DE112018005296T5

DE112018005296T5 - Vorderradantrieb-Hybridisierung

Info

Publication number: DE112018005296T5
Application number: DE112018005296.6T
Authority: DE
Inventors: Christopher Shamie; Patrick Lindemann; Markus Steinberger; Paul Lindemann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-06-18
Also published as: US20200292040A1; US10677332B2; JP6884265B2; US11130398B2; US20190128393A1; US20190085961A1; CN111094795A; JP2020528525A; US10718414B2; WO2019060397A1; KR102636612B1; KR20200044850A

Abstract

Ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb enthält ein Mehrganggetriebe, ein Differenzial, einen Elektromotor und ein Planetengetriebe. Das Mehrganggetriebe enthält eine Antriebswelle mit einer ersten Achse. Das Differenzial enthält ein Gehäuse mit einer zweiten Achse, die gegenüber der ersten Achse radial versetzt ist. Der Elektromotor ist konzentrisch zu der zweiten Achse. Das Planetengetriebe verbindet das Mehrganggetriebe, das Differenzial und dem Elektromotor miteinander. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen enthält das Planetengetriebe ein drehfest mit dem Mehrganggetriebe verbundenes Sonnenrad, einen drehfest mit dem Differenzial verbundenen Planetenträger und ein drehfest mit dem Elektromotor verbundenes Hohlrad.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein eine Hybrideinheit und insbesondere eine Vorderradantrieb-Hybridisierung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Hybrideinheiten sind bekannt. Ein Beispiel ist in der an denselben Anmelder abgetretenen US-Patentschrift 9 022 890 mit dem Titel TRANSMISSION DEVICE, FOR EXAMPLE FOR AN ELECTRIC AXLE AND ELECTRIC AXLE COMPRISING THE TRANSMISSION DEVICE von Smetana et al. gezeigt, die hiermit durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist, als wäre sie hierin vollständig dargelegt.
KURZDARSTELLUNG
Beispielhafte Aspekte umfassen allgemein ein Hybridgetriebe für einen Vorderradantrieb, das ein Mehrganggetriebe, ein Differenzial, einen Elektromotor und ein Planetengetriebe enthält. Das Mehrganggetriebe enthält eine Antriebswelle mit einer ersten Achse. Das Differenzial enthält ein Gehäuse mit einer zweiten Achse, die gegenüber der ersten Achse radial versetzt ist. Der Elektromotor ist zu der zweiten Achse konzentrisch. Das Planetengetriebe verbindet das Mehrganggetriebe, das Differenzial und den Elektromotor miteinander. Gemäß einigen Ausführungsformen enthält das Planetengetriebe ein drehfest mit dem Mehrganggetriebe verbundenes Sonnenrad, einen drehfest mit dem Differenzial verbundenen Planetenträger und ein drehfest mit dem Elektromotor verbundenes Hohlrad.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat das Planetengetriebe einen sich durch den Planetenträger erstreckenden Stift und ein Planetenrad, das um den Stift drehbar und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad drehfest verbunden ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat das Hybridgetriebe eine Kette oder einen Riemen, der das Mehrganggetriebe drehfest mit dem Sonnenrad verbindet. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen hat das Hybridgetriebe eine erste Achswelle, die sich von dem Differenzial durch den Elektromotor erstreckt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat das Hybridgetriebe eine zweite Achswelle, die sich von dem Differenzial aus von dem Elektromotor weg erstreckt.
Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen hat das Differenzial ein Gehäuse. Das Planetengetriebe enthält ein drehfest mit dem Mehrganggetriebe verbundenes Sonnenrad, einen drehfest mit dem Differenzialgehäuse verbundenen Planetenträger und ein drehfest mit dem Elektromotor verbundenes Hohlrad. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat das Planetengetriebe einen sich durch den Planetenträger erstreckenden ersten Stift und ein Planetenrad, das um den ersten Stift drehbar und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad drehfest verbunden ist. Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen hat das Differenzial einen sich durch das Gehäuse erstreckenden zweiten Stift, ein erstes Paar um den zweiten Stift drehbarer Planetenräder und ein mit dem ersten Paar Planetenräder drehfest verbundenes zweites Paar Planetenräder. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat das Hybridgetriebe eine mit einem Planetenrad des zweiten Paars Planetenräder drehfest verbundene erste Achswelle und eine mit dem anderen Planetenrad des zweiten Paars Planetenräder drehfest verbundene zweite Achswelle. Die erste und/oder die zweite Achswelle erstrecken sich durch den Elektromotor.
Andere beispielhafte Aspekte umfassen allgemein ein Fahrzeugdifferenzial, das ein Planetengetriebe, ein Gehäuse, mindestens ein in dem Gehäuse angeordnetes Planetenrad, einen Elektromotor und eine erste Achswelle enthält. Das Planetengetriebe hat ein erstes Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Planetenträger, der eine Vielzahl Planeten enthält. Das Gehäuse ist an dem Planetenträger befestigt. Der Elektromotor hat eine an dem Hohlrad befestigten Abtrieb. Die erste Achswelle erstreckt sich von dem Planetenrad durch den Elektromotor. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist das Gehäuse axial zwischen dem Planetengetriebe und dem Elektromotor angeordnet.
Gemäß einigen beispielhaften Ausführungsformen hat das Fahrzeugdifferenzial eine Welle, die sich senkrecht zu der Achswelle durch das Gehäuse erstreckt. Bei dem mindestens einen Planetenrad handelt es sich um vier Planetenräder, ein erstes Paar der vier Planetenräder ist auf der Welle angeordnet, und ein drittes der vier Planetenräder ist drehfest mit dem ersten Paar der vier Planetenräder und der ersten Achswelle verbunden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat das Fahrzeugdifferenzial eine zweite Achswelle. Ein viertes der vier Planetenräder ist drehfest mit dem ersten Paar der vier Planetenräder und der zweiten Achswelle verbunden. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat das Fahrzeugdifferenzial ein Ritzel oder eine Rolle zum Übertragen eines Drehmoments zum Sonnenrad. Das Gehäuse ist auf einer ersten axialen Seite des Planetengetriebes und das Ritzel oder die Rolle auf einer zweiten axialen Seite des Planetengetriebes angeordnet, die der ersten axialen Seite entgegengesetzt ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform hat der Elektromotor ein Vorgelege, und ein Abtrieb des Vorgeleges ist an dem Hohlrad befestigt.
Figurenliste
Nunmehr werden in der folgenden detaillierten Beschreibung das Wesen und die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Figuren ausführlich beschrieben, wobei:

1 eine Querschnittsansicht eines Hybridgetriebes für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
2 eine Querschnittsansicht eines Hybridgetriebes für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
3 eine Querschnittsansicht eines Hybridgetriebes für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
4 eine Querschnittsansicht eines Hybridgetriebes für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist; und
5 eine schematische Ansicht eines Planetengetriebes ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Von vornherein sollte einsichtig sein, dass in verschiedenen Zeichnungsansichten vorkommende gleiche Zeichnungsnummern jeweils identische oder funktionell ähnliche Strukturelemente bezeichnen. Außerdem ist klar, dass diese Erfindung nicht nur auf die einzelnen hierin beschriebenen Ausführungsformen, Verfahrensweisen, Materialien und Modifikationen beschränkt ist und insofern natürlich variieren kann. Es ist auch klar, dass die hierin verwendeten Begriffe nur zum Beschreiben einzelner Aspekte dienen und nicht den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken sollen, der nur durch die beiliegenden Ansprüche eingeschränkt wird.
Sofern nicht anderweitig definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie dem Fachmann geläufig sind, an den sich diese Erfindung richtet. Zwar können zum Umsetzen oder Testen der Erfindung beliebige Verfahren, Einheiten oder Materialien verwendet werden, die den hierin beschriebenen ähnlich oder gleichwertig sind, jedoch werden nunmehr die folgenden beispielhaften Verfahren, Einheiten und Materialien beschrieben.
Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf 1. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Hybridgetriebes 100 für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb. Das Hybridgetriebe 100 enthält ein Mehrganggetriebe 102, einen Drehmomentwandler 104 und einen Elektromotor 106. Das Getriebe enthält eine Getriebepumpe 108 und eine Antriebswelle 110 mit einer Achse 112. Der Drehmomentwandler ist koaxial zur Achse 112. Der Drehmomentwandler 104 enthält eine Pumpennabe oder Laufradnabe 114, die drehfest mit der Getriebepumpe verbunden ist, und eine Abtriebsnabe 116, die drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Der Elektromotor ist radial gegenüber der Achse 112 versetzt und drehfest mit der Pumpennabe verbunden. Das Hybridgetriebe 100 enthält eine Kette oder einen Riemen 118, die die Getriebepumpe, die Pumpennabe und den Elektromotor drehfest miteinander verbinden.
Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf 2. 2 ist eine Querschnittsansicht eines Hybridgetriebes 200 für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb. Das Hybridgetriebe 200 enthält ein Mehrganggetriebe 202, einen Drehmomentwandler 204 und einen Elektromotor 206. Das Getriebe enthält eine Antriebswelle 208 mit einer Achse 212. Der Drehmomentwandler ist koaxial zur Achse 212. Der Drehmomentwandler 204 enthält eine Abtriebsnabe 214 und eine Kupplung, die die Abtriebsnabe mit der Antriebswelle verbindet. Der Elektromotor ist radial gegenüber der Achse 212 versetzt und drehfest mit der Antriebswelle verbunden.
Bei der Kupplung 216 kann es sich zum Beispiel um eine Klauenkupplung oder eine schaltbare Freilaufkupplung handeln. Die Kupplung 216 enthält eine (nicht gezeigte) Feder. Die Feder dient dazu, die Kupplung zu schließen und die Nabe und die Antriebswelle drehfest miteinander zu verbinden. Durch einen Hydraulikdruck vom Getriebe wird die Kupplung geöffnet, um die drehfeste Verbindung zwischen der Nabe und der Antriebswelle aufzuheben. Die Antriebswelle 208 enthält eine Bohrung 220, und der Hydraulikdruck wird durch die Bohrung auf die Kupplung ausgeübt. Das Hybridgetriebe 200 enthält einen Flansch 222, der drehfest mit der Antriebswelle und dem Elektromotor verbunden ist. Der Flansch ist axial zwischen dem Mehrganggetriebe und dem Drehmomentwandler angeordnet. Das Hybridgetriebe 200 enthält eine Kette oder einen Riemen 224, die den Flansch und den Elektromotor drehfest miteinander verbinden. Das Hybridgetriebe 200 enthält einen (nicht gezeigten) Kompressor für eine Klimaanlage, der radial gegenüber der Achse 212 versetzt und drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Das Mehrganggetriebe und der Elektromotor sind zumindest teilweise radial ausgerichtet. Das heißt, eine zu der Achse 212 senkrechte radiale Linie 226 verläuft durch das Mehrganggetriebe und den Elektromotor.
Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf 3. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Hybridgetriebes 300 für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb. Die Bezugsnummern 3XX entsprechen allgemein den Bezugsnummern 2XX in der obigen Beschreibung des Hybridgetriebes 200, sofern nicht im Folgenden anderes erwähnt ist. Das Mehrganggetriebe 302 enthält eine Kupplungsnabe 328, die drehfest mit der Antriebswelle und dem Elektromotor verbunden ist. Der Drehmomentwandler 304 ist an einem ersten axialen Ende des Mehrganggetriebes und die Kupplungsnabe 328 an einem dem ersten axialen Ende gegenüberliegenden zweiten axialen Ende des Mehrganggetriebes angeordnet. Das Hybridgetriebe 300 enthält eine Kette oder einen Riemen 330, die die Kupplungsnabe und den Elektromotor drehfest miteinander verbinden.
Die folgende Beschreibung nimmt Bezug auf die 4 bis 5. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Hybridgetriebes 400 für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb. 5 ist eine schematische Ansicht eines Planetengetriebes 408 des Hybridgetriebes 400. Das Hybridgetriebe 400 für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb enthält ein Mehrganggetriebe 402, ein Differenzial 404, einen Elektromotor 406 und ein Planetengetriebe 408. Das Mehrganggetriebe enthält eine Antriebswelle 410 mit einer Achse 412. Das Differenzial enthält ein Gehäuse 414 mit einer Achse 416, die gegenüber der Achse 412 radial versetzt ist. Der Elektromotor ist konzentrisch zur Achse 416. Das Planetengetriebe verbindet das Mehrganggetriebe, das Differenzial und den Elektromotor in der im Folgenden ausführlich beschriebenen Weise miteinander.
Das Planetengetriebe enthält ein Sonnenrad 418, das drehfest mit dem Mehrganggetriebe verbunden ist, einen drehfest mit dem Differenzial verbundenen Planetenträger 420 und ein drehfest mit dem Elektromotor verbundenes Hohlrad 422. Das Planetengetriebe enthält auch einen Stift 424, der sich durch den Planetenträger erstreckt, und ein Planetenrad 426, das um den Stift 424 drehbar und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad drehfest verbunden ist. Das Mehrganggetriebe ist durch eine Kette 428 drehfest mit dem Hohlrad verbunden. Zwar ist hier eine Kette gezeigt, jedoch sind auch andere Ausführungsformen möglich. Zum Beispiel können anstelle der Kette 428 ein Riemen, ein Keilrippenriemen, ein Zahnriemen oder Ähnliches verwendet werden.
Das Hybridgetriebe 400 enthält eine Achswelle 430, die sich vom Differenzial aus durch den Elektromotor erstreckt, und eine Achswelle 432, die sich vom Differenzial aus von dem Elektromotor weg erstreckt. Das Differenzial 404 enthält einen Stift 434, der sich durch das Gehäuse erstreckt, um den Stift 434 drehbare Planetenräder 436 und 438 und mit den Planetenrädern 436 und 438 drehfest verbundene Planetenräder 440 und 442. Eine Achswelle 430 ist drehfest mit dem Planetenrad 440 und eine Achswelle 432 drehfest mit dem Planetenrad 442 verbunden. Die Achswelle 432 erstreckt sich wie oben erwähnt durch den Elektromotor.
Das Differenzial 404 des Fahrzeugs enthält das Planetengetriebe 408, das Gehäuse 414, das Planetenrad 436, den Elektromotor 406 und die Achswelle 430. Das Planetengetriebe enthält das Hohlrad 422, das Sonnenrad 418 und den Planetenträger 420 mit Planetenrädern oder Planeten 426. Das Gehäuse 414 ist an dem Planetenträger befestigt. Das Planetenrad 440 ist in dem Gehäuse angeordnet. Der Elektromotor 406 hat einen am Hohlrad befestigten Abtrieb 444. Die Achswelle 430 erstreckt sich von dem Planetenrad durch den Elektromotor. Das Gehäuse ist axial zwischen dem Planetengetriebe und dem Elektromotor angeordnet. Eine Welle oder ein Stift 434 erstreckt sich senkrecht zu der Achswelle durch das Gehäuse. Die Planetenräder 436 und 438 sind auf der Welle 434 angeordnet. Das Planetenrad 444 ist drehfest mit den Planetenrädern 436 und 438 sowie der Achswelle 430 verbunden. Das Differenzial enthält die Achswelle 432. Das Planetenrad 442 ist drehfest mit den Planetenrädern 436 und 438 sowie der Achswelle 432 verbunden.
Das Differenzial 404 enthält ein Ritzel oder eine Rolle 446 zum Übertragen eines Drehmoments zum Sonnenrad. Das Gehäuse 414 ist an der axialen Seite 448 des Planetengetriebes angeordnet. Das Ritzel oder die Rolle ist an der axialen Seite 450 des Planetengetriebes angeordnet, die der axialen Seite 448 gegenüberliegt. Der Elektromotor 406 enthält ein Vorgelege 452, und der Abtrieb 454 des Vorgeleges ist an dem Hohlrad befestigt.
Zwar werden Planeten-Mehrganggetriebe gezeigt, jedoch sind auch andere Getriebe möglich. Zum Beispiel können Vorgelegewellen-Getriebe, stufenlose Automatikgetriebe, epizyklische Getriebe, Spezial-Hybridgetriebe oder andere Getriebetypen verwendet werden, die ebenfalls innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen sollen.
Dem Fachmann sind natürlich Änderungen und Modifikationen an den obigen Beispielen der Erfindung offensichtlich, ohne vom Wesensgehalt oder Schutzumfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen. Zwar wird die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle bevorzugte und/oder beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist klar, dass Varianten davon erstellt werden können, ohne vom Schutzumfang oder Wesensgehalt der beanspruchten Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

100: Hybridgetriebe
102: Mehrganggetriebe
104: Drehmomentwandler
106: Elektromotor
108: Getriebepumpe
110: Antriebswelle
112: Achse
114: Pumpennabe (Laufradnabe)
116: Abtriebsnabe
118: Kette (oder Riemen)
200: Hybridgetriebe
202: Mehrganggetriebe
204: Drehmomentwandler
206: Elektromotor
208: Antriebswelle
212: Achse
214: Abtriebsnabe
216: Kupplung
220: Bohrung
222: Flansch
224: Kette (oder Riemen)
226: Radiale Linie
300: Hybridgetriebe
302: Mehrganggetriebe
304: Drehmomentwandler
306: Elektromotor
314: Abtriebsnabe
316: Kupplung
320: Bohrung
326: Radiale Linie
328: Kupplungsnabe
330: Kette (oder Riemen)
400: Hybridgetriebe
402: Mehrganggetriebe
404: Differenzial
406: Elektromotor
408: Planetengetriebe
410: Antriebswelle
412: (erste) Achse
414: Gehäuse
416: (zweite) Achse
418: Sonnenrad
420: Planetenträger
422: Hohlrad
424: zweiter Stift (Planetenträger)
426: Planetenrad
428: Kette
430: (erste) Achswelle
432: (zweite) Achswelle
434: zweiter Stift (Differenzial)
436: Planetenrad (erstes Paar)
438: Planetenrad (erstes Paar)
440: Planetenrad (zweites Paar)
442: Planetenrad (zweites Paar)
444: Abtriebsseite des Elektromotors
446: Ritzel (oder Zahnkranz)
448: (erste) axiale Seite
450: (zweite) axiale Seite
452: Vorgelege
454: Abtriebsseite (Vorgelege)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9022890 [0002]

Claims

Hybridgetriebe für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb, wobei das Hybridgetriebe umfasst: ein Mehrganggetriebe, das eine Antriebswelle mit einer ersten Achse enthält; ein Differenzial, das ein Gehäuse mit einer gegenüber der ersten Achse radial versetzten zweiten Achse enthält; einen Elektromotor, der konzentrisch zu der zweiten Achse ist; und ein Planetengetriebe, das das Mehrganggetriebe, das Differenzial und den Elektromotor miteinander verbindet.
Hybridgetriebe nach Anspruch 1, wobei das Planetengetriebe umfasst: ein drehfest mit dem Mehrganggetriebe verbundenes Sonnenrad; einen drehfest mit dem Differenzial verbundenen Planetenträger; und ein drehfest mit dem Elektromotor verbundenes Hohlrad.
Hybridgetriebe nach Anspruch 2, das Planetengetriebe umfasst: einen sich durch den Planetenträger erstreckenden Stift; und ein Planetenrad, das um den Stift drehbar und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad drehfest verbunden ist.
Hybridgetriebe nach Anspruch 2, das ferner eine Kette oder einen Riemen umfasst, der das Mehrganggetriebe drehfest mit dem Sonnenrad verbindet.
Hybridgetriebe nach Anspruch 1, das ferner eine erste Achswelle umfasst, die sich von dem Differenzial durch den Elektromotor erstreckt.
Hybridgetriebe nach Anspruch 5, das ferner eine zweite Achswelle umfasst, die sich von dem Differenzial aus von dem Elektromotor weg erstreckt.
Hybridgetriebe nach Anspruch 1, wobei: das Differenzial ein Gehäuse umfasst; und das Planetengetriebe umfasst: ein drehfest mit dem Mehrganggetriebe verbundenes Sonnenrad; einen drehfest mit dem Gehäuse des Differenzials verbundenen Planetenträger; und ein drehfest mit dem Elektromotor verbundenes Hohlrad.
Hybridgetriebe nach Anspruch 7, wobei das Planetengetriebe umfasst: einen sich durch den Planetenträger erstreckenden ersten Stift; und ein Planetenrad, das um den ersten Stift drehbar und mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad drehfest verbunden ist.
Hybridgetriebe nach Anspruch 7, wobei das Differenzial umfasst: einen sich durch das Gehäuse erstreckenden zweiten Stift; ein erstes um den zweiten Stift drehbares Paar Planetenräder; und ein zweites Paar Planetenräder, das drehfest mit dem ersten Paar Planetenräder verbunden ist.
Hybridgetriebe nach Anspruch 9, das ferner umfasst: eine erste Achswelle, die drehfest mit einem ersten Planetenrad des zweiten Paars Planetenräder verbunden ist; und eine zweite Achswelle, die drehfest mit einem zweiten Planetenrad des zweiten Paars Planetenräder verbunden ist, wobei: sich die erste und/oder die zweite Achswelle durch den Elektromotor erstreckt.