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WO2010007127A2 - Getriebevorrichtung mit einem getriebegehäuse - Google Patents

Getriebevorrichtung mit einem getriebegehäuse Download PDF

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WO2010007127A2
WO2010007127A2 PCT/EP2009/059147 EP2009059147W WO2010007127A2 WO 2010007127 A2 WO2010007127 A2 WO 2010007127A2 EP 2009059147 W EP2009059147 W EP 2009059147W WO 2010007127 A2 WO2010007127 A2 WO 2010007127A2
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WO
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housing
electric machine
transmission
zei
transmission device
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/059147
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English (en)
French (fr)
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WO2010007127A3 (de
Inventor
Max Bachmann
Alexander Gehring
Alexander Schaeflein
Rene Budach
Bernard Hunold
Ralf Roennebeck
Wolfgang Purretat
Kai Borntraeger
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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Priority to CN200980123867.3A priority patent/CN102066811B/zh
Priority to US13/003,008 priority patent/US20110118070A1/en
Priority to JP2011517929A priority patent/JP5469167B2/ja
Publication of WO2010007127A2 publication Critical patent/WO2010007127A2/de
Publication of WO2010007127A3 publication Critical patent/WO2010007127A3/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/22—Auxiliary parts of casings not covered by groups H02K5/06-H02K5/20, e.g. shaped to form connection boxes or terminal boxes
    • H02K5/225—Terminal boxes or connection arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/02—Gearboxes; Mounting gearing therein
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/006—Structural association of a motor or generator with the drive train of a motor vehicle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19023—Plural power paths to and/or from gearing
    • Y10T74/19037—One path includes fluid drive

Definitions

  • the invention relates to a transmission device with a transmission housing according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.
  • the thus executed wall regions of a gear housing of a transmission device are located, for example, between a starting device designed as a hydrodynamic torque converter and various assemblies for displaying different ratios of the transmission device.
  • hybrid vehicle drive trains are characterized by a large space requirement and therefore can often be implemented in existing vehicle systems only by complicated structural changes of areas of the vehicle body, in which the additional electric machine is to be arranged, in existing vehicle systems.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a transmission device with a transmission housing available, by means of which conventional vehicle systems without structural changes with hybrid drives are executable.
  • the transmission device with a transmission housing in which a plurality of assemblies for displaying various translations and a starting device, preferably a hydrodynamic torque converter, can be arranged, in a wall region of the transmission housing breakthroughs are providable, the edge regions are designed with stiffening zones and by the torque from the At least one electric machine of a hybrid system is arranged in the region of the transmission housing, which is provided for the starting device and a connection with the arranged in the transmission housing electric machine with an externally provided for the transmission housing power electronics by at least one of Openings made of the gear housing.
  • the transmission device according to the invention is embodied in the interior of a transmission housing known from practice with at least one electric machine of a hybrid system a adapted to the housing conditions of the gear housing and inexpensive to produce power connection is connected to the associated power electronics.
  • a trained with the transmission device according to the invention vehicle drive train is a hybrid powertrain with compared to conventional powertrains without hybrid system with at least approximately the same space requirements, which can be implemented inexpensively in existing vehicle systems. This results from the fact that an additional electric machine is arranged in an existing gear housing of a preferably designed as torque converter automatic transmission device and the vehicle driveline receiving body areas of a vehicle system must not be changed constructively.
  • a rotor of the electric machine is operatively connected to a ring gear of a planetary gear device of the hybrid system and the ring gear meshes with planetary gear of the planetary gear, which in turn are in engagement with a gearbox fixed sun gear, wherein a torque generated by the electric machine can be introduced via a planet carrier in the power flow of the transmission device.
  • a starting torque generated in the region of the electric machine can be introduced into the power flow of the transmission device or of a vehicle drive train.
  • Fig. 1 is a highly schematic representation of the transmission device according to the invention.
  • Fig. 2 is a simplified longitudinal sectional view of the transmission device along a line H-II shown in detail in Fig. 1 and
  • Fig. 3 is a longitudinal sectional view of a marked in detail in Fig. 1 region III of the transmission device.
  • Fig. 1 shows a highly schematic representation of a transmission device 1 with a transmission housing 2, in which in the drawing not shown various assemblies for representing different ratios and designed as a hydrodynamic torque converter Anfahr worn can be arranged.
  • the edge regions 4 are designed with stiffening zones and can be guided by the torque from the gear housing 2 to outside the transmission housing arranged Volunteerabtrieben a formed with the transmission device 1 vehicle.
  • the apertures 3 are prepared in a manner known per se during a suitable casting production process, preferably during a diecasting process, in order to ensure that the wall regions of the transmission housing 2 enclosed by the edge regions 4, without To impair a rigidity of the gear housing 2, by mechanical methods, such as drilling or the like, if necessary, are removable in order to be able to form rectangular openings in the wall of the gear housing 2 here.
  • the transmission housing 2 is designed in the manner shown in the drawing with a plurality of openings 3, 13 arranged over the circumference of the transmission housing 3 in order to be able to connect a plurality of power take-offs of a vehicle to the power flow of the transmission device 1 as required.
  • the connection of the power take-offs to the power flow of the vehicle drive train in the region of the transmission device 1 can be represented, for example, via a plurality of intermeshing spur gears which form so-called gear chains.
  • an electric machine 6 of a hybrid system shown in more detail in FIGS. 2 and 3 is arranged, wherein a Connection of the arranged in the transmission housing 2 electric machine 6 is guided with an externally disposed of the transmission housing 2 power electronics 7 through at least one of the openings 13 of the transmission housing 2.
  • the electric machine 6 is designed as a permanent magnet synchronous machine, which is operable with alternating current.
  • Each phase of the electric machine 6 is provided with a switching ring 6A. 6B, 6C, wherein wires of the different coil windings of each phase of the electric machine 6 are each connected to an electrical machine 6 end facing the respectively associated switching ring 6A to 6C.
  • the shift rings 6A to 6C are at least approximately identical in construction and each have a first annular region 6A1, 6B1 or 6C1 extending in the axial direction of the electric machine 6, a radial direction from the first annular region 6A1 to 6C1 in the direction of an outer radial region of the electric machine 6 extending second Druckring Society 6A2, 6B2 and 6C2 and a turn substantially in the axial direction of the electric machine 6 extending third Heidelbergring Berlin, wherein in the drawing, only the third Wegring Society 6B3 of the second and middle shift ring 6B is shown.
  • the switching rings 6A to 6C are in each case operatively connected to the coil windings of the associated phases of the electric machine 6 in the region of the first annular region 6A1, 6B1 and 6C1.
  • the first annular regions 6A1 to 6C1 of the switching rings 6A to 6C are arranged radially inside of winding overhangs 21 of the coil windings of the electric machine 6 and connected with their coil projecting projections 21 under cross-sections with the coil windings.
  • the term winding overhang of the electric machine 6 is understood to mean in each case a wrapping of a stator tooth with coil wire or copper wire. Due to the winding overhangs 21, the electric machine 6 has a greater axial length than that which is predetermined by the laminated core length of the electric machine 6, since the coil wire windings project axially beyond the sheet packet in this area.
  • the switching rings 6A to 6C which are likewise designed as copper rings, are arranged at least in regions in the radial direction below the winding overhangs 21.
  • the individual phases represent Lenden shift rings 6A to 6C are received in a plastic part, not shown, and are fixed on this at the stator of the electric machine 6.
  • the coil ends of the coils of the electric machine 6 are placed on the shift rings 6A to 6C during assembly of the electric machine 6 and fastened there. Subsequently, the switching ring receptacle or the plastic part and also the stator itself are isolated by means of a hardening impregnating resin.
  • the shift rings 6A to 6C are each connected to a sleeve element 8 which extends through the transmission housing 2 via a connection device 7 which is detachably designed in the present case.
  • the sleeve elements 8 rest respectively on the third switching ring regions 6B3 of the switching rings 6A to 6C and establish an electrical contact.
  • the sleeve elements 8 are firmly connected via the connection device 7 with cable lugs 9, the lugs 9 each resting on end faces 8A of the electrically conductive sleeve elements 8.
  • connection devices 7 each have screw elements 10 running through the sleeve elements 8, which are connected in the region of the third switching ring regions 6B3 via screw nut devices 11 to the switching rings 6A to 6C.
  • the arranged outside of the gear housing 2 areas of the sleeve members 8 and the associated cable lugs 9 are arranged in a housing device 12 which is present in the region of an opening 13 firmly and sealingly connected to the transmission housing 2 of the transmission device.
  • the housing device 12 is formed with a flange-like bottom support plate 14, an intermediate housing portion 15 and a cover plate 16, wherein the housing device 12 is firmly and sealingly connected in the region of the bottom support plate 14 with the transmission housing 2.
  • the housing device 12 is firmly and sealingly connected in the region of the bottom support plate 14 with the transmission housing 2.
  • For sealing the interior space of the gear housing 2 relative to the environment is between the bottom support plate 14 and the gear housing 2, between the bottom support plate 14 and the intermediate housing portion 15 and between the cover plate 16 and the intermediate housing portion 15 each have a sealing device 17 which is inserted for sealing each in milled grooves 18 Rundschnurdichtitch includes.
  • the housing device 12 is formed in the region of the bottom support plate 14 with a standing in the assembled state of the housing means 12 with the opening 13 of the gear housing 2 in coverage opening 23, in the region of a guide device 24 is provided, which is firmly connected to the bottom support plate 14 and through which the sleeve members 8 are guided by respective holes 22 provided in the interior of the housing device 12.
  • a cable device 19 connected to a cable lug 9 is guided out of the housing device 12 in the direction of the power electronics 7 in the region of the intermediate housing region 15 and is firmly and sealingly connected to the housing device 12 via a cable screw connection 20, which is preferably a PG screw connection ,
  • the electrical machine 6 is thus structurally designed such that the provided for contacting the windings of the electric machine 6 shift rings 6A to 6C present in the assembled state of the electric machine 6 in the manner shown in Fig. 2 in more detail below the opening 13 and of the so-called auxiliary output window of the transmission housing 2 are arranged.
  • the bottom support plate 14 is set with the opening provided for the implementation of the sleeve members 8 23 on the window of the opening 13 and bolted to the transmission housing 2.
  • the intermediate housing portion 15 and the cover plate 16 unlic- the terminal box, the bottom support plate 14 is executed with a flange.
  • the guide device 24 After screwing the bottom support plate 14 to the transmission housing 2, the guide device 24 is screwed onto the bottom support plate 14.
  • the guide device 24 is formed with the three holes 22 through which the present case designed as copper sleeves sleeve elements 8 are pushed.
  • the bores 22 of the guide device 18 are oriented in the assembled state of the guide device such that the mounted sleeve elements 8 rest on the third switching ring regions 6B3 of the switching rings 6A to 6C.
  • the intermediate housing portion 15 is placed on the bottom support plate 14, wherein the seal between these two components is realized by the sealing device 17 preferably designed as a round cord seal.
  • the sealing device 17 preferably designed as a round cord seal.
  • the lengths of the cable means 19 of the power terminals are cut to the desired length and provided with the cable lugs 9. Again, the cables 19 are pushed with the cable lugs 9 through the cable glands 20 and connected by tightening the cable glands 20 tightly and sealingly with the housing device 12.
  • the axial length of the sleeve elements 8 is tuned such that the cable lugs 9 rest on the end faces 8A of the sleeve elements 8.
  • the contact between the cable lugs 9, the sleeve elements 8 and the switching rings 6A to 6C is fixed by the fact that in each case one of the screw 10 is rotated through the holes of the cable lugs 9 and the sleeve members 8.
  • a screw element 10 engages in the thread of a screw-nut device 1 1, which are designed in each case as threaded bushes, and is tightened.
  • the cover plate 16 is placed on the intermediate housing portion 15, wherein the interior of the gear housing in the region between the intermediate housing portion 15 and the cover plate 16 is again sealed by the sealing device 17 and an inserted into a groove 18 round cord seal.
  • a rotor of the electric machine 6 is operatively connected in a manner not shown with a ring gear of a planetary gear device of the hybrid system.
  • the ring gear meshes with planets of the planetary gear device, which in turn are in engagement with a gear housing fixed sun gear, wherein a generated by the electric machine 6 torque via a planet carrier in the power flow of the transmission device 1 in the region of the transmission input shaft can be introduced.
  • the electric machine 6 represents a starting device of a vehicle drive train designed with the transmission device 1, wherein the vehicle is preferably approached in the purely electric driving mode via the motor-driven electric machine 6.
  • the in conventional vehicle drive trains which are designed with internal combustion engines as prime movers, provided via a designed as a hydrodynamic torque converter Anffahrinraum during startup provided functionality is not required in an electromechanical starting, so that the hydrodynamic torque converter is obsolete by the installation of the electric machine 6.
  • Trained as an internal combustion engine prime mover is connected via a preferably frictional switching element with the transmission device 1 having vehicle driveline operating state dependent coupled.
  • the realized via the switching element coupling region between the vehicle drive train and the engine with respect to the connection region between the electric machine 6 and an output of the vehicle drive train is arranged such that the drive machine in the off state during a purely electrical machine side operation of the vehicle drive train can be decoupled from this and a drive power of the electric machine 6 without loss in the range of disconnected and mitzuschleppenden by the electric machine 6 prime mover with higher efficiency in the direction of the output can be performed.
  • the electric machine 6 can also be coupled in another way to the power flow of the transmission device in order to be able to represent the above-described operating states of a vehicle drive train.

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Abstract

Es wird eine Getriebevorrichtung (1 ) mit einem Getriebegehäuse (2), in welchem mehrere Baugruppen zur Darstellung verschiedener Übersetzungen und eine Anfahreinrichtung, vorzugsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, anordenbar sind, beschrieben. In einem Wandungsbereich des Getriebegehäuses (2) sind Durchbrüche (3) vorsehbar, deren Randbereiche als Versteifungszonen ausgeführt sind und durch die Drehmoment aus dem Getriebegehäuse (2) zu Nebenabtrieben führbar ist. Erfindungsgemäß ist in dem Bereich (5) des Getriebegehäuses (2), der für die Anfahreinrichtung vorgesehen ist, wenigstens eine elektrische Maschine (6) eines Hybridsystems angeordnet und eine Verbindung der im Getriebegehäuse (2) angeordneten elektrischen Maschine (6) mit einer extern des Getriebegehäuses (2) vorgesehenen Leistungselektronik durch wenigstens einen der Durchbrüche (3) des Getriebegehäuses (2) geführt.

Description

Getriebevorrichtunq mit einem Getriebeαehäuse
Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung mit einem Getriebegehäuse gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Praxis bekannte und vorzugsweise als Automatgetriebe ausgeführte Getriebevorrichtungen sind jeweils in einem Wandungsbereich eines Getriebegehäuses derart ausgeführt, dass Durchbrüche bedarfsweise mechanisch in den Wandungsbereich des Getriebegehäuses einbringbar sind, durch welche Drehmoment aus dem Inneren des Getriebegehäuses zu außerhalb des Getriebegehäuses angeordneten Nebenabtrieben führbar ist. Um eine Steifigkeit solcher Getriebegehäuse durch das nachträgliche Einbringen von Durchbrüchen zu vermeiden, sind Randbereiche der Durchbrüche mit Versteifungszonen ausgeführt.
Die derart ausgeführten Wandungsbereiche eines Getriebegehäuses einer Getriebevorrichtung befinden sich beispielsweise zwischen einer als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgeführten Anfahreinrichtung und verschiedenen Baugruppen zur Darstellung unterschiedlicher Übersetzungen der Getriebevorrichtung.
Um eine Reduzierung eines Kraftstoffverbrauches herkömmlicher Benzin- oder Dieselbrennkraftmaschinen während verschiedener Betriebszu- standsverläufe realisieren zu können, werden Fahrzeuge bzw. deren Fahrzeugantriebsstränge zunehmend mit elektrischen Maschinen ausgestattet. Nachteilhafterweise sind Hybridfahrzeugantriebsstränge durch einen großen Bauraumbedarf gekennzeichnet und daher in bestehende Fahrzeugsysteme oftmals nur durch aufwendige konstruktive Änderungen von Bereichen der Fahrzeugkarosserie, in welchen die zusätzliche elektrische Maschine anzuordnen ist, in bestehende Fahrzeugsysteme implementierbar. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebevorrichtung mit einem Getriebegehäuse zur Verfügung zu stellen, mittels welcher herkömmliche Fahrzeugsysteme ohne konstruktive Änderungen mit Hybridantrieben ausführbar sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung mit einem Getriebegehäuse, in welchem mehrere Baugruppen zur Darstellung verschiedener Übersetzungen sowie eine Anfahreinrichtung, vorzugsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, anordenbar sind, wobei in einem Wandungsbereich des Getriebegehäuses Durchbrüche vorsehbar sind, deren Randbereiche mit Versteifungszonen ausgeführt sind und durch die Drehmoment aus dem Getriebegehäuse zu Nebenabtrieben eines Fahrzeugs führbar ist, ist in dem Bereich des Getriebegehäuses, der für die Anfahreinrichtung vorgesehen ist, wenigstens eine elektrische Maschine eines Hybridsystems angeordnet und eine Verbindung mit der im Getriebegehäuse angeordneten elektrischen Maschine mit einer extern des Getriebegehäuses vorgesehenen Leistungselektronik durch wenigstens einen der Durchbrüche des Getriebegehäuses geführt.
Damit ist die Getriebevorrichtung nach der Erfindung im Unterschied zu aus der Praxis bekannten Wandlergetriebeeinrichtungen, die im Getriebegehäuse mit einer als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgeführten Anfahreinrichtung ausgebildet sind, im Inneren eines an sich aus der Praxis bekannten Getriebegehäuses mit wenigstens einer elektrischen Maschine eines Hybridsystems ausgeführt, die über einen an die Gehäusebedingungen des Getriebegehäuses angepassten und günstig herstellbaren Leistungsanschluss mit der zugeordneten Leistungselektronik verbunden ist. Zudem stellt ein mit der Getriebevorrichtung nach der Erfindung ausgebildeter Fahrzeugantriebstrang einen Hybridantriebsstrang mit im Vergleich zu herkömmlichen Antriebssträngen ohne Hybridsystem mit wenigstens annähernd gleichem Bauraumbedarf dar, der kostengünstig in bestehende Fahrzeugsysteme implementierbar ist. Dies resultiert aus der Tatsache, dass eine zusätzliche elektrische Maschine in einem bestehendes Getriebegehäuse einer vorzugsweise als Wandlerautomatgetriebe ausgeführten Getriebevorrichtung angeordnet ist und den Fahrzeugantriebsstrang aufnehmende Karosseriebereiche eines Fahrzeugsystems konstruktiv nicht verändert werden müssen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Getriebevorrichtung nach der Erfindung ist ein Rotor der elektrischen Maschine mit einem Hohlrad einer Planetengetriebeeinrichtung des Hybridsystems wirkverbunden und das Hohlrad kämmt mit Planeten der Planetengetriebeeinrichtung, die wiederum mit einem getriebegehäusefesten Sonnenrad in Eingriff stehen, wobei ein von der elektrischen Maschine erzeugtes Drehmoment über einen Planetenträger in den Leistungsfluss der Getriebevorrichtung einleitbar ist. Damit ist beispielsweise während eines Anfahrvorganges eines mit der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges ein im Bereich der elektrischen Maschine erzeugtes Anfahrmoment in den Leistungsfluss der Getriebevorrichtung bzw. eines Fahrzeugantriebsstranges einleitbar. Zusätzlich oder alternativ hierzu sind mit einem derart ausgebildeten System unter anderem ein rein elektrischer Fahrbetrieb eines Fahrzeuges mit der dann generatorisch oder motorisch betriebenen elektrischen Maschine, ein gemischter Fahrbetrieb mit der elektrischen Maschine und mit einer vorzugsweise über ein Schaltelement mit einem Fahrzeugantriebsstrang koppelbaren und als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine oder ein rein antriebsmaschinenseitiger Fahrbetrieb realisierbar, wobei im Mischbetrieb über die elektrische Maschine sowohl ein Boostbetheb als auch ein Rekuperationsbetrieb darstellbar ist. Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Es zeigt:
Fig. 1 eine stark schematisierte Darstellung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung;
Fig. 2 eine vereinfachte Längsschnittansicht der Getriebevorrichtung entlang einer in Fig. 1 näher dargestellten Linie H-Il und
Fig. 3 eine Längsschnittansicht eines in Fig. 1 näher gekennzeichneten Bereiches III der Getriebevorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine stark schematisierte Darstellung einer Getriebevorrichtung 1 mit einem Getriebegehäuse 2, in welchem in der Zeichnung nicht näher dargestellte verschiedene Baugruppen zur Darstellung unterschiedlicher Übersetzungen und eine als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildete Anfahreinrichtung anordenbar sind. In einem Wandungsbereich des Getriebegehäuses 2 sind mehrere Durchbrüche 3, 13 vorsehbar, deren Randbereiche 4 mit Versteifungszonen ausgeführt sind und durch die Drehmoment aus dem Getriebegehäuse 2 zu außerhalb des Getriebegehäuses angeordneten Nebenabtrieben eines mit der Getriebevorrichtung 1 ausgebildeten Fahrzeuges führbar ist.
Die Durchbrüche 3 werden in an sich bekannter Art und Weise während eines geeigneten Gußherstellverfahrens, vorzugsweise während eines Druck- gussherstellverfahrens, entsprechend vorbereitet, damit die von den Randbereichen 4 umschlossenen Wandungsbereiche des Getriebegehäuses 2, ohne eine Steifigkeit des Getriebegehäuses 2 zu beeinträchtigen, durch mechanische Verfahren, wie Bohren oder dergleichen, bedarfsweise entfernbar sind, um vorliegend rechteckförmige Öffnungen in der Wandung des Getriebegehäuses 2 ausbilden zu können.
Das Getriebegehäuse 2 ist in der in der Zeichnung dargestellten Art und Weise mit mehreren über den Umfang des Getriebegehäuses 3 angeordneten Durchbrüchen 3, 13 ausgeführt, um bedarfsweise mehrere Nebenabtriebe eines Fahrzeuges mit dem Leistungsfluss der Getriebevorrichtung 1 verbinden zu können. Die Anbindung der Nebenabtriebe an den Leistungsfluss des Fahrzeugantriebsstranges im Bereich der Getriebevorrichtung 1 ist beispielsweise über mehrere miteinander kämmende Stirnräder, die sogenannte Zahnradketten ausbilden, darstellbar.
In einem Bereich 5 des Getriebegehäuses 2, in dem die Anfahreinrichtung bzw. der hydrodynamische Drehmomentwandler bei einer Ausgestaltung der Getriebevorrichtung 1 als Wandlerautomatgetriebe anordenbar ist, ist vorliegend eine in Fig. 2 und Fig. 3 näher dargestellte elektrische Maschine 6 eines Hybridsystems angeordnet, wobei eine Verbindung der im Getriebegehäuse 2 angeordneten elektrischen Maschine 6 mit einer extern des Getriebegehäuse 2 angeordneten Leistungselektronik 7 durch wenigstens einen der Durchbrüche 13 des Getriebegehäuses 2 geführt ist.
Die elektrische Maschine 6 ist als permanentmagneterregte Synchronmaschine ausgebildet, die mit Wechselstrom betreibbar ist. Jede Phase der elektrischen Maschine 6 ist mit einem Schaltring 6A. 6B, 6C, verbunden, wobei Drähte der unterschiedlichen Spulenwicklungen einer jeden Phase der elektrischen Maschine 6 jeweils mit einem der elektrischen Maschine 6 zugewandten Ende des jeweils zugeordneten Schaltringes 6A bis 6C verbunden sind. Die Schaltringe 6A bis 6C sind wenigstens annähernd baugleich ausgeführt und weisen jeweils einen in axialer Richtung der elektrischen Maschine 6 verlaufenden ersten Ringbereich 6A1 , 6B1 bzw. 6C1 , einen in radialer Richtung vom ersten Ringbereich 6A1 bis 6C1 in Richtung eines äußeren radialen Bereiches der elektrischen Maschine 6 verlaufenden zweiten Schaltringbereich 6A2, 6B2 und 6C2 und einen wiederum im Wesentlichen in axialer Richtung der elektrischen Maschine 6 verlaufenden dritten Schaltringbereich auf, wobei in der Zeichnung lediglich der dritte Schaltringbereich 6B3 des zweiten bzw. mittleren Schaltringes 6B dargestellt ist.
Die Schaltringe 6A bis 6C sind jeweils im Bereich des ersten Ringbereiches 6A1 , 6B1 bzw. 6C1 mit den Spulenwicklungen der zugeordneten Phasen der elektrischen Maschine 6 wirkverbunden. Die ersten Ringbereiche 6A1 bis 6C1 der Schaltringe 6A bis 6C sind radial innerhalb von Wickelkopfüberständen 21 der Spulenwicklungen der elektrischen Maschine 6 angeordnet und mit ihren die Wickelkopfüberstände 21 untergreifenden Bereichen mit den Spulenwicklungen verbunden.
Vorliegend wird unter dem Begriff Wickelkopfüberstand der elektrischen Maschine 6 jeweils eine Umwicklung eines Statorzahnes mit Spulendraht bzw. mit Kupferdraht verstanden. Aufgrund der Wickelkopfüberstände 21 weist die elektrischen Maschine 6 eine größere axiale Länge auf als die die durch die Blechpaketlänge der elektrischen Maschine 6 vorgegeben ist, da die Spulen- drahtwicklungen in diesem Bereich axial über das Bleckpaket überstehen.
Die radial am Umfang eines Stators der elektrischen Maschine 6 verteilt angeordneten Spulen des Stators sind über die Schaltringe 6A bis 6C kontaktiert und mit den drei Phasen der Leistungselektronik 7 verbunden. In bau- raumgünstiger Art und Weise sind die ebenfalls als Kupferringe ausgeführten Schaltringe 6A bis 6C zumindest bereichsweise in radialer Richtung unterhalb der Wickelkopfüberstände 21 angeordnet. Die die einzelnen Phasen darstel- lenden Schaltringe 6A bis 6C sind in einem nicht näher dargestellten Kunststoffteil aufgenommen und werden über dieses am Stator der elektrischen Maschine 6 fixiert. Die Wicklungsenden der Spulen der elektrischen Maschine 6 werden während der Montage der elektrischen Maschine 6 auf die Schaltringe 6A bis 6C gelegt und dort befestigt. Anschließend daran werden die Schaltringaufnahme bzw. das Kunststoffteil und auch der Stator selbst mittels eines aushärtenden Tränkharzes isoliert.
Im Inneren des Getriebegehäuses 2 sind die Schaltringe 6A bis 6C jeweils über eine vorliegend lösbar ausgeführte Anschlusseinrichtung 7 mit einem das Getriebegehäuse 2 durchgreifenden Hülsenelement 8 verbunden. Die Hülsenelemente 8 liegen jeweils auf den dritten Schaltringbereichen 6B3 der Schaltringe 6A bis 6C auf und stellen einen elektrischen Kontakt her. Außerhalb des Getriebegehäuses 2 sind die Hülsenelemente 8 über die Anschlusseinrichtung 7 jeweils mit Kabelschuhen 9 fest verbunden, wobei die Kabelschuhe 9 jeweils auf Stirnseiten 8A der elektrisch leitenden Hülsenelemente 8 aufliegen.
Die Anschlusseinrichtungen 7 weisen jeweils durch die Hülsenelemente 8 verlaufende Schraubenelemente 10 auf, die im Bereich der dritten Schaltringbereiche 6B3 jeweils über Schrauben-Mutter-Einrichtungen 1 1 mit den Schaltringen 6A bis 6C verbunden sind. Die außerhalb des Getriebegehäuses 2 angeordneten Bereiche der Hülsenelemente 8 sowie die zugeordneten Kabelschuhe 9 sind in einer Gehäuseeinrichtung 12 angeordnet, die vorliegend im Bereich eines Durchbruches 13 fest und dichtend mit dem Getriebegehäuse 2 der Getriebevorrichtung verbunden ist.
Die Gehäuseeinrichtung 12 ist mit einer flanschartigen Bodenträgerplatte 14, einem Zwischengehäusebereich 15 und einer Deckelplatte 16 ausgebildet, wobei die Gehäuseeinrichtung 12 im Bereich der Bodenträgerplatte 14 mit dem Getriebegehäuse 2 fest und dichtend verbunden ist. Zur Abdichtung des Innen- raumes des Getriebegehäuses 2 gegenüber der Umgebung ist zwischen der Bodenträgerplatte 14 und dem Getriebegehäuse 2, zwischen der Bodenträgerplatte 14 und dem Zwischengehäusebereich 15 sowie zwischen der Deckelplatte 16 und dem Zwischengehäusebereich 15 jeweils eine Dichteinrichtung 17 vorgesehen, die zur Abdichtung jeweils in eingefräste Nuten 18 eingelegte Rundschnurdichtungen umfasst.
Darüber hinaus ist die Gehäuseeinrichtung 12 im Bereich der Bodenträgerplatte 14 mit einer in montiertem Zustand der Gehäuseeinrichtung 12 mit dem Durchbruch 13 des Getriebegehäuses 2 in Deckung stehenden Öffnung 23 ausgebildet, in deren Bereich eine Führungseinrichtung 24 vorgesehen ist, die mit der Bodenträgerplatte 14 fest verbunden ist und durch welche die Hülsenelemente 8 durch jeweils vorgesehene Bohrungen 22 in das Innere der Gehäuseeinrichtung 12 geführt sind.
Jeweils eine mit einem Kabelschuh 9 verbundene Kabeleinrichtung 19 ist im Bereich des Zwischengehäusebereiches 15 aus der Gehäuseeinrichtung 12 in Richtung der Leistungselektronik 7 geführt und ist über eine Kabelverschrau- bung 20, die vorzugsweise eine PG-Verschraubung ist, fest und dichtend mit der Gehäuseeinrichtung 12 verbunden.
Die elektrische Maschine 6 ist somit konstruktiv derart ausgeführt, dass die zur Kontaktierung der Wicklungen der elektrischen Maschine 6 vorgesehenen Schaltringe 6A bis 6C vorliegend in montiertem Zustand der elektrischen Maschine 6 in der in Fig. 2 näher dargestellten Art und Weise unterhalb des Durchbruches 13 bzw. des so genannten Neben-Abtriebsfensters des Getriebegehäuses 2 angeordnet sind.
Nach der Montage der elektrischen Maschine 6 in das Innere des Getriebegehäuses 2 erfolgt die Komplettierung des Leistungsanschlusses der elektrischen Maschine 6 durch den Durchbruch 13 bzw. durch das Neben- Abtriebsfenster des Getriebegehäuses 2 hindurch. Hierbei wird zunächst die Bodenträgerplatte 14 mit der für die Durchführung der Hülsenelemente 8 vorgesehenen Öffnung 23 auf das Fenster des Durchbruches 13 gesetzt und mit dem Getriebegehäuse 2 verschraubt. Zur Aufnahme des die Führungseinrichtung 24, den Zwischengehäusebereich 15 und die Deckelplatte 16 unfassen- den Klemmenkastens ist die Bodenträgerplatte 14 mit einem Flanschbild ausgeführt.
Nach dem Verschrauben der Bodenträgerplatte 14 mit dem Getriebegehäuse 2 wird die Führungseinrichtung 24 auf die Bodenträgerplatte 14 aufgeschraubt. Die Führungseinrichtung 24 ist mit den drei Bohrungen 22 ausgebildet, durch die die vorliegend als Kupferhülsen ausgeführten Hülsenelemente 8 geschoben werden. Die Bohrungen 22 der Führungseinrichtung 18 sind in montiertem Zustand der Führungseinrichtung derart orientiert, dass die montierten Hülsenelemente 8 auf den dritten Schaltringbereichen 6B3 der Schaltringe 6A bis 6C aufliegen.
Anschließend wird der Zwischengehäusebereich 15 auf die Bodenträgerplatte 14 gesetzt, wobei die Abdichtung zwischen diesen beiden Bauteilen durch die vorzugsweise als Rundschnurdichtung ausgebildete Dichteinrichtung 17 realisiert wird. Anschließend werden die Längen der Kabeleinrichtungen 19 der Leistungsanschlüsse auf die gewünschte Länge zugeschnitten und mit den Kabelschuhen 9 versehen. Wiederum anschließend werden die Kabel 19 mit den Kabelschuhen 9 durch die Kabelverschraubungen 20 geschoben und durch Festziehen der Kabelverschraubungen 20 fest und dichtend mit der Gehäuseeinrichtung 12 verbunden.
Die axiale Länge der Hülsenelemente 8 ist derart abgestimmt, dass die Kabelschuhe 9 auf den Stirnseiten 8A der Hülsenelemente 8 aufliegen. Die Kontaktierung zwischen den Kabelschuhen 9, den Hülsenelementen 8 und den Schaltringen 6A bis 6C wird dadurch fixiert, dass jeweils eines der Schrauben- elemente 10 durch die Bohrungen der Kabelschuhe 9 und der Hülsenelemente 8 gedreht wird. Im Bereich der dritten Schaltringbereiche 6B3 der Schaltringe 6A bis 6C greift jeweils ein Schraubenelement 10 in das Gewinde einer Schrauben-Mutter-Einrichtung 1 1 , die jeweils als Gewindebuchsen ausgeführt sind, ein und wird festgezogen.
Abschließend wird die Deckelplatte 16 auf den Zwischengehäusebereich 15 gesetzt, wobei der Innenraum des Getriebegehäuses im Bereich zwischen dem Zwischengehäusebereich 15 und der Deckelplatte 16 wiederum durch die Dichteinrichtung 17 bzw. eine in eine Nut 18 eingelegte Rundschnurdichtung abgedichtet wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Getriebevorrichtung 1 ist ein Rotor der elektrischen Maschine 6 in nicht näher dargestellter Art und Weise mit einem Hohlrad einer Planetengetriebeeinrichtung des Hybridsystems wirkverbunden. Das Hohlrad kämmt mit Planeten der Planetengetriebeeinrichtung, die wiederum mit einem getriebegehäusefesten Sonnenrad in Eingriff stehen, wobei ein von der elektrischen Maschine 6 erzeugtes Drehmoment über einen Planetenträger in den Leistungsfluss der Getriebevorrichtung 1 im Bereich der Getriebeeingangswelle einleitbar ist.
Die elektrische Maschine 6 stellt eine Anfahreinrichtung eines mit der Getriebevorrichtung 1 ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges dar, wobei das Fahrzeug bevorzugt im rein elektrischen Fahrbetrieb über die motorisch betriebene elektrische Maschine 6 angefahren wird. Die bei herkömmlichen Fahrzeugantriebssträngen, welche mit Brennkraftmaschinen als Antriebsmaschinen ausgeführt sind, über eine als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildete Anfahreinrichtung während Anfahrvorgängen zur Verfügung gestellte Funktionalität wird bei einem elektromaschinenseitigen Anfahrvorgang nicht benötigt, womit der hydrodynamische Drehmomentwandler durch den Einbau der elektrischen Maschine 6 obsolet ist. Eine als Brennkraftmaschine ausgebildete Antriebsmaschine ist über ein vorzugsweise reibschlüssiges Schaltelement mit dem die Getriebevorrichtung 1 aufweisenden Fahrzeugantriebsstrang betriebszustandsabhängig koppelbar. Dabei ist der über das Schaltelement realisierte Koppelbereich zwischen dem Fahrzeugantriebsstrang und der Antriebsmaschine in Bezug auf den Verbindungsbereich zwischen der elektrischen Maschine 6 und einem Abtrieb des Fahrzeugantriebsstranges derart angeordnet, dass die Antriebsmaschine in abgeschaltetem Zustand während eines rein elektromaschinenseitigen Betriebes des Fahrzeugantriebsstranges von diesem entkoppelbar ist und eine Antriebsleistung der elektrischen Maschine 6 ohne Verluste im Bereich der abgeschalteten und von der elektrischen Maschine 6 mitzuschleppenden Antriebsmaschine mit höherem Wirkungsgrad in Richtung des Abtriebs führbar ist.
Zusätzlich besteht mittels des Schaltelementes die Möglichkeit, das Fahrzeug bedarfsweise über die Antriebsmaschine anzufahren, wenn das Schaltelement als Anfahrkupplung betrieben wird.
Die elektrische Maschine 6 ist bei weiteren Ausführungen der Getriebevorrichtung nach der Erfindung auch in anderer Art und Weise an den Leis- tungsfluss der Getriebevorrichtung koppelbar, um die vorbeschriebenen Be- triebszustände eines Fahrzeugantriebsstranges darstellen zu können.
Bezuqszeichen
1 Getriebevorrichtung
2 Getriebegehäuse
3 Durchbruch
4 Randbereich
5 Bereich, Wandlerglocke
6 elektrische Maschine 6A, B, C Schaltring
6A1 , B1 , C1 erster Ringbereich
6A2, B2, C2 zweiter Schaltringbereich
6B3 dritter Schaltringbereich
7 Anschlusseinrichtung
8 Hülsenelement
8A Stirnseite des Hülsenelement
9 Kabelschuh
10 Schraubenelement
1 1 Schrauben-Mutter-Einrichtung
12 Gehäuseeinrichtung
13 Durchbruch
14 Bodenträgerplatte
15 Zwischengehäusebereich
16 Deckelplatte
17 Dichteinrichtung
18 Nut
19 Kabeleinrichtung
20 Kabelverschraubung
21 Wickelkopfüberstand
22 Bohrung
23 Öffnung Führungseinrichtung

Claims

Patentan sprü ch e
1. Getriebevorrichtung (1) mit einem Getriebegehäuse (2), in welchem mehrere Baugruppen zur Darstellung verschiedener Übersetzungen und eine Anfahreinrichtung, vorzugsweise ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, anordenbar sind, wobei in einem Wandungsbereich des Getriebegehäuses (2) Durchbrüche (3, 13) vorsehbar sind, deren Randbereiche (4) als Versteifungszonen ausgeführt sind und durch die Drehmoment aus dem Getriebegehäuse (2) zu Nebenabtrieben führbar ist, dadurch geken n zei ch n et, dass in dem Bereich (5) des Getriebegehäuses (2), der für die Anfahreinrichtung vorgesehen ist, wenigstens eine elektrische Maschine (6) eines Hybridsystems angeordnet ist und eine Verbindung der im Getriebegehäuse (2) angeordneten elektrischen Maschine (6) mit einer extern des Getriebegehäuses (2) vorgesehenen Leistungselektronik (7) durch wenigstens einen der Durchbrüche (13) des Getriebegehäuses (2) geführt ist.
2. Getriebevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch geken n zei ch net, dass ein Rotor der elektrischen Maschine (6) mit einem Hohlrad einer Planetengetriebeeinrichtung des Hybridsystems wirkverbunden ist und das Hohlrad mit Planeten der Planetengetriebeeinrichtung kämmt, die wiederum mit einem getriebegehäusefesten Sonnenrad in Eingriff stehen, wobei ein von der elektrischen Maschine (6) erzeugtes Drehmoment über einen Planetenträger in den Leistungsfluss der Getriebevorrichtung (1) einleitbar ist.
3. Getriebevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch geken n zei ch n et, dass die elektrische Maschine (6) als permanentmagneterregte Synchronmaschine ausgebildet ist, die mit Wechselstrom betreibbar ist und bei der jede Phase der elektrischen Maschine mit einem Schaltring (6A, 6B, 6C) verbunden ist, wobei die Drähte der unterschiedlichen Spulenwicklungen einer jeden Phase der elektrischen Maschine (6) jeweils mit einem der elektrischen Maschine (6) zugewandten Ende des zugeordneten Schaltringes (6A bis 6C) verbunden sind.
4. Getriebevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch geken n zei ch n et, dass die Schaltringe (6A bis 6C) jeweils einen in axialer Richtung der elektrischen Maschine (6) verlaufenden ersten Ringbereich (6A1 bis 6C1), einen in radialer Richtung vom ersten Ringbereich (6A1 bis 6C1) in Richtung eines äußeren radialen Bereiches der elektrischen Maschine (6) verlaufenden zweiten Schaltringbereich (6A2 bis 6C2) und einen wiederum im Wesentlichen in axialer Richtung der elektrischen Maschine (6) verlaufenden dritten Schaltringbereich (6B3) aufweisen.
5. Getriebevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch geken n zei ch n et, dass die Schaltringe (6A bis 6C) jeweils im Bereich des ersten Ringbereiches (6A1 bis 6C1) mit den Spulenwicklungen der zugeordneten Phasen der elektrischen Maschine (6) wirkverbunden sind.
6. Getriebevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch geken n zei ch n et, dass die Schaltringe (6A bis 6C) im Inneren des Getriebegehäuses (2) im Bereich des dritten Schaltringbereiches (6B3) jeweils über eine vorzugsweise lösbare Anschlusseinrichtung (7) mit einem das Getriebegehäuse (2) durchgreifenden Hülsenelement (8) verbunden sind, wobei die Hülsenelemente (8) jeweils auf den dritten Schaltringbereichen (6B3) aufliegen.
7. Getriebevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch geken n zei ch net, dass die Hülsenelemente (8) außerhalb des Getriebegehäuses (2) jeweils über die Anschlusseinrichtung (7) mit Kabelschuhen (9) verbunden sind, wobei die Kabelschuhe (9) jeweils auf Stirnseiten (8A) der Hülsenelemente (8) aufliegen.
8. Getriebevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch geken n zei ch n et, dass die Anschlusseinrichtungen (7) jeweils durch die Hülsenelemente (8) verlaufende Schraubenelemente (10) aufweisen, die im Bereich der dritten Schaltringbereiche (6B3) jeweils über Schrauben-Mutter- Einrichtungen (11) mit den Schaltringen (6A bis 6C) verbunden sind.
9. Getriebevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch geken n zei ch n et, dass die außerhalb des Getriebegehäuses (2) angeordneten Bereiche der Hülsenelemente (8) sowie die zugeordneten Kabelschuhe (9) in einer Gehäuseeinrichtung (12) angeordnet sind, die im Bereich des Durchbruches (13) fest und dichtend mit dem Getriebegehäuse (2) verbunden ist.
10. Getriebevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch geken n zei ch n et, dass die Gehäuseeinrichtung (12) eine flanschartige Bodenträgerplatte (14), einen Zwischengehäusebereich (15) und eine Deckelplatte (16) aufweist, wobei die Gehäuseeinrichtung (12) im Bereich der Bodenträgerplatte (14) mit dem Getriebegehäuse (2) verbunden ist.
11. Getriebevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch geken n zei ch n et, dass die Gehäuseeinrichtung (12) im Bereich der Bodenträgerplatte (14) mit einer in montiertem Zustand der Gehäuseeinrichtung (12) mit dem Durchbruch (13) des Getriebegehäuses (2) in Deckung stehenden Öffnung ausgebildet ist, in deren Bereich eine Führungseinrichtung (18) vorgesehen ist, die mit der Bodenträgerplatte (14) fest verbunden ist und durch welche die Hülsenelemente (8) in das Innere der Gehäuseeinrichtung (12) geführt sind.
12. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch geken n zei ch n et, dass jeweils eine mit einem Kabelschuh (9) verbundene Kabeleinrichtung (19) im Bereich des Zwischengehäusebereiches (15) aus der Gehäuseeinrichtung (12) in Richtung der Leistungselektronik (7) ver- läuft und über eine Kabelverschraubung (20) fest und dichtend mit der Gehäuseeinrichtung (12) verbunden ist.
13. Getriebevorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch geken n zei ch n et, dass die ersten Ringbereiche (6A1 bis 6C1 ) der Schaltringe (6A bis 6C) radial innerhalb von Wickelkopfüberständen (21) der Spulenwicklungen der elektrischen Maschine (6) angeordnet sind und mit ihren die Wickelkopfüberstände (21) untergreifenden Bereichen mit den Spulenwicklungen verbunden sind.
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