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Patent Searching and Data


Title:
DRIVETRAIN FOR A HYBRID VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/149419
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive train for a hybrid vehicle, comprising a primary transmission shaft (1) for driving the driven wheels of the hybrid vehicle by a primary drive (2) of the hybrid vehicle, and an electric motor module, wherein the electric motor module comprises an electric motor (3) having a rotor shaft (4), wherein a torque of the rotor shaft (4) can be transmitted to the primary transmission shaft (1), wherein the rotor shaft (4) is arranged axially parallel to the primary transmission shaft (1) and wherein the rotor shaft (4) can be coupled to and decoupled from the primary transmission shaft (1) via a coupling device (5).

Inventors:
ALFERI-LAFER, Andreas (Hönigtal Schulstraße 54-2/DG, 8301 Kainbach bei Graz, 8301, AT)
HOFER, Gerhard (Sinnersdorf 16, 7423 Pinggau, 7423, AT)
HUBER, Konstantin (Kronesgasse 6/24, 8010 Graz, 8010, AT)
PRIX, Daniel (Steyrergasse 146/DG2, 8010 Graz, 8010, AT)
Application Number:
EP2018/084775
Publication Date:
August 08, 2019
Filing Date:
December 13, 2018
Export Citation:
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Assignee:
MAGNA POWERTRAIN GMBH & CO KG (Industriestraße 35, 8502 Lannach, 8502, AT)
International Classes:
B60K6/48; B60K17/02
Domestic Patent References:
WO2013113907A12013-08-08
Foreign References:
US20010022245A12001-09-20
FR2835301A12003-08-01
US20160272187A12016-09-22
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
ZANGGER, Bernd (Magna International Europe GmbH, PatentabteilungLiebenauer Hauptstrasse 317, 8041 Graz, 8041, AT)
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Claims:
Patentansprüche

1. Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, umfassend eine Hauptge triebewelle (1) zum Antreiben der angetriebenen Räder des Hybrid fahrzeugs durch einen Primärantrieb (2) des Hybridfahrzeugs, und ein Elektromotormodul, wobei das Elektromotormodul einen Elekt romotor (3) mit einer Rotorwelle (4) umfasst, wobei ein Drehmoment der Rotorwelle (4) auf die Hauptgetriebewelle ( 1 ) übertragbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rotor welle (4) achsparallel zur Hauptgetriebewelle ( 1 ) angeordnet ist und dass die Rotorwelle (4) von der Hauptgetriebewelle (1) über eine Kupplungseinrichtung (5) an- und abkoppelbar ist.

2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 ,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rotor welle (4) eine Rotorwellenverzahnung (6) aufweist zur Übertragung des Drehmoments der Rotorwelle (4) auf die Hauptgetriebewelle (1), wobei die Rotorwellenverzahnung (6) mit einem Übertragungs- Zahnrad (7) kämmt, wobei das Übertragungs-Zahnrad (7) über die Kupplungseinrichtung (5) wahlweise mit der Hauptgetriebewelle (1) drehfest verbindbar ist.

3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rotor welle (4) in einem Elektromotormodulgehäuse (8) gelagert ist.

4. Antriebsstrang nach Anspruch 2 und 3,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Rotor welle (4) im Elektromotormodulgehäuse (8) über zumindest zwei La ger (9) gelagert ist, wobei die Rotorwellenverzahnung (6) außerhalb der zumindest zwei Lager (9) angeordnet ist.

5. Antriebsstrang nach Anspruch 2 und Anspruch 3 oder 4,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Über tragungs-Zahnrad (7) im Elektromotormodulgehäuse (8) gelagert ist.

6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 3 bis 5,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Haupt getriebewelle (1) zusätzlich zu einer Lagerung in einem Hauptgetrie begehäuse im Elektromotormodulgehäuse (8) gelagert ist.

7. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupp lungseinrichtung (5) eine gegenüber einer Kupplungsaktuierung (10) drehbare Schaltmuffe (11) umfasst, wobei die Aktuierung der Kupp lungseinrichtung (5) durch die Kupplungsaktuierung (10) achsparal- lel zur Hauptgetriebewelle (1) erfolgt.

8. Antriebsstrang nach Anspruch 7,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die

Schaltmuffe (11) eine Innenverzahnung (12) aufweist und eine Au ßenverzahnung (13), wobei die Innenverzahnung (12) auf der

Hauptgetriebewelle ( 1 ) axial gleiten kann und die Außenverzahnung (13) im gekoppelten Zustand in eine Innenverzahnung (14) des Übertragungs-Zahnrads (7) eingreift.

9. Antriebsstrang nach Anspruch 7 oder 8,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Aktuie- rung der Kupplungseinrichtung (5) über einen Punktkontakt (15) oder eine Drehentkoppelung an der Schaltmuffe (11) erfolgt.

10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 7 bis 9,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kupp- lungsaktuierung (10) einen Magnetschalter (16) umfasst und einen Kipphebel ( 17) oder ein mit der Hauptgetriebewelle achsparalleles Schaltgestänge (18) oder eine Umlenkung (19).

Description:
Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridfahr zeug.

Stand der Technik

Hybridfahrzeuge weisen zwei Antriebe zur Fortbewegung des Fahrzeuges auf, nämlich einen Primäran trieb, meist einen Verbrennungsmotor, und zusätzlich einen zweiten Antriebsmotor, insbesondere einen Elektromotor.

Üblicherweise wird ein solcher Elektromotor dauerhaft mit dem Hauptan triebsstrang des Hybridfahrzeuges verbunden, der auch über den Primär antrieb, insbesondere den Verbrennungsmotor, antreibbar ist.

Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ist dann jedoch die übersetzte E- Maschine, also der Elektromotor, sehr hohen Drehzahlen ausgesetzt. Die Übersetzung ist dann so zu wählen, dass die E-Maschine die Fahrzeug maximalgeschwindigkeit verarbeiten kann. Bei niedrigen Geschwindigkei ten, beispielsweise bei Kolonnenverkehr, Stadtverkehr, Stop and Go- Verkehr, werden dann nur unzureichende Radmomente wegen der gerin gen Übersetzung bereitgestellt.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Antriebsstrang für ein Hybrid fahrzeug in dieser Hinsicht zu verbessern und insbesondere einen An- triebsstrang anzugeben, in welchem der Elektromotor so an den Antriebs strang angebunden ist, dass der Elektromotor seinem Kennfeld entspre chend für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten optimal übersetzen kann und bis zum Erreichen einer Maximaldrehzahl keine Schäden erleidet.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Antriebsstrang für ein Hybrid fahrzeug, umfassend eine Hauptgetriebewelle zum Antreiben der angetrie benen Räder des Hybridfahrzeugs durch einen Primärantrieb des Hybrid fahrzeugs, und ein Elektromotormodul, wobei das Elektromotormodul einen Elektromotor mit einer Rotorwelle umfasst, wobei ein Drehmoment der Rotorwelle auf die Hauptgetriebewelle übertragbar ist, wobei die Ro torwelle achsparallel zur Hauptgetriebewelle angeordnet ist und wobei die Rotorwelle von der Hauptgetriebewelle über eine Kupplungseinrichtung an- und abkoppelbar ist.

Erfindungsgemäß wird eine optimale Anordnung des Elektromotors und eine Anbindung des Elektromotors an den Triebstrang eines Hybridfahr zeuges angegeben, mit einer Kupplungseinrichtung die dazu eingerichtet ist, den Elektromotor vom Triebstrang trennen zu können.

Durch die schaltbare Anordnung kann die E-Maschine ihrem Kennfeld entsprechend für niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten optimal übersetzt und bis zum Erreichen der Maximaldrehzahl je nach Betriebsstrategie des Fahrzeuges wahlweise an- oder abgekoppelt werden.

Dabei weist die erfindungsgemäße Anordnung einen geringen Bauraum bedarf auf und ermöglicht eine ebenfalls platzsparende und kostengünsti ge koaxiale Aktuierung der Kupplungseinrichtung. Vorzugsweise weist die Rotorwelle eine Rotorwellenverzahnung auf, zur Übertragung des Drehmoments der Rotorwelle auf die Hauptgetriebewelle, wobei die Rotorwellenverzahnung mit einem Übertragungs-Zahnrad kämmt, wobei das Übertragungs-Zahnrad über die Kupplungseinrichtung wahlweise mit der Hauptgetriebewelle drehfest verbindbar und somit auch lösbar ist.

Die Rotorwellenverzahnung kann direkt an der Rotorwelle oder auch bei spielsweise als einstückiges oder drehfestes Zahnrad an der Rotorwelle ausgebildet sein.

Bevorzugt ist die Rotorwelle in einem Elektromotormodulgehäuse gelagert.

Besonders bevorzugt ist die Rotorwelle im Elektromotormodulgehäuse über zumindest zwei Lager gelagert, wobei die Rotorwellenverzahnung außerhalb der zumindest zwei Lager, also seitlich zu allen Lagern der Ro torwelle, angeordnet ist.

Vorzugsweise ist das Übertragungs-Zahnrad im Elektromotormodulge häuse gelagert. Der Begriff„Gehäuse“ inkludiert dabei auch einen Deckel des Gehäuses.

Bevorzugt ist die Hauptgetriebewelle zusätzlich zu einer Lagerung in ei nem Hauptgetriebegehäuse im Elektromotormodulgehäuse gelagert. Die Lagerung der Hauptgetriebewelle am Elektromotormodulgehäuse kann rechts oder links, also an beiden Seiten des Übertragungs-Zahnrads erfol- gen. Die Hauptgetriebewelle kann auch am Übertragungs-Zahnrad erfolgen, wobei das Übertragungs-Zahnrad selbst wieder am Elektromotormodulge häuse gelagert sein kann.

Vorzugsweise umfasst die Kupplungseinrichtung eine gegenüber einer Kupplungsaktuierung drehbare Schaltmuffe, wobei die Kupplungsaktuie- rung achsparallel zur Hauptgetriebewelle erfolgt.

Die Schaltmuffe weist bevorzugt eine Innenverzahnung auf und eine Au ßenverzahnung, wobei die Innenverzahnung auf der Hauptgetriebewelle axial gleiten kann und die Außenverzahnung im gekoppelten Zustand in eine Innenverzahnung des Übertragungs-Zahnrads eingreift.

Die Kupplungsaktuierung kann über einen Punktkontakt oder eine Dreh entkoppelung an der Schaltmuffe angreifen.

Insbesondere kann die Kupplungsaktuierung mittels eines Magnetschal ters erfolgen, wobei über einen Kipphebel oder ein mit der Hauptgetriebe welle achsparalleles Schaltgestänge oder eine Umlenkung der Kontakt mit der Schaltmuffe hergestellt wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen An triebsstrangs für ein Hybridfahrzeug. Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen An triebsstrangs für ein Hybridfahrzeug in einer zweiten Ausführungsform.

Fig. 3 ist eine seitliche Ansicht (links) und eine Vorderansicht

(rechts) einer Schaltmuffe für einen erfindungsgemä ßen Antriebsstrang.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer Kupplungseinrichtung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.

Fig. 5 ist eine Schnittansicht einer Kupplungsaktuierung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.

Fig. 6 ist eine Schnittansicht einer alternativen Kupplungs aktuierung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.

Fig. 7 ist eine Schnittansicht einer weiteren alternativen

Kupplungsaktuierung eines erfindungsgemäßen An triebsstrangs.

Fig. 8 ist eine schematische Darstellung eines Hybridfahr zeugs mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang von oben.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Antriebs sträng für ein Hybridfahrzeug ausschnittsweise dargestellt, insbesondere ist ein Elektromotormodul des Antriebsstrangs näher dargestellt. Der Antriebsstrang umfasst eine Hauptgetriebewelle 1 zum Antreiben der angetriebenen Räder des Hybrid fahrzeugs durch einen Verbrennungsmotor als Primärantrieb 2 des Hyb ridfahrzeugs (siehe Fig. 8), und ein Elektromotormodul. Die Anordnung des Elektromotormoduls im Antriebsstrang ist in Fig. 8 gut ersichtlich.

Die angetriebenen Räder können insbesondere die Vorderräder des Hyb ridfahrzeuges sein. Der Verbrennungsmotor kann längs im Fahrzeug ver baut sein.

Das Elektromotormodul umfasst einen Elektromotor 3 mit einer innenlie genden Rotorwelle 4. Die Rotorwelle 4 ist achsparallel zur Hauptgetriebe welle 1 angeordnet und in einem Elektromotormodulgehäuse 8 gelagert. Die Rotorwelle 4 ist im Elektromotormodulgehäuse 8 über zwei Lager 9 gelagert. Eine Rotorwellenverzahnung 6 der Rotorwelle 4 ist seitlich, au ßerhalb der beiden Lager 9, angeordnet (fliegende Lagerung).

Die Rotorwellenverzahnung 6 ist zur Übertragung des Drehmoments der Rotorwelle 4 auf die Hauptgetriebewelle 1 eingerichtet, wobei die Rotorwel lenverzahnung 6 mit einem Übertragungs-Zahnrad 7 kämmt. Das Über tragungs-Zahnrad 7 ist über eine Kupplungseinrichtung 5 wahlweise mit der Hauptgetriebewelle 1 drehfest verbindbar ist. Die Rotorwelle 4 ist da her von der Hauptgetriebewelle 1 über die Kupplungseinrichtung 5 an- und abkoppelbar. Die Kupplungseinrichtung 5 ermöglicht es die E- Maschine 3 im Bedarfsfall vom restlichen Triebstrang zu trennen.

Das Übertragungs-Zahnrad 7 ist im Elektromotormodulgehäuse 8 über Lager 20 gelagert. Diese Lagerung kann wahlweise auch in einem De ckelelement des Elektromotormodulgehäuses 8 erfolgen.

Die Hauptgetriebewelle 1 ist zusätzlich zu einer Lagerung in einem Haupt getriebegehäuse (nicht dargestellt) im Elektromotormodulgehäuse 8 am Lager 21 gelagert. Das Lager 21 kann an einer der beiden Seiten des Über tragungs-Zahnrads 7 angeordnet sein.

Die Ausführung der Fig. 2 unterscheidet sich durch eine von der Fig. 1 verschiedene Anordnung der Lager 20, 21. In Fig. 2 sind die Lager 20 zur Lagerung des Übertragungs-Zahnrads 7 an radial außen liegenden Flä chen des Übertragungs-Zahnrads 7 angeordnet, in Fig. 1 an radial innen liegenden Flächen des Übertragungs-Zahnrads 7. Eine zusätzliche Lage rung 21 der Hauptgetriebewelle 1 erfolgt in Fig. 2 gegenüber dem Übertra gungs-Zahnrad 7.

Die Kupplungseinrichtung 5 umfasst eine gegenüber einer Kupplungsak- tuierung 10 drehbare Schaltmuffe 1 1. Siehe hierzu auch die Fig. 3 bis Fig. 7. Die Kupplung zum Schalten des Kraftflusses erfordert eine Verbindung der rotierenden Schaltmuffe 1 1 und einer stehenden Aktuierung. In die sem Kontakt tritt eine Relativgeschwindigkeit auf, die sich aus der Dreh zahl und dem Radius am Kontakt zusammensetzt.

Die Aktuierung der Kupplungseinrichtung 5 durch die Kupplungsaktuie- rung 10 erfolgt achsparallel zur Hauptgetriebewelle 1.

Die Schaltmuffe 1 1 weist, wie in Fig. 4 gut ersichtlich, eine Innenverzah nung 12 auf und eine Außenverzahnung 13, wobei die Innenverzahnung 12 auf der Hauptgetriebewelle 1 axial gleiten kann und die Außenverzah nung 13 im gekoppelten Zustand in eine Innenverzahnung 14 des Über tragungs-Zahnrads 7 eingreift.

Die Aktuierung der Kupplungseinrichtung 5 erfolgt über einen Punktkon takt 15 im Zentrum der Schaltmuffe 1 1 oder über eine Drehentkoppelung an der Schaltmuffe 1 1. Die Kupplungsaktuierung 10 umfasst einen Magnetschalter 16 (Fig. 6 und 7) und als Kraftübertragungselement einen Kipphebel 17 (Fig. 5) oder ein mit der Hauptgetriebewelle 1 achsparalleles Schaltgestänge 18 (Fig. 6) oder eine Umlenkung 19 (Fig. 7).

In Fig. 3 ist eine Aktuierung der Schaltmuffe 1 1 mit einer Schaltgabel 22 zu sehen. Die Schaltgabel 22 ist an einer Schwenkachse 23 verschwenk- bar und greift seitlich über zwei Gleitelemente 24 an der Schaltmuffe 1 1 an, so dass die Schaltmuffe 1 1 bei Verschwenken der Schaltgabel 22 axial verschiebbar ist.

Durch Reduzierung des Gleitbahnradius auf null ergibt sich eine Gleit- bzw. Rollgeschwindigkeit von null. Die Aktuierung kann dann koaxial ohne Relativbewegung im Kontakt erfolgen.

In der in Fig. 4 gezeigten Ausführung weist die Schaltmuffe 1 1 eine Innen verzahnung 12 und eine Außenverzahnung 13 auf. Die Schaltmuffe 1 1 gleitet auf der Innenverzahnung 12 und greift im eingekuppelten Zustand mit der Außenverzahnung 13 in eine dementsprechende Innenverzahnung 14 an der Nabe.

Die Aktuierung kann koaxial in einem Punktkontakt 15 oder über eine Drehentkoppelung, zum Beispiel ein Axiallager erfolgen, beispielsweise an einem seitlichen Deckel 25 der Schaltmuffe 1 1.

Die koaxiale Aktuierung lässt sich durch einen Magnetschalter 16 mit verschiedenen Anlenkungen realisieren: mit einem Kipphebel 17 (Fig. 5), durch einen koaxialen Magnetschalter 16 mit Schaltgestänge 18 (Fig. 6), durch Verkippung des Magnetschalters 16 und eine Umlenkung 19, bei spielsweise mittels eines Keilgetriebes oder eines Umlenkhebels (Fig. 7).

Wie in Fig. 8 ersichtlich, ist die erfindungsgemäße Lösung insbesondere für eine Triebstrangarchitektur mit längs eingebautem Motor- Getriebe verband und Vorderradantrieb geeignet. Das Elektromotormodul bzw. Hybridmodul ist dabei mit der Vorderachse 26 des Hybridfahrzeugs ver bunden. Dabei ergeben sich kurze Wirkungsgradketten für Rekuperation und

Boostmodus. Es müssen keine zusätzlichen Schleppverluste für Getriebe, Achsgetriebe und Seitenwellen überwunden werden, da die Vorderachse 26 ohnehin permanent verbunden ist und mitdreht.

Bezugszeichenliste

1 Hauptgetriebewelle

2 Primärantrieb

3 Elektromotor

4 Rotorwelle

5 Kupplungseinrichtung

6 Rotorwelle

7 Übertragungs-Zahnrad

8 Elektromotormodulgehäuse

9 Lager

10 Kupplungsaktuierung

1 1 Schaltmuffe

12 Innenverzahnung der Schaltmuffe

13 Außenverzahnung der Schaltmuffe

14 Innenverzahnung des Übertragungs-Zahnrads

15 Punktkontakt

16 Magnetschalter

17 Kipphebel

18 Schaltgestänge

19 Umlenkung

20 Lager

21 Lager

22 Schaltgabel

23 Schwenkachse

24 Gleitelement

25 Deckel

26 Vorderachse