DE102021204562A1

DE102021204562A1 - Hybrid-Antriebstrang

Info

Publication number: DE102021204562A1
Application number: DE102021204562.6A
Authority: DE
Inventors: Manuel Mann
Original assignee: Magna PT BV and Co KG
Current assignee: Magna PT BV and Co KG
Priority date: 2021-05-05
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-11-10

Abstract

Es wird ein Hybrid-Antriebstrang (1) mit einem Verbrennungsmotor (10) und einer elektrischen Maschine (9) vorgeschlagen, die beide in ein Getriebe (2) eingreifen, wobei das Getriebe (2) vor oder hinter dem Verbrennungsmotor (10) in Fahrzeuglängsrichtung und parallel zum Verbrennungsmotor (10) angeordnet ist, wobei eine Getriebeeingangswelle (5) konzentrisch zu einem Differential (4), als Hohlwelle ausgeführt ist und eine mit einem Ausgang des Differentials drehfest verbundene Achsseitenwelle (20) umschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebstrang mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine, die beide in ein Getriebe eingreifen, wobei das Getriebe vor oder hinter dem Verbrennungsmotor in Fahrzeuglängsrichtung und parallel zum Verbrennungsmotor angeordnet ist.
Stand der Technik
Hybridantriebe mit zwei oder mehr verschiedenen Antriebsquellen können zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen im Fahrzeugverkehr beitragen. Um einen möglichst effektiven Betrieb des Hybridantriebs zu erreichen, werden Antriebsstrategien eingesetzt, die einen Elektroantrieb situationsbedingt flexibel nutzen, beispielsweise zum Anfahren, als alleinige Antriebsquelle im städtischen Kurzstreckenverkehr oder in einem Stop-and-Go-Betrieb, als zusätzliche Antriebsquelle bei erhöhten Leistungsanforderungen in einem Boostbetrieb, als Startergenerator zum schnellen Starten des Verbrennungsmotors sowie als Generator zur Stromerzeugung, oder zur Energierückgewinnung in einem Rekuperationsbetrieb. Der Verbrennungsmotor soll hingegen zumindest überwiegend in verbrauchs-, drehmoment- und drehzahlgünstigen Betriebspunkten bei hohem Wirkungsgrad betrieben werden.
Bei Hybridfahrzeugen sind Getriebe bekannt, welche neben einem Radsatz auch eine oder mehrere Elektromaschinen aufweisen. Das Getriebe ist dabei üblicherweise mehrgängig gestaltet, d. h. es sind mehrere unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse als Gänge zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle durch Betätigung entsprechender Schaltelemente schaltbar, wobei dies oft automatisch vollzogen wird. Je nach Anordnung der Schaltelemente handelt es sich bei diesen um Kupplungen oder auch um Bremsen. Das Getriebe wird dabei dazu genutzt, ein Zugkraftangebot einer Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges in Hinblick auf verschiedene Kriterien geeignet umzusetzen. Dabei werden die Gänge des Getriebes zumeist auch im Zusammenspiel mit der zumindest einen Elektromaschine zur Darstellung eines rein elektrischen Fahrens verwendet. Häufig kann die zumindest eine Elektromaschine außerdem im Getriebe zur Darstellung verschiedener Betriebsmodi auf unterschiedliche Weisen eingebunden werden.
Ein solches Getriebe ist beispielsweise aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2021 200 255 bekannt. Das Hybridgetriebe ist in Fahrtrichtung hinter einem Verbrennungsmotor angeordnet. Über einen Riemen oder eine Kette, also einer Anbindung, wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors auf eine erste Getriebewelle übertragen. Von dort kann Drehmoment auf eine zweite Getriebewelle übertragen werden, wobei die zweite Getriebewelle mit einer elektrischen Maschine über ein Planetengetriebe wirkverbunden ist. Ein Differential übergibt das resultierende Drehmoment an die angetriebenen Räder des Fahrzeugs. Die elektrische Maschine ist dabei in Fahrtrichtung hinter dem Verbrennungsmotors und parallel zu diesem verbaut.
Das Differential sitzt auf einer eigenen Achse, die in z-Achse des Fahrzeugs, also vertikal am tiefsten im Vergleich zu den weiteren Achsen der weiteren Wellen verläuft.
Der Bauraum im Bereich des Differentials und der von ihm ausgehenden Achsseitenwellen und oder Antriebswellen wird nicht genutzt. Dadurch verschlechtert sich die Situation vor allem für die elektrische Maschine und den Inverter. Zusätzlich ist die Beölungssituation schlecht, da die Getriebewellen über dem Differential angeordnet werden müssen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Hybrid-Getriebeanordnung zu schaffen, bei der die Beölungssituation verbessert ist und der verfügbare Bauraum für die elektrische Maschine und den Inverter größer ist.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Hybrid-Antriebstrang mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine, die beide in ein Getriebe eingreifen, dass wenigstens eine Getriebeeingangswelle und wenigstens eine Getriebeabtriebswelle umfasst, wobei das Getriebe vor oder hinter dem Verbrennungsmotor in Fahrzeuglängsrichtung und parallel zum Verbrennungsmotor angeordnet ist, wobei eine Getriebeeingangswelle konzentrisch zu einem Differential, als Hohlwelle ausgeführt angeordnet ist und eine mit einem Ausgang des Differentials drehfest verbundene Achsseitenwelle radial umschließt.
Es ist vorteilhaft, dass eine Getriebeeingangswelle mit Achsseitenwelle und konzentrisch angeordnetem Differential in einer untersten Ebene L1 in vertikaler Richtung, der z-Achse des Getriebes verbaut ist.
Es ist vorteilhaft, dass die Getriebeabtriebswelle vertikal in einer Ebene L2 oberhalb der Getriebeeingangswelle mit Achsseitenwelle verbaut ist.
Vorteilhafterweise weist die elektrische Maschine eine Rotorwelle auf, die in der Ebenen L3 vertikal oberhalb der Ebene L2 liegt.
Die vertikal übereinander angeordneten Wellen und Wellenkombinationen erlauben eine sehr kompakte Bauweise, die aber Raum für die elektrische Maschinen bereitstellt. Die Beölungssituation wird optimiert.
Die elektrische Maschine hat einen Bauraum, der sich entlang der Fahrzeugquerachse (y-Achse) oberhalb der Ebenen L2 und bis zur gesamten Länge des Getriebes erstreckt. Der aufgespannte Bauraum ist so lang wie es das Getriebe ist, so dass auch eine elektrische Maschine einer solchen Länge verbaut werden kann.
Durch die Erfindung können die Getriebewellen tiefer eingebaut und die Beölungssituation verbessert werden. Zudem wird das verfügbare Package für die E-Maschine und den Inverter größer.
Figurenliste

1a zeigt einen Antriebsstrang, wobei der Verbrennungsmotor in Fahrtrichtung gesehen vor dem Getriebe liegt,
1b zeigt einen Antriebsstrang, wobei der Verbrennungsmotor in Fahrtrichtung gesehen hinter dem Getriebe liegt,
2a zeigt einen aufgeklappten Getriebeschnitt bezogen auf die Fahrzeug-z-y-Ebene,
2b zeigt eine isometrische Ansicht des Hybrid-Antriebsstrangs.

Die 1a und 1b zeigen Ansichten von oben auf einen Antriebsstrang 1, wobei es kein Schnittbild einer Ebene ist, sondern die einzelnen Wellen in unterschiedlichen Schnittebenen der z-Achse liegen und aufgeklappt sind.
Die beiden Anordnungen unterscheiden sich lediglich darin, dass einmal ein Getriebe 2 vor und einmal nach einem Verbrennungsmotor 10 liegt. Das Getriebe 2 ist quer zur Fahrtrichtung, in y-Richtung, angeordnet.
Der Verbrennungsmotor ist über einen Kettentrieb 3 mit einer Getriebeeingangswelle 5 verbunden. Diese wiederum ist als Hohlwelle ausgeführt und konzentrisch zu einem Differential 4 angeordnet. Eine Achsseitenwelle 20, die mit nicht einer nicht näher dargestellten Antriebswelle 22 verbunden ist, ist als Vollwelle ausgeführt und innerhalb der Getriebeeingangswelle 5 angeordnet und mit dem Differential 4 verbunden.
Das Getriebe 2 umfasst eine Getriebeabtriebswelle 8, die das Differential 4 antreibt. Über das Differential wird das Drehmoment auf die in Fahrtrichtung (negative x-Achse) rechte Antriebswelle 22 und über die Achsseitenwelle 20 auf die in Fahrtrichtung (negative x-Achse) linke Antriebswelle 22 übertragen.
Eine elektrische Maschine 9 treibt ebenfalls in das Getriebe 2 ein.
Die räumliche Anordnung des Getriebes ist in den 2a und 2b dargestellt. Die 2a zeigt einen ausgeklappten Getriebeschnitt bezogen auf die y-z-Ebene des Fahrzeugs. Im Fahrzeug liegt die in z-Richtung am tiefsten liegende Welle auf der Ebene L1 die Achsseitenwelle 20 mit der Getriebeeingangswelle 5, die als Hohlwelle ausgestaltet ist.
Da für das Differenzial 4 keine weitere eigene Achse vorgesehen ist, sondern die Achsseitenwelle 20 als Innenwelle der Hohlwelle der Getriebeeingangswelle 5 verwendet wird, ist somit auch das Differenzial 4 an einem tiefen Punkt des Getriebes 2 angeordnet. Oberhalb der Ebene L1 ist die Getriebeabtriebswelle 8 angeordnet. Auf dieser Ebene L2 befindet sich ein Kupplungspaket 12 sowie Gangräder unterschiedlichen Gangstufe und Schaltvorrichtungen der Getriebeabtriebswelle 8. Die Ebene L3 kennzeichnet die Rotorachse 13 der elektrischen Maschine 9. Die elektrische Maschine 9 kann- zusammen mit einem Inverter 11- in dieser oberhalb der Getriebewellen angeordneten Baulage den gesamten, entlang der y-Achse vorhandene Bauraum oberhalb des Getriebes 2 nutzen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102021200255 [0004]

Claims

Hybrid-Antriebsstrang (1) mit einem Verbrennungsmotor (10) und wenigstens einer elektrischen Maschine (9), die beide in ein Getriebe (2) eingreifen, dass wenigstens eine Getriebeeingangswelle (5) und wenigstens eine Getriebeabtriebswelle (8) umfasst, wobei das Getriebe (2) vor oder hinter dem Verbrennungsmotor (10) in Fahrzeuglängsrichtung und parallel zum Verbrennungsmotor (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebeeingangswelle (5) konzentrisch zu einem Differential (4), als Hohlwelle ausgeführt angeordnet ist und eine mit einem Ausgang des Differentials drehfest verbundene Achsseitenwelle (20) radial umschließt.
Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebeeingangswelle (5) mit der Achsseitenwelle (20) und konzentrisch angeordnetem Differential (4) in einer untersten Ebene L1 in vertikaler Richtung (z-Achse) des Getriebes (2) angeordnet ist.
Hybrid-Antriebstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeabtriebswelle (8) vertikal in einer Ebene L2 oberhalb der Getriebeeingangswelle (5) mit der Achsseitenwelle (20) verbaut ist.
Hybrid-Antriebstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (9) eine Rotorwelle aufweist, die in der Ebenen L3 ober- halb der Ebenen L2 liegt.
Hybrid-Antriebstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine einen Bauraum, der sich entlang der Fahrzeugquerachse (y-Achse) oberhalb der Ebenen L2 und bis zur gesamten Länge (Ly) des Getriebes (2) erstreckt.