DE102018221182A1

DE102018221182A1 - Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102018221182A1
Application number: DE102018221182.5A
Authority: DE
Inventors: Ingo Lippenberger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-10

Abstract

Es wird eine verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, umfassend einen Elektromotor mit einem Rotor (1) und einem Stator (2), eine Pumpe (3) mit einer Pumpenwelle (4) und ein Summierungsgetriebe (5) zur Übertragung des von einem Verbrennungsmotor (7) und dem Elektromotor zum Antrieb der Pumpe (3) bereitgestellten Momentes auf die Pumpenwelle (4), wobei der Rotor (1) hohlzylindrisch ausgeführt ist und die Pumpe (3) und das Summierungsgetriebe (5) zumindest teilweise im Hohlraum des Rotors (1) angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 197 50 675 C1 der Anmelderin ist eine Ölpumpe für Kraftfahrzeuggetriebe bekannt, mit einem Gehäuse, einem Pumpenrad, einem Hohlrad und einem Antrieb, bei der der Antrieb aus einem mit dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges verbundenen mechanischen Antriebsteil und aus einem mit dem Bordnetz des Kraftfahrzeugs verbundenen elektrischen Antriebsteil besteht. Hierbei kann das elektrische Antriebsteil aus einem im Hohlrad integrierten Käfigläufer und einer dieses Hohlrad umgebenden Statorwicklung bestehen.
Ferner geht aus der DE 10 2011 088 060 A1 der Anmelderin eine Pumpeinheit eines Fahrzeuggetriebes hervor, mit einer Pumpe und mit einem Hybridantrieb, wobei die Pumpe ein Pumpengehäuse und eine Pumpenwelle aufweist, wobei der Hybridantrieb einen Elektromotor sowie einen Antriebswellenanschluss an eine Antriebswelle aufweist und wobei der Elektromotor und der Antriebswellenanschluss mittels eines Planetenradsatzes mit der Pumpenwelle in einer die Pumpenwelle jeweils antreibenden mechanischen Wirkverbindung stehen. Bei der bekannten Pumpeneinheit ist vorgesehen, dass ein Stator des Elektromotors zumindest teilweise in das Pumpengehäuse integriert ist und dass ein Rotor des Elektromotors mechanisch fest mit einem Sonnenrad des Planetenradsatzes verbunden ist, wobei der Antriebswellenanschluss mechanisch fest mit einem Hohlrad des Planetenradsatzes verbunden ist und die Pumpenwelle mechanisch fest mit einem Planetenträger des Planetenradsatzes verbunden ist. Der Planetenradsatz und der Elektromotor sind hierbei axial betrachtet hintereinander angeordnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Automatgetriebes anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird eine verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Automatgetriebes vorgeschlagen, umfassend einen Elektromotor mit einem Rotor und einem Stator, eine Pumpe mit einer Pumpenwelle und ein Summierungsgetriebe zur Übertragung des von einem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor zum Antrieb der Pumpe bereitgestellten Momentes auf die Pumpenwelle, wobei der Rotor hohlzylindrisch ausgeführt ist und die Pumpe und das Summierungsgetriebe zumindest teilweise im Hohlraum des Rotors angeordnet sind.
Gemäß der Erfindung kann das Summierungsgetriebe als ein als Minus-Planetenradsatz ausgeführtes Planetengetriebe ausgeführt sein, umfassend ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad.
Die Pumpe kann im Rahmen einer off-axis Anordnung in Bezug auf den Antrieb des Getriebes achsversetzt angeordnet sein.
Hierbei kann gemäß der Erfindung das Hohlrad des Planetenradsatzes drehfest mit einem vom Verbrennungsmotor angetriebenen Bauteil verbunden sein, wobei der Rotor des Elektromotors durch das Sonnenrad gelagert ist und mit diesem drehfest verbunden ist und wobei die Pumpenwelle drehfest mit dem Planetenträger verbunden ist.
Alternativ kann das Hohlrad des Planetenradsatzes drehfest mit einem vom Verbrennungsmotor angetriebenen Bauteil verbunden sein, wobei der Rotor des Elektromotors durch den Planetenträger gelagert ist und mit diesem drehfest verbunden ist und wobei die Pumpenwelle drehfest mit dem Sonnenrad verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt der Antrieb der Pumpe über das Sonnenrad, so dass eine Übersetzung ins Schnelle erzielt wird, was in dem Vorteil resultiert, dass die Pumpe vom Verdrängungsvolumen her kleiner ausgelegt werden kann.
Ferner kann der Rotor des Elektromotors durch das Hohlrad gelagert und mit diesem drehfest verbunden sein, wobei die Pumpenwelle drehfest mit dem Planetenträger verbunden ist und wobei das Sonnenrad des Planetenradsatzes drehfest mit einem vom Verbrennungsmotor angetriebenen Bauteil verbunden ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Kraftübertragung über den Elektromotor und/oder den Verbrennungsmotor über Freiläufe gegen Rückdrehen gegen ein drehfestes Bauteil abgestützt werden. Ferner kann die Kraftübertragung über den Elektromotor und/oder den Verbrennungsmotor mittels Schaltelementen entkoppelt werden oder gegen Rückdrehen gegen ein drehfestes Bauteil geschaltet werden.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird eine Pumpeneinheit eines Getriebes eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt, welche axial betrachtet kompakt aufgebaut ist. Ferner entfallen durch die Lagerung des Rotors durch das Hohlrad, den Planetenträger oder das Sonnenrad des Planetenradsatzes Lagerbauteile.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Bauteile. Es zeigen:

1: Eine schematische Darstellung einer ersten Ausgestaltung einer Pumpeneinheit gemäß der Erfindung;
2: eine schematische Darstellung einer zweiten Ausgestaltung einer Pumpeneinheit gemäß der Erfindung; und
3: eine schematische Darstellung einer dritten Ausgestaltung einer Pumpeneinheit gemäß der Erfindung.

Im Rahmen der Figurenbeschreibung werden nur die erfindungsrelevanten Bauteile dargestellt, ausführlich beschrieben und erläutert.
Gemäß der Erfindung und bezugnehmend auf die beigefügten Figuren umfasst eine verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Automatgetriebes 6 eines Kraftfahrzeugs einen Elektromotor mit einem Rotor 1 und einem Stator 2, eine Pumpe 3 mit einer Pumpenwelle 4 und ein Summierungsgetriebe 5 zur Übertragung des von einem Verbrennungsmotor 7 und dem Elektromotor zum Antrieb der Pumpe 3 bereitgestellten Momentes auf die Pumpenwelle 4.
Gemäß der Erfindung ist der Rotor 1 hohlzylindrisch ausgeführt, wobei die Pumpe 3 und das Summierungsgetriebe 5 zumindest teilweise im Hohlraum des Rotors 1, d.h. radial innerhalb des Rotors 1 angeordnet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die Darstellung in den beigefügten Figuren vereinfacht ist und keine vollständige Konstruktion wiedergibt, so dass in dieser Darstellung der Rotor 1 und der Stator 2 des Elektromotors axial betrachtet kurz dimensioniert dargestellt sind. Die Pumpe 3, welche sich im Betrieb mit der Pumpenwelle 4 um eine Pumpenachse P dreht, ist in Bezug auf den Antrieb des Getriebes 6, welches um eine Getriebeachse G drehbar ist, achsversetzt angeordnet. Durch den Achsversatz zwischen Pumpenwelle P und Getriebewelle G wirkt sich vorteilhafterweise der axiale Raumbedarf der Pumpeneinheit nicht auf die Baulänge des Getriebes, bzw. Automatikgetriebes 6 aus.
Zwischen dem Verbrennungsmotor 7 und einem Abtrieb 8 am Getriebeausgang, welche beide um die Getriebeachse G drehbar sind, ist ein Stirngetriebe 12 zum Antrieb der Pumpe 3 und eine Getriebemechanik 14 angeordnet. Die Getriebemechanik 14 umfasst hierbei die Elemente, welche zur Darstellung der Übersetzungsstufen dienen und die im Momentenfluss liegen, wie beispielsweise die verschiedenen Planeten- oder Stirnradsätze.
Das Summierungsgetriebe 5 ist bei den gezeigten Beispielen als ein als Minus-Planetenradsatz ausgeführtes Planetengetriebe ausgeführt, umfassend ein Sonnenrad, einen Planetenträger und ein Hohlrad.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Rotor 1 des Elektromotors durch ein Hohlrad 111 des Planetenradsatzes 5 gelagert und mit diesem drehfest verbunden, wobei die Pumpenwelle 4 drehfest mit einem Planetenträger 110 verbunden ist und wobei ein Sonnenrad 109 des Planetenradsatzes 5 drehfest mit einem vom Verbrennungsmotor 7 über ein Stirnradgetriebe 12 oder alternativ über einen Kettentrieb angetriebenen Bauteil 13 verbunden ist. Mittels des Stirnradgetriebes 12 oder des Kettentriebs wird der Achsversatz ausgeglichen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung und bezugnehmend auf 2 ist ein Hohlrad 211 des Planetenradsatzes 5 drehfest mit einem vom Verbrennungsmotor 7 über ein Stirnradgetriebe 12 oder alternativ über einen Kettentrieb angetriebenen Bauteil 13 verbunden ist, wobei der Rotor 1 des Elektromotors durch ein Sonnenrad 209 gelagert ist und mit diesem drehfest verbunden ist, wobei die Pumpenwelle 4 drehfest mit einem Planetenträger 210 verbunden ist.
Bei dem in 3 gezeigten Beispiel ist ein Hohlrad 311 des Planetenradsatzes 5 drehfest mit einem vom Verbrennungsmotor 7 über ein Stirnradgetriebe 12 oder alternativ über einen Kettentrieb angetriebenen Bauteil 13 verbunden, wobei der Rotor 1 des Elektromotors durch einen Planetenträger 310 gelagert ist und mit diesem drehfest verbunden ist und wobei die Pumpenwelle 4 drehfest mit einem Sonnenrad 309 verbunden ist.
Dadurch, dass bei allen drei Beispielen der Rotor und ein Element des Planetenradsatzes eine gemeinsame Lagerung aufweisen, wird eine bauraumsparende und kostengünstige Anordnung geschaffen.
Bezugszeichenliste

1: Rotor
2: Stator
3: Pumpe
4: Pumpenwelle
5: Summierungsgetriebe
6: Getriebe
7: Verbrennungsmotor
8: Abtrieb des Getriebes 6
12: Stirnradgetriebe
13: vom Verbrennungsmotor angetriebenes Bauteil
14: Getriebemechanik
109: Sonnenrad
110: Planetenträger
111: Hohlrad
209: Sonnenrad
210: Planetenträger
211: Hohlrad
309: Sonnenrad
310: Planetenträger
311: Hohlrad
G: Getriebeachse
P: Pumpenachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19750675 C1 [0002]
DE 102011088060 A1 [0003]

Claims

Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Elektromotor mit einem Rotor (1) und einem Stator (2), eine Pumpe (3) mit einer Pumpenwelle (4) und ein Summierungsgetriebe (5) zur Übertragung des von einem Verbrennungsmotor (7) und dem Elektromotor zum Antrieb der Pumpe (3) bereitgestellten Momentes auf die Pumpenwelle (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) hohlzylindrisch ausgeführt ist und die Pumpe (3) und das Summierungsgetriebe (5) zumindest teilweise radial innerhalb des Rotors (1) angeordnet sind.
Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Summierungsgetriebe (5) als ein Planetengetriebe ausgeführt ist, umfassend ein Sonnenrad (109, 209, 309), einen Planetenträger (110, 210. 310) und ein Hohlrad (111, 211, 311).
Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (211) des Planetenradsatzes (5) drehfest mit einem vom Verbrennungsmotor (7) angetriebenen Bauteil (13) verbunden ist, wobei der Rotor (1) des Elektromotors durch das Sonnenrad (209) gelagert ist und mit diesem drehfest verbunden ist und wobei die Pumpenwelle (4) drehfest mit dem Planetenträger (210) verbunden ist.
Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (311) des Planetenradsatzes (5) drehfest mit einem vom Verbrennungsmotor (7) angetriebenen Bauteil (13) verbunden ist, wobei der Rotor (1) des Elektromotors durch den Planetenträger (310) gelagert ist und mit diesem drehfest verbunden ist und wobei die Pumpenwelle (4) drehfest mit dem Sonnenrad (309) verbunden ist.
Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) des Elektromotors durch das Hohlrad (111) gelagert und mit diesem drehfest verbunden ist, wobei die Pumpenwelle (4) drehfest mit dem Planetenträger (110) verbunden ist und wobei das Sonnenrad (109) des Planetenradsatzes (5) drehfest mit einem vom Verbrennungsmotor (9) angetriebenen Bauteil (13) verbunden ist.
Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs, nach einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (13) vom Verbrennungsmotor (7) über ein Stirnradgetriebe (12) oder einen Kettentrieb angetrieben wird.
Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (3) in Bezug auf den Antrieb des Getriebes (6) achsversetzt angeordnet ist.
Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung über den Elektromotor (1, 2) und/oder den Verbrennungsmotor (7) über Freiläufe gegen Rückdrehen gegen ein drehfestes Bauteil abstützbar ist.
Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs, nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragung über den Elektromotor (1, 2) und/oder den Verbrennungsmotor (7) mittels Schaltelementen entkoppelbar oder gegen Rückdrehen gegen ein drehfestes Bauteil schaltbar ist.
Verbrennungsmotorisch und elektrisch antreibbare Pumpeneinheit eines Getriebes (6) eines Kraftfahrzeugs, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Summierungsgetriebe (5) als ein als Minus-Planetenradsatz ausgeführtes Planetengetriebe ausgeführt ist.