DE102022201878A1 - Detaillierte Getriebeanordnung - Google Patents

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Jens SABERI
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Abstract

Getriebeanordnung (1) in einem Hybrid-Antriebstrang mit einem Verbrennungsmotor und mit einer elektrischen Maschine (2) als Antrieb, wobei beide Antriebe in ein Dreiganggetriebe eingreifen, das wenigstens eine äußere und eine innere Eingangswelle (3, 4) und eine Abtriebswelle (5) umfasst, wobei auf der inneren Eingangswelle (4) folgenden Anordnung der Bauteile vorhanden ist beginnend von der Anbauseite der elektrischen Maschine (2):ein Kugellager (16a), eine Kupplung (K4b), eine zweite Eingangswelle (4) mit dem Radsatz (9), der aus den Zahnrädern (9b) und (9a) besteht und mit der elektrischen Maschine (2) in Verbindung steht, ein mit dem Planetenträger (7c) drehfest verbundenes Festrad (12b), das Planetengetriebe (7), eine Kupplung (K4a), und auf der ersten Eingangswelle (5) ein Festrad (14b), ein Kettentrieb (6), ein Festrad (13b) und ein Kugellager (16b),und auf der Abtriebswelle (5) beginnend von der Anbauseite der elektrischen Maschine (2) gesehen:ein Rollenlager (17), ein Losrad (12a), eine Kupplung (K2), ein Abtriebsrad (11), ein Losrad (14a), eine Kupplung (K1), ein Losrad (13a), ein Kugellager (16c).

Description

  • Detaillierte Getriebeanordnung
  • Die Erfindung betrifft eine detaillierte Getriebeanordnung mit Dreiganggetriebe für ein Hybridfahrzeug, an das eine elektrische und eine verbrennungsmotorische Antriebsmaschine angebunden 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.
  • Aus der noch nicht veröffentlichten DE 10 2021 204 562 ist ein sogenanntes Windschattengetriebe bekannt, das in einem Hybrid-Antriebstrang mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine verbaut wird. Beide Antriebe greifen in ein Getriebe ein, das 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 Aufgabe der Erfindung, eine Getriebeanordnung zu schaffen, bei der der verfügbare Bauraum für die elektrische Maschine und die Getriebeteile optimiert ist.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird gelöst mit einer Getriebeanordnung in einem Hybrid-Antriebstrang mit einem Verbrennungsmotor und mit einer elektrischen Maschine als Antrieb, wobei beide Antriebe in ein Dreiganggetriebe eingreifen, das wenigstens eine äußere und eine innere Eingangswelle und eine Abtriebswelle umfasst, wobei auf der inneren Eingangswelle folgende Anordnung der Bauteile vorhanden ist beginnend von der Anbauseite der elektrischen Maschine:
    • ein Kugellager 16a, innere Eingangswelle 4 beinhaltend einen mit einer elektrischen Maschine 2 in in wirkverbindung stehenden Zahnradsatz 9, eine Kupplung K4b, ein auf der inneren Eingangswelle 4 laufendes mit dem Planetenträger 7c drehfest verbundenes Festrad 12b, das Planetengetriebe 7, eine Kupplung K4a, und auf der äußeren Eingangswelle ein Festrad 14b, ein Kettentrieb 6, ein Festrad 13b und ein Kugellager 16b
    • und auf der Abtriebswelle beginnend von der Anbauseite der elektrischen Maschine gesehen:
      • ein Rollenlager 17, ein Losrad 12a, eine Kupplung K2, ein Abtriebsrad 11, ein Losrad 14a, eine Kupplung K1, ein Losrad 13a, ein Kugellager 16c.
  • Mit dieser Anordnung ist ein besonders kompakter Aufbau möglich.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt ein Schema der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung,
    • 2 zeigt ein weiteres Schema der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung
    • 2 zeigt einen CAD Darstellung der Getriebeanordnung,
    • 3 stellt Schnittebenen in er Getriebeanordnung heraus.
  • Die Getriebeanordnung 1 besteht aus einer elektrischen Maschine 2, einer Einbindung eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors über einen Kettentrieb 6, sowie einem Dreiganggetriebe. Die Getriebeanordnung 1 umfasst eine äußere Eingangswelle 3 sowie eine innere Eingangswelle 4, die sich koaxial in die äußere Eingangswelle 3 hinein erstreckt. Weiterhin ist eine Ausgangswelle 5, sowie eine Zusatzwelle 15 vorhanden. Die zweiteilige Eingangswelle, mit der äußeren Eingangswelle 3 und der inneren Eingangswelle 4, ist jeweilig an ihrem Ende über Kugellager 16a und 16b an einem nicht dargestellten Gehäuse gelagert. Von rechts nach links gesehen weist die innere Eingangswelle 4 nach dem Kugellager 16a einen Radsatz 9 auf, der aus den Zahnrädern 9b und 9a besteht und mit der elektrischen Maschine 2 in Verbindung steht. Anschließend ist eine Kupplung K4b verbaut und ein mit dem Planetenträger 7c drehfest verbundenes Festrad 12b für eine erste Gangstufe. In der Reihenfolge folgt dann ein Planetengetriebe 7 mit einem mit der inneren Antriebswelle 4 drehfest verbundenen Sonnenrad 7a, Planeten 7b, Planetenträger 7c und einem Hohlrad 7d. Eine weitere Kupplung K4a folgt dem Planetengetriebe 7. Als nächste Positionen folgen auf der äußeren Eingangswelle 3 ein Festrad 14b einer dritten Gangstufe, ein Kettentrieb 6 und ein Festrad 13b einer zweiten Gangstufe.
  • Erfindungsgemäß erstreckt sich auf der Ausgangswelle 5 an jeder der genannten Positionen der inneren Eingangswelle 3 und äußeren Eingangswelle 4 ein Bauelement des Getriebes, wenn man sich Schnittebenen E1 bis E5 vorstellt. Von rechts nach links gesehen befindet sich in der Position der Kupplung K4b ein Rollenlager 17 für die Ausgangswelle 5. Als nächstes ist das korrespondierende Losrad 12a für die erste Gangstufe verbaut, gefolgt von einer Kupplung K2, die genau an der Position des Planetengetriebes 7 verbaut ist. Entlang der Ausgangswelle 5 ist ein Abtriebsrad 11 verbaut mit einem Festrad 11a. Das Losrad 14a für die dritte Gangstufe folgt dem Abtriebsrad 11, gefolgt von einer weiteren Kupplung K1, die an der Stelle des Kettentriebs 6 verbaut ist. Als nächstes ist das Losrad 13a der zweiten Gangstufe verbaut, sowie ein weiteres Kugellager 16c. Betrachtet man in dem Schema senkrechte Ebenen E1 bis E5 erkennt man, dass in jeder Bauteilebene E1 bis E5 ein entsprechendes Bauteil auf Eingangs- und Ausgangswelle verbaut ist.
  • Die elektrische Maschine 2 sitzt koaxial zu einer Zusatzwelle 15 und treibt in einen Zwischenradsatz 8 über ein Zahnrad 8a ein. Das weiteres Zahnrad 8b des Zwischenradsatzes ist auf einer Zwischenwelle 10 gelagert. Auf der Zwischenwelle 10 folgt ein weiterer Radsatz 9, der über ein Zahnradpaar 9a und 9b die innere Eingangswelle 4 antreibt. Auch hier ist es so, dass der Radsatz 8 an der Position des Kugellagers 16a liegt.
  • Entlang der Zusatzwelle 15 von rechts nach links gesehen folgt eine Lageanordnung 19, sowie das Zahnrad 11 b des Antriebsrads 11. Ein weiteres Bauteil ist ein Differenzial 18 sowie eine weitere Lageranordnung 19.
  • Schon aus dem Schema der 1 erkennt man die dichte Packung der Bauteile wobei in jeder senkrechten Ebene auf Eingangs- und Ausgangswelle jeweils ein Bauteil vorhanden ist.
  • Die 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Getriebeanordnung 1 besteht aus einer elektrischen Maschine 2, einer Einbindung eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors über einen Kettentrieb 6, sowie einem Dreiganggetriebe. Die Getriebeanordnung 1 umfasst eine erste Eingangswelle 3, eine zweite Eingangswelle 4 sowie eine Planetenträgerwelle 20, die sich radial unterhalb der zweiten Eingangswelle 4 befindet und sich koaxial in die erste Eingangswelle 3 hinein erstreckt. Weiterhin ist eine Ausgangswelle 5, sowie eine Zusatzwelle 15 vorhanden. Die erste Eingangswelle 3 und die Planetenträgerwelle 20, sind an ihrem Ende über Kugellager 16a und 16b an einem nicht dargestellten Gehäuse gelagert. Von rechts nach links gesehen weist die Planetenträgerwelle 20 nach dem Kugellager 16a und der Kupplung K4b die zweite Eingangswelle 4 mit dem Radsatz 9 auf, der aus den Zahnrädern 9b und 9a besteht und mit der elektrischen Maschine 2 in Verbindung steht. Anschließend ist ein mit dem Planetenträger 7c drehfest verbundenes Festrad 12b für eine erste Gangstufe verbaut. In der Reihenfolge folgt dann ein Planetengetriebe 7 mit einem mit der zweiten Eingangswelle 4 drehfest verbundenen Sonnenrad 7a, Planeten 7b, Planetenträger 7c und einem Hohlrad 7d. Eine weitere Kupplung K4a folgt dem Planetengetriebe 7. Als nächste Positionen sind die erste Eingangswelle 3 mit einem Festrad 14b einer dritten Gangstufe, dem Kettentrieb 6 sowie einem Festrad 13b einer zweiten Gangstufe angeordnet.
  • 3 zeigt in einer CAD Darstellung die dichte Packung der Bauelemente sehr deutlich. Die Bauteilpaarungen, abgesehen von den Paarungen der Gangstufen mit jeweils einem Los- und Festrad sind dabei:
    • Kupplung K4b und Rollenlager 17 entlang der Ebenen E1
    • Planetengetriebe 7 und Kupplung K2 entlang der Ebenen E2
    • Kupplung K4a und Abtriebsrad 11 entlang der Ebenen E3
    • Kettentrieb 6 und Kupplung K 1 entlang der Ebenen E4
    • Kugellager 16b und Kugellager 16c entlang der Ebenen E5
  • 4 zeigt die Ebenen E1 bis E5 sowie eine weitere Ebene Z1, die Bauelementepaarungen zwischen der Zwischenachse 10 und der inneren Eingangswelle 4 zeigt.
  • Hier ist zu erkennen, dass entlang der Ebenen Z1 die Kugellager 16a der inneren Eingangswelle 4 und der Radsatz 8 an der Zwischenwelle 10 miteinander korrespondieren.
  • In der 4 sind die Ebenen, die eine funktionale Verbindung durch Radsätze darstellen nicht eingezeichnet.
  • Die Getriebeanordnung ist so aufgebaut, dass das Dreiganggetriebe vor oder hinter dem Verbrennungsmotor in Fahrzeuglängsrichtung und parallel zum Verbrennungsmotor angeordnet ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebesystem
    2
    Elektrische Maschine
    3
    Äußere / erste Eingangswelle
    4
    Innerer / zweite Eingangswelle
    5
    Ausgangswelle
    6
    Kettentrieb
    7
    Planetengetriebe
    7a
    Sonnenrad
    7b
    Planeten
    7c
    Planetenträger
    7d
    Hohlrad
    8
    Zwischenradsatz
    8a, 8B
    Räder des Radsatzes 8
    9
    Radsatz mit Zahnrädern 9a und 9b
    10
    Zwischenwelle
    11
    Abtriebsrad
    12a
    Losrad erste Gangstufe
    12b
    Festrad erste Gangstufe
    13a
    Losrad zweite Gangstufe
    13b
    Festrad zweite Gangstufe
    14a
    Losrad dritte Gangstufe
    14b
    Festrad dritte Gangstufe
    15
    Zusatzwelle
    16a, 16b, 16c
    Kugellager
    17
    Rollenlager
    18
    Differential
    19
    Lageranordnung
    20
    Planetenträgerwelle
    E1...E5, Z1,
    Ebenen
  • 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 102021200255 [0004]
    • DE 102021204562 [0007]

Claims (1)

  1. Getriebeanordnung (1) in einem Hybrid-Antriebstrang mit einem Verbrennungsmotor und mit einer elektrischen Maschine (2) als Antrieb, wobei beide Antriebe in ein Dreiganggetriebe eingreifen, das wenigstens eine äußere und eine innere Eingangswelle (3, 4) und eine Abtriebswelle (5) umfasst, wobei auf der inneren Eingangswelle (4) folgenden Anordnung der Bauteile vorhanden ist beginnend von der Anbauseite der elektrischen Maschine (2): ein Kugellager (16a), eine Kupplung (K4b), eine zweite Eingangswelle (4) mit dem Radsatz (9), der aus den Zahnrädern (9b) und (9a) besteht und mit der elektrischen Maschine (2) in Verbindung steht, ein mit dem Planetenträger (7c) drehfest verbundenes Festrad (12b), das Planetengetriebe (7), eine Kupplung (K4a), und auf der ersten Eingangswelle (5) ein Festrad (14b), ein Kettentrieb (6), ein Festrad (13b) und ein Kugellager (16b), und auf der Abtriebswelle (5) beginnend von der Anbauseite der elektrischen Maschine (2) gesehen: ein Rollenlager (17), ein Losrad (12a), eine Kupplung (K2), ein Abtriebsrad (11), ein Losrad (14a), eine Kupplung (K1), ein Losrad (13a), ein Kugellager (16c).
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102021204562A1 (de) 2021-05-05 2022-11-10 Magna Pt B.V. & Co. Kg Hybrid-Antriebstrang

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102021200255A1 (de) 2021-01-13 2022-07-14 Magna Pt B.V. & Co. Kg Hybridgetriebe-Antriebssystem
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