DE102021105000A1 - Hybridgetriebe mit axial kurzbauender Brems-Kupplungs-Kombination; sowie Antriebsstrang - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe (1) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (40), mit einem einen Nassraum (2) bildenden Gehäuse (3), einer elektrischen Maschine (4), einer zu zumindest einem Teil in dem Nassraum (2) angeordneten und mit einem Rotor (5) der elektrischen Maschine (4) gekoppelten Getriebeeinrichtung (6), einer außerhalb des Nassraums (2) angeordneten Kupplung (9) sowie einer ebenfalls außerhalb des Nassraums (2) angeordneten, mit einem Bestandteil der Kupplung (9) oder der Getriebeeinrichtung (6) in Eingriff bringbaren Blockiereinrichtung (10), wobei sich die Blockiereinrichtung (10) und die Kupplung (9) zumindest teilweise in axialer Richtung überlappen. Zudem betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang (40) mit diesem Hybridgetriebe (1).
Description
- Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, mit einem einen Nassraum bildenden Gehäuse, einer elektrischen Maschine, einer zu zumindest einem Teil in dem Nassraum angeordneten und mit einem Rotor der elektrischen Maschine gekoppelten Getriebeeinrichtung, einer außerhalb des Nassraums angeordneten Kupplung sowie einer ebenfalls außerhalb des Nassraums angeordneten, mit einem Bestandteil der Kupplung oder der Getriebeeinrichtung in Eingriff bringbaren Blockiereinrichtung. Auch betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit dem Hybridgetriebe.
- Von gattungsgemäßen Getrieben des Standes der Technik ist es prinzipiell bereits bekannt, Kupplungen oder Bremsen in einen Trockenraum zu verlegen, um die im Betrieb auftretenden Schleppverluste zu reduzieren. Beispielhaft ist hierfür die
DE 10 2017 124 074 A1 zu nennen. Weiterer Stand der Technik ist mit der sowie derUS 2019/0275878 A1 bekannt.WO 2019/141561 A1 - Ein Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Getriebesysteme besteht jedoch darin, dass diese eine relativ große axiale Länge aufweisen. Dadurch ist die Einsetzbarkeit deutlich beschränkt.
- Es ist damit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere ein axial kurzbauendes Hybridgetriebe mit möglichst geringen Schleppverlusten zur Verfügung zu stellen.
- Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich die Blockiereinrichtung und die Kupplung zumindest teilweise in axialer Richtung überlappen.
- Durch diese Anordnung werden die außerhalb des Nassraums angeordnete Kupplung und Blockiereinrichtung möglichst geschickt miteinander verschachtelt, sodass die Länge das Hybridgetriebe deutlich reduziert wird.
- Weitergehende vorteilhafte Ausführungen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
- Demnach ist es vorteilhaft, wenn die Blockiereinrichtung als eine formschlüssig oder reibkraftschlüssig wirkende Bremse ausgebildet ist. Da die Blockiereinrichtung im Betrieb nur geringfügig im Schlupfmodus betrieben werden und fast ausschließlich eine Haltefunktion umsetzen braucht, kann die Blockiereinrichtung besonders kompakt umgesetzt werden.
- Auch ist es von Vorteil, wenn die Blockiereinrichtung ein, eine begrenzte / beschränkte Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisendes und gehäusefest angebrachtes Halteteil (vorzugsweise als Bremssattel ausgebildet) aufweist.
- Des Weiteren ist es zweckdienlich, wenn mehrere Halteteile in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, sodass die Bremskraft / Haltekraft der Blockiereinrichtung möglichst gleichmäßig am Umfang verteilt ist.
- Ist das zumindest eine Halteteil radial außerhalb sowie axial auf gleicher Höhe mit zumindest einem Abschnitt, vorzugsweise einem Reibelement, einem Gegendruckplattenbereich, einer Anpressplatte und / oder einer Tellerfeder der Kupplung angeordnet, werden Blockiereinrichtung und Kupplung möglichst geschickt axial ineinander verschachtelt.
- Die Kupplung ist bevorzugt zwischen zumindest zwei Bestandteilen der Getriebeeinrichtung wirkend eingesetzt.
- Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn ein mit einer Getriebewelle verbundener Träger vorhanden ist, der unmittelbar einen (mit dem zumindest einen Halteteil zusammenwirkenden) Abstützbereich der Blockiereinrichtung, der vorzugsweise als eine Bremsscheibe ausgebildet ist, aufweist.
- Demnach ist es auch zweckmäßig, wenn der Träger unmittelbar einen Kupplungsdeckel der Kupplung aufnimmt und / oder eine mit einer Kupplungsscheibe der Kupplung zusammenwirkende Reibfläche aufweist. Dadurch wird der Aufbau weiter vereinfacht.
- Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn ein Schwingungsdämpfer an dem Träger befestigt ist. Bevorzugt ist dieser (bspw. als Zweimassenschwungrad ausgebildete) Schwingungsdämpfer zwischen einem mit einer Verbrennungskraftmaschine weiter verbindbaren Eingang und dem Träger wirkend eingesetzt.
- Zudem ist es zweckmäßig, wenn eine Kupplungsscheibe der Kupplung mit einem Hohlrad einer Planetengetriebestufe der Getriebeeinrichtung drehfest verbunden ist. Das Hohlrad ist zugleich bevorzugt mit dem Rotor der elektrischen Maschine (permanent) drehfest verbunden.
- Auch ist es zweckmäßig, wenn ein Kupplungsgehäuse der Kupplung mit einem Sonnenrad der Planetengetriebestufe drehfest verbunden ist.
- Zudem betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem eingangsseitig mit der Verbrennungskraftmaschine sowie ausgangsseitig mit zumindest einer Abtriebswelle gekoppelten erfindungsgemäßen Hybridgetriebe nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.
- Mit anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine kurzbauende Brems-Kupplungs-Kombination in einem Trockenraum zur Senkung der Schleppverluste umgesetzt. Es wird bevorzugt vorgeschlagen, eine entsprechende Bremse (Blockiereinrichtung) vorzusehen, die eine möglichst kurze axiale Ausdehnung hat. Erreicht wird das, indem die Bremse aus einem oder mehreren Bremssätteln ausgeführt ist. Diese beanspruchen keinen rundum verlaufenden Bauraum und können mit Lageraugen und dem Differenzial verschachtelt werden.
- Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
- Es zeigen:
-
1 eine Längsschnittdarstellung eines Abschnittes eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das Hybridgetriebe in einem Bereich eines Nassraums und eines gegenüber diesem Nassraum abgetrennten Trockenraums dargestellt ist, und wobei eine in dem Trockenraum enthaltene Kupplung und eine Blockiereinrichtung detailliert zu erkennen sind, sowie -
2 eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges mit dem nach1 ausgebildeten Hybridgetriebe. - Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
- Die
2 lässt zunächst einen bevorzugten Einsatzbereich eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes1 erkennen. Das Hybridgetriebe1 ist bevorzugt in einem Antriebsstrang40 eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Eine Verbrennungskraftmaschine36 ist mit einem Eingang37 des Hybridgetriebes1 verbunden. Ein Ausgang38 des Hybridgetriebes1 ist über ein Differenzial41 mit zwei Abtriebswellen39a ,39b einer Achse des Kraftfahrzeuges verbunden. Dem Hybridgetriebe1 sind eine elektrische Maschine4 und eine Getriebeeinrichtung6 unmittelbar zugeordnet. - Mit
1 ist der nähere Aufbau des Hybridgetriebes1 veranschaulicht. Das Hybridgetriebe1 weist demnach ein Gehäuse3 auf, das einen Nassraum2 umschließt. Unter einem Nassraum2 ist ein im Betrieb zumindest teilweise mit Öl gefüllter oder von Öl durchflossener Raum bezeichnet. Innerhalb des Gehäuses3 / des Nassraums2 ist eine elektrische Maschine4 angeordnet. - Die elektrische Maschine
4 weist auf typische Weise einen fest im Gehäuse3 aufgenommenen Stator23 und einen relativ zu dem Stator23 drehbar angeordneten Rotor5 auf. Der Rotor5 steht mit einer Getriebeeinrichtung6 in Wirkzusammenhang. Die Getriebeeinrichtung6 weist eine Planetengetriebestufe20 auf. - In dieser Ausführung ist der Rotor
5 mit einem Hohlrad19 der Planetengetriebestufe20 permanent drehfest verbunden. Ein Sonnenrad22 der Planetengetriebestufe20 bildet unmittelbar eine Getriebewelle12 aus, die als Getriebeeingangswelle fungiert. Mehrere in Umfangsrichtung verteilt angeordnete Planetenräder25 sind auf einem Planetenträger26 der Planetengetriebestufe20 drehbar aufgenommen. In dieser Ausführung ist der Planetenträger26 weiter mit einer in1 ebenfalls teilweise zu erkennenden Zwischenwelle27 der Getriebeeinrichtung6 gekoppelt. - Die Getriebewelle
12 durchdringt eine Öffnung28 in dem Gehäuse3 und ragt von dem Nassraum2 nach außen aus dem Gehäuse3 hinaus und in einen Trockenraum29 hinein. Der Trockenraum29 ist auf typische Weise zumindest teilweise zur Umgebung hin geöffnet und teilweise von dem Gehäuse3 mit umschlossen. Die Getriebewelle12 somit mit einem Bestandteil, insbesondere mit ihrem mit den Planetenrädern25 in Zahneingriff befindlichen Bestandteil, innerhalb des Nassraums2 angeordnet und mit einem anderen Bestandteil außerhalb des Nassraums2 , d. h. innerhalb des Trockenraums29 angeordnet. - In dem Trockenraum
29 sind eine Kupplung9 sowie eine Blockiereinrichtung10 angeordnet. Die Kupplung9 und die Blockiereinrichtung10 dienen auf typische Weise zum Schalten der Getriebeeinrichtung6 zwischen zumindest zwei unterschiedlichen Betriebsmodi. In diesem Zusammenhang sei der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die gegenständlich verwendeten Richtungsangaben axial / axiale Richtung, radial / radiale Richtung und Umfangsrichtung in Bezug auf die Drehachse35 zu setzen sind. Unter axial / axiale Richtung ist demnach eine Richtung entlang der Drehachse35 , unter radial / radiale Richtung eine Richtung senkrecht zu der Drehachse35 und unter Umfangsrichtung eine Richtung entlang einer koaxial zur Drehachse35 verlaufenden Kreislinie zu verstehen. - Die Kupplung
9 ist seitens ihres ersten Kupplungsbestandteils30a mit einem ersten Getriebebestandteil7 in Form der Getriebewelle12 drehfest verbunden. Ein zweiter Kupplungsbestandteil30b der Kupplung9 ist mit einem zweiten Getriebebestandteil8 in Form des Hohlrades19 drehfest verbunden. Somit ist die Kupplung9 zwischen der Getriebewelle12 und dem Hohlrad19 wirkend eingesetzt. In einer geschlossenen Stellung der Kupplung9 sind Getriebewelle12 und Hohlrad19 miteinander drehfest verbunden, während sie in einer geöffneten Stellung der Kupplung9 frei relativ zueinander verdrehbar sind. - Die Kupplung
9 ist in dieser Ausführung als Reibkupplung, nämlich als eine Einscheibenkupplung, realisiert. Die Kupplung9 weist ein Kupplungsgehäuse21 auf, das eine Anpressplatte31 axial verschiebbar, jedoch drehfest, aufnimmt. Das Kupplungsgehäuse21 weist einen Kupplungsdeckel15 auf, der eine Tellerfeder32 schwenkbar lagert. Kupplungsgehäuse21 und Anpressplatte31 sind folglich Teil eines ersten Kupplungsbestandteils30a . Axial zwischen der Anpressplatte31 und einem Gegendruckplattenbereich33 des Kupplungsgehäuses21 , welcher Gegendruckplattenbereich33 zugleich eine Reibfläche17 unmittelbar ausbildet, ist die Kupplungsscheibe16 eingesetzt. Die Kupplungsscheibe16 ist direkt mit dem Hohlrad19 verbunden. Die Kupplungsscheibe16 bildet einen Teil eines zweiten Kupplungsbestandteils30b . - Der erste Kupplungsbestandteil
30a weist zudem einen Träger13 auf. Dieser Träger13 bildet einen stoffeinteiligen Bestandteil des Kupplungsgehäuses21 , insbesondere den Gegendruckplattenbereich33 mit der Reibfläche17 , aus. Zugleich nimmt der Träger13 den Kupplungsdeckel15 auf. Der Kupplungsdeckel15 ist an dem Träger13 befestigt. Des Weiteren ist der Träger13 mit einem Schwingungsdämpfer18 , hier in Form eines Zweimassenschwungrades, weiter verbunden. Der Träger13 weist zu diesem Zwecke eine Steckverzahnung 44 auf. Der Schwingungsdämpfer18 ist auf typische Weise im Betrieb eingangsseitig mit einer Ausgangswelle34 der Verbrennungskraftmaschine36 weiter verbunden. Ausgangsseitig ist der Schwingungsdämpfer18 direkt an den Träger13 angebunden. - Dadurch, dass der Träger
13 (über eine Nabe 43) mit der Getriebewelle12 direkt verbunden ist, ist die Verbrennungskraftmaschine36 im Betrieb permanent mit der Getriebewelle12 drehfest gekoppelt. - Erfindungsgemäß ist die Blockiereinrichtung
10 so relativ zu der Kupplung9 angeordnet, dass sie diese in axialer Richtung überragt / in axialer Richtung überlappend mit dieser angeordnet ist. - In dieser Ausführung ist ein Bestandteil der Blockiereinrichtung
10 durch den ersten Kupplungsbestandteil30a , nämlich den Träger13 , mit ausgebildet. Der Träger13 weist zu diesem Zwecke einen scheibenförmigen Abstützbereich14 auf. Da die Blockiereinrichtung10 in dieser Ausführung als Bremse realisiert ist, ist der Abstützbereich14 auch als Bremsscheibe bezeichnet. Der Abstützbereich14 steht in radialer Richtung nach außen über die Anpressplatte31 und den Gegendruckplattenbereich33 hinaus. - Der Abstützbereich
14 befindet sich in Wirkzusammenhang mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Halteteilen11 der Blockiereinrichtung10 . Die Halteteile11 sind als Bremssattel umgesetzt. Die Halteteile11 weisen eine in Umfangsrichtung beschränkte Erstreckung auf. Insbesondere erstrecken sich die jeweiligen Halteteile11 bevorzugt um weniger als 30° in Umfangsrichtung um eine zentrale Drehachse35 der Getriebewelle12 . - Wie bspw. in
1 zu einer Unterseite erkennbar, ist das jeweilige Halteteil11 axial zwischen dem Gehäuse3 und dem Schwingungsdämpfer18 untergebracht. Insbesondere befindet sich das Halteteil11 in axialer Richtung auf Höhe mit dem Kupplungsdeckel15 , der Tellerfeder32 sowie der Anpressplatte31 . Des Weiteren befindet sich das Halteteil11 axial neben in einem durch das Gehäuse3 mit ausgebildeten, zur Lagerung des Rotors5 eingesetzten Lageraugenbereich24 . Auch befindet sich das Halteteil11 in Bezug auf die Drehachse35 radial versetzt zu dem Differenzial41 . - Alternativ zu der Ausbildung der Blockiereinrichtung
10 als reibkraftschlüssig wirkende Bremse, ist diese in weiteren Ausführungen als formschlüssig wirkende Blockiereinrichtung10 , etwa als Klauenbremse, umgesetzt. Die Blockiereinrichtung10 ist jedoch stets derart ausgebildet, dass sie in einem aktivierten Zustand den Träger13 , d. h. den ersten Kupplungsbestandteil30a , relativ zu dem Gehäuse3 fest abstützt und in einem deaktivierten Zustand den Träger13 in seiner Rotation freigibt. - In anderen Worten ausgedrückt, wird erfindungsgemäß die Bremse
10 zusammen mit der Kupplung9 in den Trockenraum29 verlegt, da der Verbrennungsmotor36 bzw. der Dämpfer18 mit der Kupplung9 und der Bremse10 zum Gehäuse3 verbunden ist. Des Weiteren gibt es einen zusammengebauten Träger13 , der die Nabe 43 zur inneren Getriebeeingangswelle12 , die Steckverzahnung 44 zum Dämpfer18 , die Bremsscheibe14 , den Kupplungsdeckel15 und eine Reibfläche17 der Kupplung9 trägt. Die Bremse10 ist aus einem oder mehreren Bremssätteln11 ausgeführt. Diese beanspruchen keinen Rundum-Bauraum und können mit Lageraugen24 und Differential41 verschachtelt werden. So wird der Axialbauraum optimal kurz. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hybridgetriebe
- 2
- Nassraum
- 3
- Gehäuse
- 4
- elektrische Maschine
- 5
- Rotor
- 6
- Getriebeeinrichtung
- 7
- erster Getriebebestandteil
- 8
- zweiter Getriebebestandteil
- 9
- Kupplung
- 10
- Blockiereinrichtung
- 11
- Halteteil
- 12
- Getriebewelle
- 13
- Träger
- 14
- Abstützbereich
- 15
- Kupplungsdeckel
- 16
- Kupplungsscheibe
- 17
- Reibfläche
- 18
- Schwingungsdämpfer
- 19
- Hohlrad
- 20
- Planetengetriebestufe
- 21
- Kupplungsgehäuse
- 22
- Sonnenrad
- 23
- Stator
- 24
- Lageraugenbereich
- 25
- Planetenrad
- 26
- Planetenträger
- 27
- Zwischenwelle
- 28
- Öffnung
- 29
- Trockenraum
- 30a
- erster Kupplungsbestandteil
- 30b
- zweiter Kupplungsbestandteil
- 31
- Anpressplatte
- 32
- Tellerfeder
- 33
- Gegendruckplattenbereich
- 34
- Ausgangswelle
- 35
- Drehachse
- 36
- Verbrennungskraftmaschine
- 37
- Eingang
- 38
- Ausgang
- 39a
- erste Abtriebswelle
- 39b
- zweite Abtriebswelle
- 40
- Antriebsstrang
- 41
- Differenzial
- 42
- Sensor
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102017124074 A1 [0002]
- US 2019/0275878 A1 [0002]
- WO 2019/141561 A1 [0002]
Claims (10)
- Hybridgetriebe (1) für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (40), mit einem einen Nassraum (2) bildenden Gehäuse (3), einer elektrischen Maschine (4), einer zu zumindest einem Teil in dem Nassraum (2) angeordneten und mit einem Rotor (5) der elektrischen Maschine (4) gekoppelten Getriebeeinrichtung (6), einer außerhalb des Nassraums (2) angeordneten Kupplung (9) sowie einer ebenfalls außerhalb des Nassraums (2) angeordneten, mit einem Bestandteil der Kupplung (9) oder der Getriebeeinrichtung (6) in Eingriff bringbaren Blockiereinrichtung (10), dadurch gekennzeichnet, dass sich die Blockiereinrichtung (10) und die Kupplung (9) zumindest teilweise in axialer Richtung überlappen.
- Hybridgetriebe (1) nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein mit einer Getriebewelle (12) verbundener Träger (13) vorhanden ist, der unmittelbar einen Abstützbereich (14) der Blockiereinrichtung (10) aufweist. - Hybridgetriebe (1) nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (13) unmittelbar einen Kupplungsdeckel (15) der Kupplung (9) aufnimmt und / oder eine mit einer Kupplungsscheibe (16) der Kupplung (9) zusammenwirkende Reibfläche (17) aufweist. - Hybridgetriebe (1) nach
Anspruch 2 oder3 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungsdämpfer (18) an dem Träger (13) befestigt ist. - Hybridgetriebe (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (10) als eine formschlüssig oder reibkraftschlüssig wirkende Bremse ausgebildet ist. - Hybridgetriebe (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass die Blockiereinrichtung (10) ein, eine begrenzte Erstreckung in Umfangsrichtung aufweisendes und gehäusefest angebrachtes Halteteil (11) aufweist. - Hybridgetriebe (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Halteteile (11) in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. - Hybridgetriebe (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Halteteil (11) radial außerhalb sowie axial auf gleicher Höhe mit zumindest einem Abschnitt der Kupplung (9) angeordnet ist. - Hybridgetriebe (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplungsscheibe (16) der Kupplung (9) mit einem Hohlrad (19) einer Planetengetriebestufe (20) der Getriebeeinrichtung (6) drehfest verbunden ist und / oder ein Kupplungsgehäuse (21) der Kupplung (9) mit einem Sonnenrad (22) der Planetengetriebestufe (20) drehfest verbunden ist. - Antriebsstrang (40) für ein hybridisch angetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (36) und einem eingangsseitig mit der Verbrennungskraftmaschine (36) sowie ausgangsseitig mit zumindest einer Abtriebswelle (39a, 39b) gekoppelten Hybridgetriebe (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis9 .
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