 2 shows a section of a schematically illustrated hybrid drive train with a radially overlapping dual mass flywheel
  • FIG. 3 shows a section of a schematically illustrated hybrid drive train with an offset
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a hybrid drive train 1 with a first axis of rotation 7, a second axis of rotation 12 and a third
  • Axis of rotation 15 which here are all arranged coaxially to one another.
  • Output axis of rotation 17 is arranged parallel to first axis of rotation 7, second axis of rotation 12 and third axis of rotation 15.
  • the combustion shaft 14 is rotatable about the third axis of rotation 15 by means of the
  • the first drive machine 3 comprises a first stator 4 fixed on the housing 22 and one with the first rotor shaft 6
  • First rotor 5 connected in a torque-transmitting manner.
  • the first rotor shaft 6 is rotatable about the first axis of rotation 7.
  • a separating clutch 35 (with a diaphragm spring 42 for separating a torque transmission) is between Combustion connection 24 and belt transmission 18 are provided.
  • the second drive machine 8 is firmly fixed around the second axis of rotation 12, for example a second stator 9 fastened to the housing 22 and one with a second
  • Rotor shaft 1 1 second rotor 10, connected in a torque-transmitting manner.
  • the second rotor shaft 1 1 (here the carrier disk is designated for the sake of clarity, because here (optionally) the second rotor shaft 11 is formed in one piece with the transmission input shaft of the first disk set 19) (here optionally permanent)
  • the belt drive 18 comprises the first disk set 19 rotatable about the first axis of rotation 7 and the second axis of rotation 7, with a first fixed disk 31 rotatably mounted and axially fixed by means of a third radial bearing 40 and one rotatable by means of a first radial bearing 33 and displaceable on the first axis of rotation 7 first movable pulley 29. Furthermore, the belt transmission 18 comprises a second pulley set 20, which one around the output rotation axis 17 and by means of a fourth
  • Radial bearing 41 has rotatably mounted and axially fixed second fixed disk 32 and by means of a second radial bearing 34 rotatably mounted and axially displaceable second movable disk 30.
  • the two sets of disks 19, 20 are by means of a
  • Umschlingungsmittel 21 variably translating torque-transmitting connected.
  • the output shaft 16 is directly connected to the second pulley set 20 and (optionally) connects to a planetary gear 23 and / or a differential 25, for example a spur gear differential.
  • the output shaft 16 includes a
  • Transmission output shaft of the belt transmission 18 and coaxially forms the
  • the output shaft 16 forms in one
  • Hybrid vehicle 2 (compare FIG. 4) the propulsion axis, for example the
  • Front axle 38 for example in a plan view or view from above of the engine compartment of a hybrid vehicle 2 (see FIG. 4) in the main direction of travel to the right of the second disk set 20 and to the right constant velocity joint 27 and left constant velocity joint 28.
  • the first movable disc 29 is axial
  • Abutment 33 for the first moving disk 29 is preferably the only additional one
  • Rotation bearings on the first through third axes of rotation 7, 12, 15 is a third
  • Radial bearing 40 is provided. Regardless of this, the second pulley set 20 is provided with an output shaft 16 (the part corresponding to the transmission output shaft of the
  • Belt transmission 18 designed as a hollow shaft, through which the further part of the output shaft 16, which carries the torque split by the differential 25, is guided (coaxially).
  • the second set of disks 20 is rotatably supported, for example in the housing 22, by means of a second radial bearing 34, which is preferably also set up to support the planetary gear 23, and a fourth radial bearing 41.
  • the (axial) machine distance 45 is particularly small due to the arrangement of the first movable disk 29 radially inside the second drive machine 8. This effect is intensified if the belt drive 18 is not a separate one, as shown
  • the shaft spacing 44 is particularly small because the layout in one
  • FIG. 2 shows a section of a schematically illustrated hybrid drive train 1, which is otherwise identical to an embodiment according to the description, for example with the embodiment according to FIG. 1, and in this respect reference is made to the description there.
  • the shaft spacing 44 between the machine-side rotation axes 7, 12, 15 and the output rotation axis 17 is reduced and the dual-mass flywheel 26 overlaps radially with the second Disc set 20, here (optionally) arranged adjacent between the planetary gear 23 and the differential 25.
  • the differential 25 is shifted to the right for this purpose, so that an axial gap is formed for the dual mass flywheel 26.
  • FIG. 3 shows a section of a schematically illustrated hybrid drive train 1, which is otherwise identical to an embodiment according to the description, for example with the embodiment according to FIG. 1 and / or FIG. 2, and in this respect reference is made to the description there referenced.
  • the shaft spacing 44 (see FIG. 1 or FIG. 2) between the machine-side
  • Axes of rotation 7, 12, 15 and the output rotation axis 17 can be reduced in that an axis offset 43 is provided between the first axis of rotation 7 and the third axis of rotation 15.
  • Combustion connection 24 and the dual mass flywheel 26 a spur gear stage with a (speed) transmission ratio greater than 1 is provided, so that the speed of the combustion shaft 14 at the combustion connection 24 to the (higher)
  • the speed level of the electric drive machines is increased to 3.8.
  • Driving wheels 36,37 are connected to transmit torque for transmitting the torque to at least one of the drive machines 3, 8, 13.
  • the rear axle 39 including the left rear wheel 46 and the Right rear wheel 47 can be switched on for propulsion of hybrid vehicle 2 or can be used permanently (solely or additionally) for propulsion of hybrid vehicle 2.
  • a hybrid drive train is proposed in a compact and easily assembled configuration that can be used in a hybrid vehicle.
  • first movable disc hybrid vehicle 30 second movable disc first drive machine 31 first fixed disc first stator 32 second fixed disc first rotor 33 first radial bearing first rotor shaft 34 second radial bearing first rotation axis 35 separating clutch second drive machine 36 left drive wheel second stator 37 right drive wheel second rotor 38 front axle second Rotor shaft 39 rear axle second rotation axis 40 third radial bearing third drive machine 41 fourth radial bearing combustion shaft 42 diaphragm spring third rotation axis 43 axis offset output shaft 44 shaft spacing output rotation axis 45 machine spacing variable belt transmission 46 left rear wheel first disk set 47 right rear wheel second disk set 48 longitudinal axis belt means 49 driver's cab housing

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang (1) für ein Hybridfahrzeug (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine erste und zweite Antriebsmaschine (3, 8), welche jeweils als Elektromotor mit einem Stator (4, 9), mit einem Rotor (5, 10) und mit einer Rotorwelle (6, 11) mit einer Rotationsachse (7, 12) ausgeführt ist; - eine dritte Antriebsmaschine (13), welche als Verbrennungskraftmaschine mit einer dritten Rotationsachse (15) ausgeführt ist; - eine Abtriebswelle (16) mit einer Abtriebsrotationsachse (17); und ein variables Umschlingungsgetriebe (18) mit einem ersten Scheibensatz (19) und einem zweiten Scheibensatz (20), sodass ein Drehmoment zwischen den Antriebsmaschinen (3, 8, 13) und der Abtriebswelle (16) veränderbar übersetzend übertragbar ist, wobei die drei Rotationsachsen (7, 12, 15) parallel zu der Abtriebsrotationsachse (17) angeordnet sind. Der Hybrid-Antriebsstrang (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Scheibensatz (20) koaxial zu der Abtriebsrotationsachse (17) angeordnet mit der Abtriebswelle (16) drehmomentübertragend verbunden ist, und der erste Scheibensatz (19) koaxial zu der ersten Rotationsachse (7) und der zweiten Rotationsachse (12) angeordnet mit der ersten Rotorwelle (6) und der zweiten Rotorwelle (11) drehmomentübertragend verbunden ist. Hier ist ein Hybrid-Antriebsstrang in einer in einem Hybridfahrzeug einsetzbaren kompakten und einfach montierbaren Konfiguration vorgeschlagen.

Description

Hvbrid-Antriebsstranq für ein Hvbridfahrzeuq
Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
eine erste und zweite Antriebsmaschine, welche jeweils als Elektromotor mit einem Stator, mit einem Rotor und mit einer Rotorwelle mit einer Rotationsachse ausgeführt ist;
eine dritte Antriebsmaschine, welche als Verbrennungskraftmaschine mit einer dritten Rotationsachse ausgeführt ist;
eine Abtriebswelle mit einer Abtriebsrotationsachse; und
ein variables Umschlingungsgetriebe mit einem ersten Scheibensatz und einem zweiten Scheibensatz, sodass ein Drehmoment zwischen den Antriebsmaschinen und der Abtriebswelle veränderbar übersetzend übertragbar ist,
wobei die drei Rotationsachsen parallel zu der Abtriebsrotationsachse angeordnet sind. Der Hybrid-Antriebsstrang ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Scheibensatz koaxial zu der Abtriebsrotationsachse angeordnet mit der Abtriebswelle drehmomentübertragend verbunden ist, und
der erste Scheibensatz koaxial zu der ersten Rotationsachse und der zweiten
Rotationsachse angeordnet mit der ersten Rotorwelle und der zweiten Rotorwelle drehmomentübertragend verbunden ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein
Hybridfahrzeug mit einem solchen Hybrid-Antriebsstrang.
Im Stand der Technik sind Hybrid-Antriebsstränge, beispielsweise eingesetzt in einem Hybridfahrzeug, bekannt, wobei ein solcher Hybrid-Antriebsstrang eine
Verbrennungskraftmaschine und zumindest eine elektrische Antriebsmaschine zum Abgeben eines Drehmoments, beispielsweise zum Vortrieb eines Hybridfahrzeugs, umfasst. Zumindest eine der elektrischen Antriebsmaschinen, meist beide von zweien, ist zudem als Generator eingerichtet, beispielsweise zur Rekuperation von
Bremsenergie eines Hybridfahrzeugs und/oder zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels der Verbrennungskraftmaschine in einem sogenannten Range-Extender. Problematisch ist in vielen Anwendungsfällen, dass der Bauraum in einem dafür vorgesehenen Motorraum eines Hybridfahrzeugs begrenzt ist, weil dieser
beispielsweise konventionell, also für eine Verbrennungskraftmaschine als einzige Antriebsmaschine, ausgeführt ist. 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 erste Rotationsachse, also die (theoretische) Achse der Drehmomentabgabe der ersten Antriebsmaschine, Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. Bei Bezug auf eine andere
Rotationsachse eine Abtriebsrotationsachse 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 den Antriebsmaschinen an die Abtriebswelle ausgegangen wird, obgleich optional oder dauerhaft auch ein umgekehrter Drehmomentfluss möglich ist.
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.
Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
eine erste Antriebsmaschine, welche als Elektromotor mit einem ersten Stator, mit einem ersten Rotor und mit einer ersten Rotorwelle mit einer ersten Rotationsachse ausgeführt ist;
eine zweite Antriebsmaschine, welche als Elektromotor mit einem zweiten Stator, mit einem zweiten Rotor und mit einer zweiten Rotorwelle mit einer zweiten
Rotationsachse ausgeführt ist;
eine dritte Antriebsmaschine, welche als Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle mit einer dritten Rotationsachse ausgeführt ist;
eine Abtriebswelle mit einer Abtriebsrotationsachse; und
ein variables Umschlingungsgetriebe mit einem ersten Scheibensatz und einem zweiten Scheibensatz, welche mittels eines Umschlingungsmittel derart miteinander verbunden sind, dass ein Drehmoment zwischen den Antriebsmaschinen und der Abtriebswelle veränderbar übersetzend übertragbar ist,
wobei die drei Rotationsachsen parallel zu der Abtriebsrotationsachse angeordnet sind.
Der Hybrid-Antriebsstrang ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Scheibensatz koaxial zu der Abtriebsrotationsachse angeordnet mit der Abtriebswelle drehmomentübertragend verbunden ist, und
der erste Scheibensatz koaxial zu der ersten Rotationsachse und der zweiten Rotationsachse angeordnet mit der ersten Rotorwelle und der zweiten Rotorwelle drehmomentübertragend verbunden ist
Bei dem hier vorgeschlagenen Hybrid-Antriebsstrang sind eine erste Antriebsmaschine, ausgeführt als Elektromotor oder Motorgenerator, bevorzugt als Generator zum
Erzeugen von elektrischer Energie (Range-Extender) und als Boost-Motor eingerichtet, eine zweite Antriebsmaschine, ausgeführt als Elektromotor oder Motorgenerator, bevorzugt zum Vortrieb eines Hybridfahrzeugs und zur Rekuperation eingerichtet, und eine dritte Antriebsmaschine, ausgeführt als Verbrennungskraftmaschine. Die
Antriebsmaschinen weisen jeweils eine Rotationsachse auf, um welche die jeweilige Welle zur Abgabe und/oder Aufnahme eines Drehmoments rotierbar ist. Bei den Elektromotoren ist jeweils ein Stator und ein Rotor zum Erzeugen eines Drehmoments, und bevorzugt zudem zum Erzeugen von elektrischer Energie in einem
Generatorbetrieb, eingerichtet. Bei der Verbrennungskraftmaschine ist zum Erzeugen eines Drehmoments eine Verbrennerwelle, beispielsweise eine Kurbelwelle,
vorgesehen.
Die Antriebsmaschinen sind mittels eines gemeinsamen Getriebes, umfassend ein variables Umschlingungsgetriebe, mit einer Abtriebswelle zum Abgeben, und bevorzugt auch Aufnehmen, eines Drehmoments um eine Abtriebsrotationsachse
drehmomentübertragend verbunden. In einem Hybridfahrzeug ist die Abtriebswelle beispielsweise mit zumindest einem Vortriebsrad, bevorzugt zwei Vortriebsrädern einer gemeinsamen Radachse, also beispielsweise der Vorderachse oder der Hinterachse, oder auch, bevorzugt zuschaltbar und abschaltbar, alle Räder in einem Allradantrieb (dauerhaft) drehmomentübertragend verbunden.
Im Weiteren wird das variable Umschlingungsgetriebe verkürzt nur als
Umschlingungsgetriebe bezeichnet. Dieses Umschlingungsgetriebe ist dazu
eingerichtet, ein Drehmoment von den oder hin zu den Antriebsmaschinen veränderbar zu übersetzen. Ein solches Umschlingungsgetriebe ist beispielsweise ein sogenanntes CVT [engl.: continuous variable transmission] mit einem auf Zug betriebenen
Umschlingungsmittel oder ein Schubkettentrieb mit einem auf Druck beziehungsweise Schub betriebenen Umschlingungsmittel als stufenlos schaltbares, also stufenlos variables, Übersetzungsgetriebe. Das Umschlingungsgetriebe umfasst hierfür einen ersten Scheibensatz und einen zweiten Scheibensatz. Jeder Scheibensatz umfasst zwei antagonistische Kegelscheiben, welche axial relativ zueinander bewegbar sind, sodass ein axialer Abstand zwischen den beiden Kegelscheiben veränderbar ist. Die Kegelscheiben sind zueinander rotatorisch fixiert. Auf den Scheibensätzen ist ein (gemeinsames) Umschlingungsmittel drehmomentübertragend aufgenommen, und das Umschlingungsmittel bildet zwischen den Scheibensätzen ein Lasttrum und ein
Leertrum, welche (nahezu) tangential zu den Scheibensätzen ausgerichtet sind. So ist ein Drehmoment von dem einen Scheibensatz auf den anderen Scheibensatz übertragbar. Wird der axiale Abstand zwischen den Kegelscheiben eines
Scheibensatzes verändert, so ändert sich der Durchmesser des Umschlingungskreises des Umschlingungsmittels und damit ist ein Übersetzungsverhältnis, bevorzugt kontinuierlich also stufenlos, veränderbar. Bevorzugt werden die Umschlingungskreise des Umschlingungsmittels, also die axialen Abstände der Scheibensätze aufeinander abgestimmt verändert, sodass der Umschlingungskreis des einen Scheibensatzes vergrößert wird, wenn der Umschlingungskreis des anderen Scheibensatzes verringert wird. Damit ist eine benötigte Umschlingungslänge des Umschlingungsmittels konstant gehalten und eine implizite Spannung des Umschlingungsmittels ohne zusätzliches Spannmittel dauerhaft im Betrieb vorhaltbar.
Als Eingangsseite des Umschlingungsgetriebes wird hier die Seite zur
Drehmomentaufnahme von den Antriebsmaschinen bezeichnet und als Ausgangsseite des Umschlingungsgetriebes wird die Seite zur Drehmomentabgabe des (übersetzten) Motormoments der Antriebsmaschinen an die Abtriebswelle bezeichnet. Dies schließt mitnichten aus, dass ein Drehmoment in umgekehrter Richtung verläuft, beispielsweise zur Rekuperation von der Abtriebswelle auf die erste und/oder zweite Antriebsmaschine (dann im Generatorbetrieb). Die Eingangsseite umfasst den ersten, also den eingangsseitigen, Scheibensatz. Die Ausgangsseite umfasst den zweiten, also den ausgangsseitigen, Scheibensatz.
Hier ist nun vorgeschlagen, dass die erste und zweite Rotationsachse parallel (und nicht kongruent) zu der Abtriebsrotationsachse angeordnet sind. In einer
Ausführungsform sind die erste und zweite, bevorzugt auch die dritte, Antriebsmaschine in einem Hybridfahrzeug quer zu der Längsachse, also der Haupt-Fahrtrichtung, des Hybridfahrzeugs angeordnet. Zwischen Vortriebsrädern und der Abtriebswelle ist somit kein (zusätzliches) Umlenkgetriebe vorgesehen. Zudem ist hier vorgeschlagen, dass das Umschlingungsgetriebe ohne weitere Zwischenelemente, wie beispielsweise eine Stirnradstufe mit Achsversatz oder ein Umlenkgetriebe, mittels des zweiten
Scheibensatzes unmittelbar mit der Abtriebswelle drehmomentübertragend verbunden ist. Ebenso ist vorgeschlagen, dass das Umschlingungsgetriebe ohne weitere
Zwischenelemente mittels des ersten Scheibensatzes unmittelbar mit der ersten und der zweiten Rotorwelle drehmomentübertragend verbunden ist. Damit ist ein Layout des Hybrid-Antriebsstrangs in einer sogenannten Zwei-Wellen-Konfiguration vorgeschlagen, bei welcher keine Zwischenwelle oder Zwischenachse zwischen der Abtriebswelle und den ersten und zweiten Rotorwellen vorgesehen ist. Damit ist ein sehr kompakter Aufbau des Hybrid-Antriebsstrangs erzielt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist der hier vorgeschlagene
Hybrid-Antriebsstrang zwischen der Abtriebswelle und der zweiten Rotorwelle keine Trennkupplung auf, sodass die zweite Rotorwelle dauerhaft, also untrennbar, drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle verbunden sind. In einer anderen Ausführungsform ist eine Trennkupplung, beispielsweise eine Formschlusskupplung, in der Verbindung zwischen der ersten Rotorwelle und/oder der zweiten Rotorwelle zu der Abtriebswelle vorgesehen, beispielsweise eine sogenannte Wedge Clutch wie beispielsweise aus der US 2015 / 027 840 A1 bekannt. Eine solche
Formschlusskupplung ist mit sehr geringer Bauraumforderung verfügbar und als Wedge Clutch bereits bei geringen Drehzahldifferenzen schaltbar. Die Verbrennerwelle, und bevorzugt die erste Rotorwelle, ist bevorzugt mittels einer Trennkupplung, besonders bevorzugt aus Komfortgründen mittels einer Reibkupplung, mittels des
Umschlingungsgetriebes lösbar mit der Abtriebswelle verbunden. Somit muss die erhebliche träge Masse der Verbrennungskraftmaschine nicht dauerhaft mitgeschleppt werden während rein elektrisch gefahren wird.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, dass die dritte Rotationsachse parallel versetzt zu den koaxial zueinander angeordneten anderen beiden Rotationsachsen angeordnet ist.
In dieser vorteilhaften Ausführungsform ist beispielsweise die dritte Rotationsachse nicht koaxial zu der ersten und zweiten Rotationsachse angeordnet. Der
Verbrenneranschluss beziehungsweise ein Schwungrad, beispielsweise eines
Zweimassenschwungrads (mit oder ohne Fliehkraftpendel), weisen bauartbedingt eine große radiale Ausdehnung auf. Diese stellt in einigen Ausführungsform eine
Begrenzende des Wellenabstands dar. Indem die dritte Rotationsachse, also die Verbrennerwelle, nicht koaxial zu den anderen beiden Rotationsachsen angeordnet ist, also parallel versetzt dazu angeordnet ist, ist eine Verringerung des Wellenabstandes zwischen den Rotationsachsen der ersten und zweiten Antriebsmaschine zu der Abtriebswelle ermöglicht. Der radiale Abstand zwischen der dritten Rotationsachse und der Abtriebswelle wird dabei (im Vergleich zu einer Ausführungsform mit einem
Verbrenneranschluss mit gleicher radialer Ausdehnung) konstant gehalten. Mit dem derart verkürzten Wellenabstand ist das Gesamtsystem komprimiert. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind (alternativ oder zusätzlich), bevorzugt bei gleichem Leistungsbereich und/oder gleichem maximalem Drehmoment, radial kleinere (erste und zweite) Antriebsmaschinen einsetzbar, sodass ein Wellenabstand weiter verringerbar ist.
In einer Ausführungsform ist ein Übersetzungsgetriebe und/oder ein Differential in axialer Überlappung mit dem Getriebeanschluss der Verbrennerwelle , also verbrennerseitig hinter einem Zweimassenschwungrad, angeordnet, und bevorzugt mit einer (im Vergleich zu einer Ausführungsform mit zu der ersten und zweiten
Rotationsachse koaxialer dritter Rotationsachse) vergrößerten radialen Ausdehnung ausgeführt.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, dass der zweite Scheibensatz in axialer Überlappung mit der ersten Antriebsmaschine und/oder der zweiten Antriebsmaschine angeordnet ist.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Getriebegehäuse des Umschlingungsgetriebes derart ausgeführt, dass sich der zweite Scheibensatz mit der ersten und/oder der zweiten Antriebsmaschine axial überlappen. In einer Ausführungsform ist das
Getriebegehäuse des Umschlingungsgetriebes mit einer entsprechend angepassten Form und/oder dünnen Wandung zum geschlossenen Einhausen des
Umschlingungsgetriebes ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist/sind die überlappende(n) Antriebsmaschine(n) in dem Getriebegehäuse des
Umschlingungsgetriebes mit eingehaust, also im Nassraum angeordnet. In einer Ausführungsform sind die erste Antriebsmaschine und die zweite Antriebsmaschine um die Breite des Umschlingungsmittels, zuzüglich eines notwendigen axialen Spiels und unter Umständen einen Betrag einer übersetzungsbedingten axialen Wanderung des Umschlingungsmittels, voneinander zu beabstanden. Der Hybrid-Antriebsstrang wird damit axial sehr kompakt beziehungsweise erlaubt den Einsatz axial langbauender (erster und/oder zweiter) Antriebsmaschine(n).
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, dass die Abtriebswelle mittels eines koaxial angeordneten
Planetengetriebes mit dem zweiten Scheibensatz drehmomentübertragend verbunden ist,
wobei bevorzugt das Planetengetriebe in axialer Überlappung mit der ersten Antriebsmaschine und/oder einem Verbrenneranschluss des ersten Scheibensatzes für die Verbrennerwelle angeordnet ist.
Hier ist ein (starres), bevorzugt drehzahl-untersetzendes, Getriebe zwischen der Abtriebswelle und dem zweiten Scheibensatz vorgesehen, nämlich als koaxial zu der Abtriebswelle angeordnetes Planetengetriebe. Mittels eines Planetengetriebes ist eine hohe Übersetzung (beziehungsweise Untersetzung) auf einem sehr geringen Bauraum, besonders aber nicht nur hinsichtlich des axialen Bauraums, ermöglicht. Das
Planetengetriebe ist einstufig oder mehrstufig und unter Umständen
drehrichtungsumkehrend ausgeführt.
In einer Ausführungsform ist das Planetengetriebe mit der ersten Antriebsmaschine und/oder mit dem Verbrenneranschluss teilweise oder (bevorzugt jeweils) vollständig axial überlappend angeordnet. Der Verbrenneranschluss ist ein Wellenanschluss zum Verbinden des ersten Scheibensatzes mit der Verbrennerwelle, also mit der
Getriebeeingangswelle verbunden. Der Verbrenneranschluss ist im Drehmomentverlauf vor oder hinter einer Trennkupplung hin zu der Verbrennerwelle angeordnet, sowie vor oder hinter einem Dämpfer, beispielsweise einem Zweimassenschwungrad.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die radiale Ausdehnung des
Planetengetriebes etwa gleich mit oder geringer als die radiale Ausdehnung des zweiten Scheibensatzes und/oder eines Differentials und/oder eines Gleichlaufgelenks der Abtriebswelle. Bevorzugt ist das Planetengetriebe lagerfrei ausgeführt, weist also keine separate Lageranordnung auf. Vielmehr ist eine Lagerung der Abtriebswelle und/oder des zweiten Scheibensatzes mitgenutzt. Gleichwohl sind in einer
Ausführungsform für die umlaufenden Räder des Planetengetriebes, beispielsweise der Planentenräder, jeweils Lager vorgesehen, beispielsweise Nadellager.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, dass die Abtriebswelle mittels eines koaxial angeordneten Differentials, bevorzugt eines Stirnraddifferentials, mit dem zweiten Scheibensatz
drehmomentübertragend verbunden ist,
wobei bevorzugt das Differential in axialer Überlappung mit einem Verbrenneranschluss des ersten Scheibensatzes für die Verbrennerwelle und/oder mit der Verbrennerwelle angeordnet ist.
In einer Fahrzeuganwendung des Hybrid-Antriebsstrangs ist es meist notwendig, ein Differential einzusetzen, um aufgrund des (axialen) Radabstands eine
drehmomentabfragegerechte Kurvenfahrt zu ermöglichen. Hier ist vorgeschlagen, dass ein solches Differential koaxial mit dem zweiten Scheibensatz, also mit der
Abtriebsrotationsachse, angeordnet ist.
Bevorzugt ist das Differential als Stirnraddifferential ausgeführt. Ein Stirnraddifferential, auch als Planetendifferential oder Planetenwälzdifferential bezeichnet, weist einen besonders geringen Bauraumbedarf auf. Zudem sind bei geringen Lagerlasten hohe Drehmomente übertragbar. Die maschinenseitige Aufnahmewelle beziehungsweise Aufnahmestufe des Stirnraddifferentials ist dabei bevorzugt drehmomentstarr mit dem zweiten Scheibensatz, also der Getriebeausgangswelle, verbunden. In einer
vorteilhaften Ausführungsform ist zudem in das Stirnraddifferential zumindest eine Untersetzungsstufe, beispielsweise das zuvor genannte Planetengetriebe, integriert, wobei bei geeigneter Auslegung ein äußerst geringer Bauraum erzielbar ist. Ein hohes Untersetzungsverhältnis ist beispielsweise bei hochdrehenden Antriebseinheiten mit geringem Drehmoment vorteilhaft.
Der (aufgrund der Einstückigkeit konventionell als Teil der Verbrennerwelle
verstandene) Abschnitt der Verbrennerwelle, welcher außerhalb des Motorgehäuses liegt, ist hier bevorzugt als Getriebeanschluss bezeichnet. Der Getriebeanschluss ist, beispielsweise mittels eines Zweimassenschwungrads und/oder einer Trennkupplung, drehmomentübertragend mit dem ersten Scheibensatz drehmomentübertragend verbunden. Die Verbrennerwelle ist nach vorliegender Definition bevorzugt einzig der Abschnitt der Verbrennerwelle innerhalb des Motorgehäuses der
Verbrennungskraftmaschine.
In einer Ausführungsform ist das Differential in axialer Überlappung mit dem
Verbrenneranschluss (vergleiche obige Erläuterung zu dem Verbrenneranschluss) vollständig axial überlappend angeordnet. In einer Ausführungsform ist das Differential in axialer Überlappung mit der Verbrennerwelle, beispielsweise der Kurbelwelle, also bevorzugt dem Abschnitt der Verbrennerwelle innerhalb des Motorgehäuses der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, wobei zwischen dem zweiten Scheibensatz und/oder dem drehzahl-untersetzenden Planetengetriebe (nach vorhergehend beschriebener Ausführungsform) axial derart beabstandet ist, dass eine Komponente mit großer radialer Ausdehnung der ersten Rotationsachse (und dritten Rotationsachse) zwischen dem Differential und dem Planetengetriebe beziehungsweise dem zweiten Scheibensatz anordbar ist.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, dass der Verbrenneranschluss mittels eines Zweimassenschwungrads mit der Verbrennerwelle drehmomentübertragend verbunden ist,
wobei bevorzugt das Zweimassenschwungrad in radialer Überlappung mit dem zweiten Scheibensatz angeordnet ist.
Bei dieser Ausführungsform ist ein geringer Wellenabstand zwischen der ersten und zweiten Rotationsachse erreichbar, indem eine axiale Lücke an der Abtriebswelle derart geschaffen ist, dass sich der zweite Scheibensatz, also zumindest eine der beiden (zweiten) Kegelscheiben, mit dem Zweimassenschwungrad überlappend angeordnet ist. Damit ist alternativ oder zusätzlich ein Zweimassenschwungrad mit großer radialer Ausdehnung und damit mit einer effizienteren Dämpfungsleistung einsetzbar. Alternativ ist der Durchmesser der ersten Antriebsmaschine und/oder der zweiten
Antriebsmaschine verringert, sodass damit (bei gleicher oder größerer Ausführungsform des Zweimassenschwungrads) eine weitere Verringerung des Wellenabstands erzielt ist.
In einer Ausführungsform ist zudem das Zweimassenschwungrad radial herausgerückt, indem ein Achsversatz (nach obiger Beschreibung) zwischen der dritten
Rotationsachse, auf welcher zumindest hier dann das Zweimassenschwungrad angeordnet ist, und der ersten (und zweiten) Rotationsachse vorgesehen ist.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, dass die Abtriebswelle zumindest ein Gleichlaufgelenk umfasst, wobei eines der Gleichlaufgelenke in axialer Überlappung mit der zweiten Antriebsmaschine und/oder eines der Gleichlaufgelenke in axialer Überlappung mit der Verbrennerwelle angeordnet ist.
In einer Kraftfahrzeuganwendung sind meist (bevorzugt voneinander unabhängig) federgedämpfte Vortriebsräder vorgesehen, also Vortriebsräder mit einer
Relativbeweglichkeit zu dem (Hybrid-) Antriebsstrang ausgeführt. Für eine gleichmäßige Drehmomentübertragung ist es daher vorteilhaft jeweils ein Gleichlaufgelenk, beispielsweise ein Tripodengelenk, vorzusehen. Diese sind möglichst abschließend in dem Hybrid-Antriebsstrang jeweils links und rechts hin zu dem jeweiligen Vortriebsrad angeordnet. Zugleich sind die Gleichlaufgelenke möglichst weit axial mittig angeordnet, sodass der abzubildende Winkel in der angetriebenen Achse, beispielsweise der Vorderachse eines Kraftfahrzeugs, möglichst gering ist.
Hier ist vorgeschlagen, dass das eine, beispielsweise das dem rechten Vortriebsrad zugeordnete, Gleichlaufgelenk in axialer Überlappung mit der zweiten
Antriebsmaschine angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist das andere,
entsprechend beispielsweise das dem linken Vortriebsrad zugeordnete,
Gleichlaufgelenk in axialer Überlappung mit der Verbrennerwelle, beispielsweise der Kurbelwelle, bevorzugt dem Abschnitt der Verbrennerwelle im Motorgehäuse der Verbrennungskraftmaschine (vergleiche obige Erläuterung), angeordnet ist.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, dass der erste Scheibensatz eine erste Wegscheibe und eine erste Festscheibe umfasst, wobei die erste Wegscheibe in axialer Überlappung mit der zweiten Antriebsmaschine angeordnet ist,
wobei bevorzugt die Wegscheibe und der zweite Rotor der zweiten Antriebsmaschine mittels eines gemeinsamen Radiallagers abgestützt sind.
Bei dieser Ausführungsform des Umschlingungsgetriebes ist der axiale Abstand der Kegelscheiben der Scheibensätze jeweils einzig mittels der axial bewegbaren
Wegscheiben einstellbar, während die Festscheiben axial fixiert sind bevorzugt sind die Wegscheiben und die Festscheiben der Scheibensätze zueinander über Kreuz angeordnet Daraus ergibt sich bei geringem Aufwand und hohem Wrkungsgrad des Umschlingungsgetriebes über die gesamte Übersetzungsspreizung eine geringe Schränkung des Umschlingungsmittels. Beispielsweise ist die erste Wegscheibe links des Umschlingungsmittels und die zweite Wegscheibe entsprechend beispielsweise rechts des Umschlingungsmittels und die Festscheiben jeweils gegenüber angeordnet. Bei einer solchen Anordnung über Kreuz ist bevorzugt die zweite Wegscheibe auf der Seite zu dem Umschlingungsmittel hin zu der Verbrennungskraftmaschine angeordnet, sodass das somit (bezogen auf die Abtriebswelle) festscheibenseitige Gleichlaufgelenk möglichst nah bei dem Umschlingungsmittel angeordnet ist, weil der axiale Bauraum einer Festscheibe deutlich geringer ist als einer Wegscheibe. Die
Verbrennungskraftmaschine ist meist etwa axial mittig angeordnet und das
(festscheibenseitige) Gleichlaufgelenk somit axial möglichst mittig angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform ist eine sehr kurze axiale Bauweise des
Hybrid-Antriebsstrangs erzielt, weil die erste Wegscheibe des ersten Scheibensatzes mit der zweiten Antriebsmaschine axial überlappend angeordnet ist. Der Druckzylinder bei einer hydrostatischen Ausführungsform des ersten Scheibensatzes ist damit radial innerhalb der zweiten Antriebsmaschine angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist bevorzugt die erste Antriebsmaschine bereits mit anderen Komponenten,
beispielsweise einer Trennkupplung für die Verbrennerwelle und/oder Messelektronik, in axialer Überlappung, also radial um diese Komponenten angeordnet.
Bei einer Ausführungsform ist alternativ oder zusätzlich eine sehr kurze axiale
Bauweise des Hybrid-Antriebsstrangs erzielt, weil die zweite Wegscheibe des zweiten Scheibensatzes mit der ersten Antriebsmaschine axial überlappend angeordnet ist.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs vorgeschlagen, dass die erste Antriebsmaschine als Hybridmodul mit integrierter Trennkupplung zum lösbaren Verbinden der Verbrennerwelle mit dem ersten
Scheibensatz ausgeführt ist,
wobei bevorzugt die Trennkupplung zum lösbaren Verbinden der ersten Rotorwelle mit dem ersten Scheibensatz ausgeführt ist,
wobei besonders bevorzugt die Trennkupplung eine Reibkupplung und/oder eine Formschlusskupplung umfasst.
Das hier vorgeschlagene Hybridmodul umfasst eine (erste) elektrische
Antriebsmaschine, welche zum Vortrieb eines Hybridfahrzeugs oder in einer anderen Anwendung zur Nutzung von einem Verbraucher (Drehmomentsenke) in dem
Hybrid-Antriebsstrang ein ausreichendes Drehmoment und entsprechende Drehzahlen bereitstellen kann. Ein Drehmoment ist beispielsweise dann ausreichend, wenn die (erste) elektrische Antriebsmaschine allein oder in Kombination mit einer weiteren Antriebsmaschine in der Lage ist, ein ausreichendes Drehmoment für den Verbraucher, beispielsweise beim Kraftfahrzeug für das zumindest eine Vortriebsrad, bereitzustellen. Beispielsweise ist das Hybridmodul also mit der (ersten) elektrischen Antriebsmaschine als alleiniger elektrischer Antrieb als Alternative zu der Verbrennungskraftmaschine oder als reiner Drehmoment-Booster parallel zu der zweiten (unter Umständen größeren also leistungsstärkeren und/oder drehmomentstärkeren) elektrischen
Antriebsmaschine eingerichtet. Als Drehmoment-Booster unterstützt die erste elektrische Antriebsmaschine des Hybridmoduls die Drehmomentabgabe der
Verbrennungskraftmaschine oder auch (einzig) der zweiten (großen) elektrischen Antriebsmaschine.
Im Einsatz des Hybridmoduls in dem Hybrid-Antriebsstrang ist mittels des
Verbrenneranschlusses die Verbrennungskraftmaschine drehmomentübertragend verbunden. Der Verbrenneranschluss ist beispielsweise als Wellenflansch für eine (beispielsweise stoßseitig verbundene) Wellenflanschverbindung oder als Aufnahme einer Steckverzahnung ausgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise die Verbrennerwelle bildet einen korrespondierenden Getriebeanschluss aus. Bei einem rein elektrischen Betrieb, beispielsweise rein elektrischen Fahren eines
Hybridfahrzeugs, ist die Verbrennungskraftmaschine aus dem Getriebestrang ausgekoppelt und hierfür abschaltbar, sodass die Verbrennungskraftmaschine keinen (Brennstoff-) Verbrauch aufweist.
Dafür ist eine Trennkupplung, beispielsweise eine Reibkupplung und/oder eine
Formschlusskupplung (beispielsweise als Zusatzkupplung erst bei hohen
Drehmomenten schließend zu der Reibkupplung parallel geschaltet) vorgesehen, über welche die Verbrennerwelle aktiv trennbar drehmomentübertragend mit der
Getriebeeingangswelle, also dem ersten Scheibensatz, verbunden ist. Die
Trennkupplung unterbindet also eine Drehmomentübertragung zwischen der
Verbrennerwelle und dem Umschlingungsgetriebe, wenn die Trennkupplung geöffnet ist. Im geöffneten, also getrennten, Zustand wird in einer Ausführungsform noch ein Schleppmoment übertragen, wobei das Schleppmoment bei richtiger Auslegung in einem Hybridfahrzeug nicht ausreicht, um das Hybridfahrzeug zu bewegen. Im geschlossenen, also drehmomentübertragenden, Zustand der Trennkupplung hingegen ist ein Drehmoment gemäß deren auslegungsgemäß maximal übertragbaren Drehmoment (beispielsweise Reibmoment) von der Verbrennerwelle auf das Umschlingungsgetriebe und umgekehrt übertragbar.
Die erste elektrische Antriebsmaschine ist in einer Ausführungsform aus Sicht von der Verbrennerwelle hin zu dem Umschlingungsgetriebe (oftmals die
Hauptdrehmomentflussrichtung) der Trennkupplung nachgeschaltet, sodass in einer (optionalen) Ausführungsform ohne weitere Trennkupplung die erste elektrische
Antriebsmaschine mit dem ersten Scheibensatz dauerhaft, also untrennbar, und mit der Verbrennerwelle trennbar drehmomentübertragend verbunden ist. Der erste Rotor der ersten elektrischen Antriebsmaschine rotiert bei einem Betriebszustand, in welchem kein Drehmoment von der ersten elektrischen Antriebsmaschine zugegeben wird, dauerhaft mit dem ersten Scheibensatz mit.
Die erste elektrische Antriebsmaschine ist in einer anderen Ausführungsform aus Sicht von der Verbrennerwelle hin zu dem Umschlingungsgetriebe (oftmals die
Hauptdrehmomentflussrichtung) der Trennkupplung vorgeschaltet, sodass im
getrennten Zustand der Trennkupplung die erste elektrische Antriebsmaschine von der Verbrennerwelle im Generatorbetrieb zum Erzeugen von elektrischer Energie betreibbar ist, während unabhängig davon beispielsweise die zweite Antriebsmaschine mittels des Umschlingungsgetriebes ein Drehmoment an die Abtriebswelle abgibt.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Hybridfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend einen Hybrid-Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen
Beschreibung und zumindest ein Vortriebsrad zum Vortrieb des Hybridfahrzeugs, wobei das zumindest eine Vortriebsrad mit der Abtriebswelle drehmomentübertragend verbunden ist,
wobei bevorzugt die Abtriebswelle eine gelenkte Vorderachse des Hybridfahrzeugs bildet. Hybridfahrzeug mit einem Hybrid-Antriebsstrang weisen aufgrund der Vielzahl der einzelnen Antriebskomponenten einen sehr geringen Bauraum auf. Daher ist es besonders vorteilhaft, einen Hybrid-Antriebsstrang kleiner Baugröße beziehungsweise mit einer flexibel gestaltbaren Anordnung der Komponenten zu verwenden.
Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung, aber auch bei Personenkraftwagen der Oberklasse und Mittelklasse, bei welchen eine sehr hohe Reichweite in Verbindung mit einer hohen Leistung verlangt wird. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem
Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Der hier vorgeschlagene
Hybrid-Antriebsstrang ist kompakt gestaltbar und ist besonders flexibel hinsichtlich der Anordnung der Komponenten.
Der hier vorgeschlagene Hybrid-Antriebsstrang erfüllt alle Anforderungen an einen Voll-Hybrid oder einem Plug-in-Hybrid und weist zugleich ein sehr kompaktes Layout auf.
Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio. Bekannte Voll Hybride in der Kleinwagenklasse sind der BMW i3 oder der Toyota Yaris Hybrid.
Hybridwagen der Mittelklasse (nach US Definition: mid size car oder intermediate car) sind aktuell beispielsweise der BMW 330e iPerformance (Plug-in-Hybrid) und der Prius 1.8 VVT i. Hybridwagen der Oberklasse (nach US-Definition: full size car) sind aktuell beispielsweise der BMW 740e (Plug-in-Hybrid) und der Panamera Turbo S E Hybrid von Porsche.
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 : schematisch einen Hybrid-Antriebsstrang in Zwei-Wellen-Konfiguration;
Fig. 2: einen Ausschnitt eines schematisch dargestellten Hybrid-Antriebsstrangs mit radial überlappendem Zweimassenschwungrad;
Fig. 3: einen Ausschnitt eines schematisch dargestellten Hybrid-Antriebsstrangs mit Achsversatz; und
Fig. 4: ein Hybridfahrzeug mit Hybrid-Antriebsstrang.
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform eines Hybrid-Antriebsstrangs 1 mit einer ersten Rotationsachse 7, einer zweiten Rotationsachse 12 und einer dritten
Rotationsachse 15, welche hier alle koaxial zueinander angeordnet sind. Die
Abtriebsrotationsachse 17 ist parallel mit der ersten Rotationsachse 7, der zweiten Rotationsachse 12 und der dritten Rotationsachse 15 angeordnet. Um die dritte Rotationsachse 15 ist die Verbrennerwelle 14 rotierbar mittels des
Zweimassenschwungrads 26 gedämpft drehmomentübertragend mit der
Trennkupplung 35 verbunden. Die erste Antriebsmaschine 3 umfasst einen an dem Gehäuse 22 fixierten ersten Stator 4 und einen mit der ersten Rotorwelle 6
drehmomentübertragend verbundenen ersten Rotor 5. Die erste Rotorwelle 6 ist um die erste Rotationsachse 7 rotierbar. An der ersten Rotorwelle 6 ist eine Trennkupplung 35 (mit einer Membranfeder 42 zum Trennen einer Drehmomentübertragung) zwischen Verbrenneranschluss 24 und Umschlingungsgetriebe 18 vorgesehen. Um die zweite Rotationsachse 12, bildet die zweite Antriebsmaschine 8 fest fixiert, beispielsweise an dem Gehäuse 22 befestigten zweiten Stator 9 und einen mit einer zweiten
Rotorwelle 1 1 drehmomentübertragend verbundenen zweiten Rotor 10. Die zweite Rotorwelle 1 1 (hier ist der Übersichtlichkeit halber die Trägerscheibe bezeichnet, weil hier (optional) die zweite Rotorwelle 11 einstückig mit der Getriebeeingangswelle des ersten Scheibensatzes 19 gebildet ist) ist (hier optional dauerhaft)
drehmomentübertragend mit dem ersten Scheibensatz 19 des
Umschlingungsgetriebes 18 verbunden. Das Umschlingungsgetriebe 18 umfasst den um die erste Rotationsachse 7 und die zweite Rotationsachse 7 rotierbaren ersten Scheibensatz 19, mit einer mittels eines dritten Radiallagers 40 rotierbar gelagerten und axial fixierten ersten Festscheibe 31 und einer mittels eines ersten Radiallagers 33 rotierbar und auf der ersten Rotationsachse 7 verschiebbaren ersten Wegscheibe 29. Weiterhin umfasst das Umschlingungsgetriebe 18 einen zweiten Scheibensatz 20, welcher eine um die Abtriebsrotationsachse 17 und mittels eines vierten
Radiallagers 41 rotierbar gelagerte und axial fixierte zweite Festscheibe 32 und mittels eines zweiten Radiallagers 34 rotierbar gelagerte und axial verschiebbare zweite Wegscheibe 30 aufweist. Die beiden Scheibensätze 19,20 sind mittels eines
Umschlingungsmittels 21 variabel übersetzend drehmomentübertragend verbunden.
Die Abtriebswelle 16 ist unmittelbar mit dem zweiten Scheibensatz 20 verbunden und schließt sich an (optional) ein Planetengetriebe 23 und/oder ein Differential 25, beispielsweise ein Stirnraddifferential, an. Die Abtriebswelle 16 umfasst eine
Getriebeausgangswelle des Umschlingungsgetriebes 18 und bildet koaxial die
Verbindung zu einem Verbraucher. Die Abtriebswelle 16 bildet in einem
Hybridfahrzeug 2 (vergleiche Fig. 4) die Vortriebsachse, beispielsweise die
Vorderachse 38. bei beispielsweise einer Draufsicht beziehungsweise Ansicht von oben auf den Motorraum eines Hybridfahrzeugs 2 (vergleiche Fig. 4) in Haupt-Fahrtrichtung rechts des zweiten Scheibensatzes 20 und rechtes Gleichlaufgelenk 27 und linkes Gleichlaufgelenk 28. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist die erste Wegscheibe 29 in axialer
Überlappung mit der zweiten Antriebsmaschine 8 angeordnet und zudem bildet
(optional) das Rotorlager des zweiten Rotors 10 das (axial wirkenden) erste
Widerlager 33 für die erste Wegscheibe 29. bevorzugt als einziges weiteres
Rotationslager an der ersten bis dritten Rotationsachse 7,12,15 ist ein drittes
Radiallager 40 vorgesehen. Unabhängig davon ist der zweite Scheibensatz 20 mit einer Abtriebswelle 16 (dem Teil entsprechend der Getriebeausgangswelle des
Umschlingungsgetriebes 18) als Hohlwelle ausgeführt, durch welche hindurch (koaxial) der weitere Teil der Abtriebswelle 16, welcher das von dem Differential 25 aufgezweigte Drehmoment führt, geführt ist. Der zweite Scheibensatz 20 ist mittels eines zweiten Radiallagers 34, welches bevorzugt zudem zum Lagern des Planetengetriebes 23 eingerichtet ist, und eines vierten Radiallagers 41 rotierbar, beispielsweise in dem Gehäuse 22, abgestützt.
Der (axiale) Maschinenabstand 45 ist infolge der Anordnung der ersten Wegscheibe 29 radial innerhalb der zweiten Antriebsmaschine 8 besonders gering. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn das Umschlingungsgetriebe 18 wie dargestellt kein separates
Getriebegehäuse mit Zwischenwänden zu den Antriebsmaschinen 3,8 aufweist.
Zudem ist hier unabhängig von der vorhergehenden optionalen Ausführungsform der Wellenabstand 44 besonders gering, weil das Layout in einer
Zwei-Wellen-Konfiguration ausgeführt ist.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt eines schematisch dargestellten Hybrid-Antriebsstrangs 1 gezeigt, welcher im Übrigen mit einer Ausführungsform gemäß der Beschreibung, beispielsweise mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 , identisch ist und insoweit wird auf die dortige Beschreibung verwiesen. Hierbei ist der Wellenabstand 44 zwischen den maschinenseitigen Rotationsachsen 7,12, 15 und der Abtriebsrotationsachse 17 verringert und das Zweimassenschwungrad 26 überlappt radial mit dem zweiten Scheibensatz 20, hier (optional) angrenzend zwischen dem Planetengetriebe 23 und dem Differential 25 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist dazu das Differential 25 nach rechts verschoben, sodass für das Zweimassenschwungrad 26 eine axiale Lücke gebildet ist.
In Fig. 3 ist ein Ausschnitt eines schematisch dargestellten Hybrid-Antriebsstrangs 1 gezeigt, welcher im Übrigen mit einer Ausführungsform gemäß der Beschreibung, beispielsweise mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und/oder Fig. 2, identisch ist und insoweit wird auf die dortige Beschreibung verwiesen. Hierbei ist der Wellenabstand 44 (vergleiche Fig. 1 oder Fig. 2) zwischen den maschinenseitigen
Rotationsachsen 7,12, 15 und der Abtriebsrotationsachse 17 verringerbar, indem ein Achsversatz 43 zwischen der ersten Rotationsachse 7 und er dritten Rotationsachse 15 vorgesehen ist. Somit ist eine Kollision von dem Zweimassenschwungrad 26 mit der Abtriebswelle 16 beziehungsweise dem Planetengetriebe 23 und/oder dem
Differential 25 (vergleiche Fig. 1 ) vermieden. Beispielsweise ist zwischen dem
Verbrenneranschluss 24 und dem Zweimassenschwungrad 26 eine Stirnradstufe mit einem (Drehzahl-) Übersetzungsverhältnis größer 1 vorgesehen, sodass die Drehzahl der Verbrennerwelle 14 an dem Verbrenneranschluss 24 auf das (höhere)
Drehzahl-Niveau der elektrischen Antriebsmaschinen 3,8 angehoben ist.
In Fig. 4 ist ein Hybridfahrzeug 2 mit einem Hybrid-Antriebsstrang 1 in einer
Front-Quer-Anordnung gezeigt. Die Rotationsachsen 7, 12,15 sind also quer zu der Längsachse 48 des Hybridfahrzeugs 2 und die Antriebsmaschinen 3,8,13 befinden sich in Haupt-Fahrtrichtung vor der Fahrerkabine 49 des Hybridfahrzeugs 2 zum Antreiben der Vorderachse 38. Die Abtriebswelle 16 des Hybrid-Antriebsstrangs 1 ist mittels des Differentials 25, welches bedarfsgerecht ein Drehmoment zu einem linken
Vortriebsrad 36 und zu einem rechten Vortriebsrad 37 aufzweigt, mit den
Vortriebsrädern 36,37 drehmomentübertragend zum Übermitteln des Drehmoments zumindest einer der Antriebsmaschinen 3,8, 13 verbunden. Gemäß einer optionalen Ausführungsform ist die Hinterachse 39, also auch das linke Hinterrad 46 und das rechte Hinterrad 47 zum Vortrieb des Hybridfahrzeugs 2 zuschaltbar oder dauerhaft (einzig oder zusätzlich) für den Vortrieb des Hybridfahrzeugs 2 nutzbar.
Hier ist ein Hybrid-Antriebsstrang in einer in einem Hybridfahrzeug einsetzbaren kompakten und einfach montierbaren Konfiguration vorgeschlagen.
Bezuqszeichenliste Hybrid-Antriebsstrang 29 erste Wegscheibe Hybridfahrzeug 30 zweite Wegscheibe erste Antriebsmaschine 31 erste Festscheibe erster Stator 32 zweite Festscheibe erster Rotor 33 erstes Radiallager erste Rotorwelle 34 zweites Radiallager erste Rotationsachse 35 Trennkupplung zweite Antriebsmaschine 36 linkes Vortriebsrad zweiter Stator 37 rechtes Vortriebsrad zweiter Rotor 38 Vorderachse zweite Rotorwelle 39 Hinterachse zweite Rotationsachse 40 drittes Radiallager dritte Antriebsmaschine 41 viertes Radiallager Verbrennerwelle 42 Membranfeder dritte Rotationsachse 43 Achsversatz Abtriebswelle 44 Wellenabstand Abtriebsrotationsachse 45 Maschinenabstand variables Umschlingungsgetriebe 46 linkes Hinterrad erster Scheibensatz 47 rechtes Hinterrad zweiter Scheibensatz 48 Längsachse Umschlingungsmittel 49 Fahrerkabine Gehäuse
Planetengetriebe
Verbrenneranschluss
Differential
Zweimassenschwungrad
linkes Gleichlaufgelenk
rechtes Gleichlaufgelenk

Claims

Patentansprüche
1. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) für ein Hybridfahrzeug (2), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
eine erste Antriebsmaschine (3), welche als Elektromotor mit einem ersten Stator (4), mit einem ersten Rotor (5) und mit einer ersten Rotorwelle (6) mit einer ersten Rotationsachse (7) ausgeführt ist;
eine zweite Antriebsmaschine (8), welche als Elektromotor mit einem zweiten Stator (9), mit einem zweiten Rotor (10) und mit einer zweiten Rotorwelle (1 1 ) mit einer zweiten Rotationsachse (12) ausgeführt ist;
eine dritte Antriebsmaschine (13), welche als Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle (14) mit einer dritten Rotationsachse (15) ausgeführt ist; eine Abtriebswelle (16) mit einer Abtriebsrotationsachse (17); und
ein variables Umschlingungsgetriebe (18) mit einem ersten Scheibensatz (19) und einem zweiten Scheibensatz (20), welche mittels eines
Umschlingungsmittel (21 ) derart miteinander verbunden sind, dass ein
Drehmoment zwischen den Antriebsmaschinen (3,8,13) und der Abtriebswelle (16) veränderbar übersetzend übertragbar ist,
wobei die drei Rotationsachsen (7,12, 15) parallel zu der
Abtriebsrotationsachse (17) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Scheibensatz (20) koaxial zu der Abtriebsrotationsachse (17) angeordnet mit der Abtriebswelle (16) drehmomentübertragend verbunden ist, und der erste Scheibensatz (19) koaxial zu der ersten Rotationsachse (7) und der zweiten Rotationsachse (12) angeordnet mit der ersten Rotorwelle (6) und der zweiten Rotorwelle (1 1 ) drehmomentübertragend verbunden ist.
2. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1 , wobei
die dritte Rotationsachse (15) parallel versetzt zu den koaxial zueinander angeordneten anderen beiden Rotationsachsen (7,12) angeordnet ist.
3. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, wobei
der zweite Scheibensatz (20) in axialer Überlappung mit der ersten
Antriebsmaschine (3) und/oder der zweiten Antriebsmaschine (8) angeordnet ist.
4. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle (16) mittels eines koaxial angeordneten Planetengetriebes (23) mit dem zweiten Scheibensatz (20) drehmomentübertragend verbunden ist, wobei bevorzugt das Planetengetriebe (23) in axialer Überlappung mit der ersten Antriebsmaschine (3) und/oder einem Verbrenneranschluss (24) des ersten Scheibensatzes (19) für die Verbrennerwelle (14) angeordnet ist.
5. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle (16) mittels eines koaxial angeordneten Differentials (25), bevorzugt eines Stirnraddifferentials, mit dem zweiten Scheibensatz (20) drehmomentübertragend verbunden ist,
wobei bevorzugt das Differential (25) in axialer Überlappung mit einem
Verbrenneranschluss (24) des ersten Scheibensatzes (19) für die
Verbrennerwelle (14) und/oder mit der Verbrennerwelle (14) angeordnet ist.
6. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbrenneranschluss (24) mittels eines Zweimassenschwungrads (26) mit der Verbrennerwelle (14) drehmomentübertragend verbunden ist,
wobei bevorzugt das Zweimassenschwungrad (26) in radialer Überlappung mit dem zweiten Scheibensatz (20) angeordnet ist.
7. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abtriebswelle (16) zumindest ein Gleichlaufgelenk (27,28) umfasst, wobei eines der Gleichlaufgelenke (28) in axialer Überlappung mit der zweiten Antriebsmaschine (8) und/oder eines der Gleichlaufgelenke (27) in axialer
Überlappung mit der Verbrennerwelle (14) angeordnet ist.
8. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Scheibensatz (19) eine erste Wegscheibe (29) und eine erste
Festscheibe (31 ) umfasst, wobei die erste Wegscheibe (29) in axialer Überlappung mit der zweiten Antriebsmaschine (8) angeordnet ist,
wobei bevorzugt die Wegscheibe (29) und der zweite Rotor (10) der zweiten Antriebsmaschine (8) mittels eines gemeinsamen Radiallagers (33) abgestützt sind.
9. Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Antriebsmaschine (3) als Hybridmodul mit integrierter
Trennkupplung (35) zum lösbaren Verbinden der Verbrennerwelle (14) mit dem ersten Scheibensatz (19) ausgeführt ist,
wobei bevorzugt die Trennkupplung (35) zum lösbaren Verbinden der ersten Rotorwelle (6) mit dem ersten Scheibensatz (19) ausgeführt ist,
wobei besonders bevorzugt die Trennkupplung (35) eine Reibkupplung und/oder eine Formschlusskupplung umfasst.
10. Hybridfahrzeug (2), aufweisend einen Hybrid-Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und zumindest ein Vortriebsrad (36,37) zum Vortrieb des Hybridfahrzeugs (2),
wobei das zumindest eine Vortriebsrad (36,37) mit der Abtriebswelle (16) drehmomentübertragend verbunden ist,
wobei bevorzugt die Abtriebswelle (16) eine gelenkte Vorderachse (38) des Hybridfahrzeugs (2) bildet.
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