AT511722B1

AT511722B1 - Antriebseinheit für ein hybridfahrzeug

Info

Publication number: AT511722B1
Application number: AT12812011A
Authority: AT
Inventors: Helmut Dipl Ing Melde-Tuczai; Stefan Lichtenegger; Martin Lichtenegger; Dieter Dipl Ing Fh Grillenberger; Thomas Brandl
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2011-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-02-15
Also published as: AT511722A4; WO2013034590A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (1) für ein Hybridfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine (ICE) und einem mit der Brennkraftmaschine (ICE) verbundenen Hybridgetriebe (HT) mit zumindest einer elektrischen Maschine (15), wobei insbesondere die Antriebswelle (25) der Brennkraftmaschine (ICE) über eine Trennkupplung (5) mit einer Hauptwelle (20) des Hybridgetriebes (HT) antriebsverbindbar ist, wobei zumindest ein Hilfsaggregat (23, 24) von einer der Brennkraftmaschine (ICE) abgewandten Stirnseite (26) des Hybridgetriebes (HT) direkt oder indirekt mit einer Hauptwelle (20) des Hybridgetriebes (HT) antriebsverbunden ist, und wobei ein Hilfsaggregat (23, 24) eine Kühlmittelpumpe (23) ist. Um eine ausreichende Wärmeabfuhl im Falle eines Stillstandes zu gewährleisten ist vorgesehen, dass in die Kühlmittelpumpe (23) ein elektrischer Motor integriert ist.

Description

österreichisches Patentamt AT 511 722 B1 2013-02-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine und einem mit der Brennkraftmaschine verbundenen Hybridgetriebe mit zumindest einer elektrischen Maschine, wobei insbesondere die Antriebswelle der Brennkraftmaschine über eine Trennkupplung mit einer Hauptwelle des Hybridgetriebes antriebsverbindbar ist, wobei zumindest ein Hilfsaggregat von einer der Brennkraftmaschine abgewandten Stirnseite des Hybridgetriebes direkt oder indirekt mit einer Hauptwelle des Hybridgetriebes antriebsverbunden ist, und wobei ein Hilfsaggregat eine Kühlmittelpumpe ist.

[0002] Es ist bekannt, Brennkraftmaschinen direkt mit Hybridgetrieben zu verbinden, wobei die Kurbelwelle über eine Trennkupplung mit der Hauptwelle des Hybridgetriebes verbunden ist.

[0003] Es ist weiters bekannt, Hilfsaggregate von der Getriebeseite anzutreiben, weil es bei Hybridgetrieben Betriebszustände gibt, in denen die Brennkraftmaschine nicht läuft, aber trotzdem ein Antrieb der Hilfsaggregate benötigt wird. Dieser Antrieb der Hilfsaggregate erfolgt üblicherweise über eine Zusatzwelle des Getriebes. Dies hat den Nachteil, dass zusätzlicher Bauraum zur Verfügung gestellt werden muss, und somit der Antriebsstrang relativ viel Platz in Anspruch nimmt. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich durch die Zusatzwelle die Anzahl der Einzelteile und weiters das Gewicht des Antriebsstranges erhöht.

[0004] Aus der WO 2010/116 818 A1 ist eine Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug bekannt, welche eine Brennkraftmaschine und ein mit der Brennkraftmaschine verbundenes Hybridgetriebe mit zumindest einer elektrischen Maschine aufweist. Die Antriebswelle der Brennkraftmaschine ist über eine Trennkupplung mit einer Hauptwelle des Hybridgetriebes antriebsverbindbar. An der der Brennkraftmaschine abgewandten Stirnseite des Hybridgetriebes ist eine Hauptwelle des Hybridgetriebes mit einem Hilfsaggregat antriebsverbunden.

[0005] Die EP 1 972 481 A1 beschreibt ein Hybridantriebssystem mit einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine, wobei die Brennkraftmaschine über eine Trennkupplung mit einer Hauptwelle des Hybridgetriebes antriebsverbindbar ist. An der der Brennkraftmaschine abgewandten Stirnseite des Hybridgetriebes ist die Hauptwelle des Hybridgetriebes mit einem Klimaanlagenkompressor antriebsverbunden.

[0006] Weiters ist aus der DE 100 36 504 A1 ein Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine, einer Elektromaschine und zumindest einem Nebenaggregat bekannt, wobei in die Antriebsscheibe für ein Nebenaggregat eine Kupplung integriert ist.

[0007] Aus keiner der genannten Veröffentlichungen geht hervor, dass in eine ein Hilfsaggregat ausbildende Kühlmittelpumpe ein elektrischer Motor integriert ist.

[0008] Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Antriebseinheit der eingangs genannten Art eine ausreichende Wärmeabfuhr von der Brennkraftmaschine im Falle deren Stillstandes zu gewährleisten. Gewicht, Teileanzahl und Bauraum sollen dabei möglichst gering bleiben.

[0009] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass in die Kühlmittelpumpe ein elektrischer Motor integriert ist. Dadurch kann im Falle eines Stillstandes der elektrischen Maschine deren Kühlung aufrecht erhalten werden, indem der integrierte Motor nur die Kühlmittelpumpe hilfsweise antreibt.

[0010] Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass die Hauptwelle des Hybridgetriebes achs-gleich mit der Antriebswelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Hauptwelle des Hybridgetriebes über eine Trennkupplung mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbar ist.

[0011] Auf der Hauptwelle kann dabei im Bereich der von der Brennkraftmaschine abgewandten Stirnseite des Hybridgetriebes eine Antriebsscheibe für ein Zugmittel, vorzugsweise einen Zahnriemen oder Keilriemen angeordnet ist, wobei zumindest ein Hilfsaggregat mit dem Zugmittel antriebsverbunden ist. 1 /6 österreichisches Patentamt AT511 722 B1 2013-02-15 [0012] In einer besonders kompakten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass in die Antriebsscheibe eine Trennkupplung integriert ist. Mit der Trennkupplung kann die Antriebsverbindung zwischen der Antriebswelle der Brennkraftmaschine und der Hauptwelle des Hybridgetriebes herdgestellt werden.

[0013] Die Hilfsaggregate können beispielsweise ein Kompressor einer Klimaanlage des Fahrzeuges und/oder eine Kühlmittelpumpe zur Kühlung der elektrischen Maschine sein.

[0014] Das Hybridgetriebe weist bevorzugt zumindest ein Planetengetriebe auf, dessen Sonnenrad mit der Hauptwelle über die Trennkupplung antriebsverbindbar ist, wobei auf zumindest eine Komponente des Planetengetriebes, vorzugsweise auf zumindest ein Hohlrad des Planetengetriebe, zumindest eine elektrische Maschine einwirkt.

[0015] Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Erfindung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit in einer Schrägansicht, Fig. 2 diese Antriebseinheit einem Längsschnitt, Fig. 3 und 4 das Hybridgetriebe der Antriebseinheit im Längsschnitt.

[0016] Die Fig. 1 und 2 zeigen die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 für ein Hybridfahrzeug, welche eine Brennkraftmaschine ICE und ein Hybridgetriebe HT aufweist.

[0017] Die Fig. 3 zeigt schematisch das Hybridgetriebe HT mit einer von der Antriebswelle 25 der Brennkraftmaschine ICE angetriebenen ersten Welle 2 und einer abtreibenden zweiten Welle 3, wobei zwischen erster und zweiter Welle 2, 3 ein Planetengetriebe 4 angeordnet ist.

[0018] Die Brennkraftmaschine ICE ist im Ausführungsbeispiel eine Hubkolbenmaschine. Selbstverständlich können aber auch andere Brennkraftmaschinen, beispielsweise eine Kreiskolbenmaschine eingesetzt werden.

[0019] Das Planetengetriebe 4 weist ein mit einer Hauptwelle 20 fest verbundenes Sonnenrad 6 auf, welche Hauptwelle mit der ersten Welle 2 über eine beispielsweise trockene erste Trennkupplung 5 verbindbar ist. Weiters weist das Planetengetriebe 4 erste Planetenräder 7 und zweite Planetenräder 8, welche drehbar auf einem Planetenträger 9 angeordnet sind, sowie ein erstes Hohlrad 10 und ein zweites Hohlrad 11 auf. Die Hauptwelle 20 mit dem Sonnenrad 6, der Planetenträger 9 und die beiden Hohlräder 10, 11 sind um eine zentrale Achse 12 drehbar gelagert. Die hohle Hauptwelle 20 ist koaxial zur ersten Welle 2 angeordnet.

[0020] Das erste Hohlrad 10 weist dabei einen kleineren Innendurchmesser di auf, als das zweite Hohlrad 11, dessen Durchmesser mit d2 bezeichnet ist. Die ersten Planetenräder 7 stehen jeweils mit dem Sonnenrad 6 und mit dem inneren ersten Hohlrad 10 im Zahneingriff. Die zweiten Planetenräder 8 wiederum stehen jeweils mit den ersten Planetenrädern 7 und dem äußeren zweiten Hohlrad 11 im Zahneingriff.

[0021] Das erste Hohlrad 10 kann über eine Bremse 13 festgehalten werden. Über eine zweite Kupplung 14 lässt sich eine Drehverbindung des zweiten Hohlrades 11 mit dem Planetenträger 9 hersteilen. Die Bremse 13 und die zweite Kupplung 14 sind bevorzugt nass ausgeführt.

[0022] Das zweite Hohlrad 11 kann weiters über eine elektrische Maschine 15 angetrieben werden. Im Beispiel ist dafür der Rotor 16 der elektrischen Maschine 15 fest mit dem zweiten Hohlrad 11 verbunden oder integral mit diesem ausgeführt. Diese elektrische Maschine 15 übernimmt die Funktion des Starters und der Lichtmaschine, sowie den Antrieb des Kompressors einer Klimaanlage wenn die Brennkraftmaschine ICM abgeschaltet ist.

[0023] Der Planetenträger 9 ist fest mit der die als Torsionswelle ausgebildeten ersten Welle 2 umgebenden Hohlwelle 17 verbunden, welche über eine nachgeschaltete Getriebezwischenstufe 18 und eine Getriebefinalstufe 19 oder ein Verteilergetriebe mit Antriebsrädern antriebsverbunden ist.

[0024] Fig. 4 zeigt das Hybridgetriebe HT in einer konstruktiven Ausführung im Längsschnitt. Wie deutlich ersichtlich ist, ist die Trennkupplung 5 zugleich als Antriebsscheibe 21 für ein Zugmittel 22, beispielsweise für einen Poly-V-Riemen, ausgebildet. Dieses im Bereich einer der Brennkraftmaschine ICE abgewandten Stirnseite 26 des Hybridgetriebes HT angeordnete Zug- 2/6

Claims

österreichisches Patentamt AT511 722 B1 2013-02-15 mittel 22 dient zum Antrieb von Hilfsaggregaten 23, 24, wie etwa einer Kühlmittelpumpe 23 und eines Kompressors 24 für eine nicht weiter dargestellte Klimaanlage. Die getriebeseitige Kühlmittelpumpe 23 für die Kühlung der elektrischen Maschine 11 wird im Zugmitteltrieb des Kompressors 24 im Dreieck angetrieben. Dadurch, dass der Antrieb direkt durch die Hauptwelle 20 des Hybridgetriebes HT erfolgt, können separate Zwischenwellen zum Antrieb der Hilfsaggregate 23, 24 entfallen. Weiters kann in die Kühlmittelpumpe 23 ein kleiner Elektromotor integriert sein. Im Falle der stillstehenden elektrischen Maschine 15 kann die Kühlung durch diesen in die Kühlmittelpumpe 23 integrierten Elektromotor aufrecht erhalten werden. [0025] Durch die Kombination aus Brennkraftmaschine ICE und elektrischer Maschine 15 im Hybridgetriebe HT ist eine kontinuierlicher Antrieb der Hilfsaggregate 23, 24 auch bei Stillstand der Brennkraftmaschine ICE möglich. Patentansprüche 1. Antriebseinheit (1) für ein Hybridfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine (ICE) und einem mit der Brennkraftmaschine (ICE) verbundenen Hybridgetriebe (HT) mit zumindest einer elektrischen Maschine (15), wobei insbesondere die Antriebswelle (25) der Brennkraftmaschine (ICE) über eine Trennkupplung (5) mit einer Hauptwelle (20) des Hybridgetriebes (HT) antriebsverbindbar ist, wobei zumindest ein Hilfsaggregat (23, 24) von einer der Brennkraftmaschine (ICE) abgewandten Stirnseite (26) des Hybridgetriebes (HT) direkt o-der indirekt mit einer Hauptwelle (20) des Hybridgetriebes (HT) antriebsverbunden ist, und wobei ein Hilfsaggregat (23, 24) eine Kühlmittelpumpe (23) ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kühlmittelpumpe (23) ein elektrischer Motor integriert ist.
2. Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptwelle (20) des Hybridgetriebes (HT) achsgleich mit der Antriebswelle (25) der Brennkraftmaschine (ICE) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Hauptwelle (20) des Hybridgetriebes (HT) über eine Trennkupplung (5) mit der Brennkraftmaschine (ICE) antriebsverbindbar ist.
3. Antriebseinheit (1) nach einem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Hauptwelle (20) im Bereich der von der Brennkraftmaschine (ICE) abgewandten Stirnseite (26) des Hybridgetriebes (HT) eine Antriebsscheibe (21) für ein Zugmittel (22), vorzugsweise einen Zahnriemen oder Keilriemen, angeordnet ist, wobei zumindest ein Hilfsaggregat (23, 24) mit dem Zugmittel (22) antriebsverbunden ist.
4. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hilfsaggregat (23, 24) ein Kompressor (24) ist.
5. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Antriebsscheibe (21) eine Trennkupplung (5) integriert ist.
6. Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgetriebe (HT) zumindest ein Planetengetriebe (4) aufweist, dessen Sonnenrad (6) mit der Hauptwelle (20) über die Trennkupplung (5) antriebsverbindbar ist, wobei auf zumindest eine Komponente des Planetengetriebes (4), vorzugsweise auf zumindest ein Hohlrad (10, 11) des Planetengetriebes (4), die elektrische Maschine (15) einwirkt. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 3/6