DE102008000953A1 - Parallelhybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Parallelhybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, welcher im Wesentlichen einen über eine Kupplung (3) mit dem Antriebsstrang gekoppelten Verbrennungsmotor (1), zumindest eine elektrische Maschine (5), welche als Motor und als Generator betreibbar ist, und ein Getriebe (4) mit variabler Vorwärtsgangübersetzung umfasst, wobei die elektrische Maschine (5) zwischen dem Verbrennungsmotor (1) und dem Getriebe (4) im Antriebsstrang angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist zumindest eine Drehzahlumkehreinrichtung zum Realisieren zumindest einer Rückwärtsgangübersetzung getriebeeingangsseitig im Antriebsstrang angeordnet, wobei die Drehzahlumkehreinrichtung mit der elektrischen Maschine (5) und/oder mit dem Verbrennungsmotor (1) koppelbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
  • Beispielsweise aus der Druckschrift DE 195 03 500 A1 ist ein Parallelhybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt. Der Parallelhybridantrieb umfasst einen Verbrennungsmotor, der über eine Reibungs-Trennkupplung mit einer Eingangswelle eines in mehreren Stufen schaltbaren Getriebes verbunden ist. Mit der Eingangswelle ist über eine nicht näher dargestellte Drehverbindung eine elektrische Maschine verbunden, die sowohl als Elektromotor als auch als Generator arbeiten kann, um im motorischen Betrieb aus einer Batterie des Kraftfahrzeuges gespeist zu werden beziehungsweise im Generatorbetrieb die Batterie zu laden.
  • Das Getriebe des bekannten Parallelhybridantriebes umfasst mehrere Vorwärtsgangübersetzungen jedoch keine Rückwärtsgangübersetzung. Die elektrische Maschine kann im motorischen Betrieb in beiden Drehrichtungen betrieben werden. Für die Rückwärtsfahrt wird das Kraftfahrzeug ausschließlich durch die elektrische Maschine angetrieben, deren Drehrichtung elektronisch gegenüber dem Vorwärtsfahrtdrehsinn umgekehrt wird. Daraus ergibt sich der Nachteil, dass das Fahrzeug nicht über den Verbrennungsmotor zum Rückwärtsfahren angetrieben werden kann, da die Drehrichtung des Verbrennungsmotors nicht umgekehrt werden kann. Beispielsweise wenn der Energiespeicher der elektrischen Maschine keine Energie mehr zum Antrieb der Maschine zur Verfügung stellen kann, ist das Fahrzeug nicht mehr rückwärts bewegbar. Es ist somit in nachteiliger Weise nicht mehr rangierfähig.
  • Demnach liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Hybridantriebsanordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei der das Rückwärtsfahren des Fahrzeuges sowohl über die elektrische Maschine als auch über den Verbrennungsmotor realisierbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
  • Somit wird eine Parallelhybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, welcher im Wesentlichen einen über eine Kupplung mit dem Antriebsstrang gekoppelten Verbrennungsmotor, zumindest eine elektrische Maschine, welche zum Beispiel als Motor und als Generator betrieben werden kann, und ein beliebig ausgestaltetes Getriebe mit variabler Vorwärtsgangübersetzung umfasst, wobei die elektrische Maschine zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe im Antriebsstrang angeordnet ist. Erfindungsgemäß kann zumindest eine Drehzahlumkehreinrichtung oder dergleichen zum Realisieren zumindest einer Rückwärtsgangübersetzung getriebeeingangsseitig im Antriebsstrang angeordnet sein, wobei die Drehzahlumkehreinrichtung mit der elektrischen Maschine und/oder mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt werden kann.
  • Auf diese Weise kann mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Parallelhybridantriebsanordnung der Rückwärtsgang beziehungsweise das Rückwärtsfahren bei dem Fahrzeug sowohl durch den Verbrennungsmotor als auch durch die elektrische Maschine aufgrund der getriebeeingangsseitig angeordneten Drehzahlumkehreinrichtung realisiert werden. Dadurch kann ohne Einschränkungen beim Fahrbetrieb des Fahrzeuges die sonst erforderliche Rückwärtsganggruppe in dem Hauptgetriebe entfallen, so dass die Herstellungskosten reduziert werden. Zudem ergibt sich durch das Entfallen der Rückwärtsganggruppe auch eine Geräuschreduzierung insbesondere bei Getrieben in Vorgelegewellenbauweise. Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass die sonst maßgeblich durch die Regelbarkeit der Kupplung und deren Aktuatorik bestimmte Qualität des Rangierbetriebes nun vorteilhaft einfach durch das Einstellen des Antriebsmoments bei dem Elektromotor, beispielsweise durch den motorischen oder den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine beeinflussbar ist.
  • Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Drehzahlumkehreinrichtung ein Planetengetriebe vorgesehen ist. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die getriebeeingangsseitig durchgeführte Drehrichtungsumkehr neben der gesamten Spreizung des Hauptgetriebes zusätzlich auch die Spreizung der Planetenradstufe ausgenutzt werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei der Verwendung eines Planetengetriebes als Drehzahlumkehreinrichtung daraus, dass in Abhängigkeit der Übersetzung des Planetengetriebes auch die Möglichkeit besteht, dass bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Hybridantriebsanordnung eine Kriechfunktion realisiert werden kann.
  • Vorzugsweise kann das Planetengetriebe getriebeeingangsseitig derart eingebunden sein, dass das Sonnenrad des Planetengetriebes mit dem Rotor der elektrischen Maschine und das Hohlrad des Planetengetriebes mit der Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes verbunden sind. Dadurch dass auch die elektrische Maschine mit der Drehzahlumkehreinrichtung beziehungsweise mit dem Planetengetriebe zum Realisieren des Rückwärtsganges verbunden ist, ist es nicht erforderlich, dass die elektrische Maschine besondere Funktionen aufweisen beziehungsweise speziell ausgelegt sein muss. Dadurch kann neben einer Kostenersparnis auch das Gewicht und der erforderliche Bauraum reduziert werden. Beispielsweise kann somit mit besonderem Vorteil als elektrische Maschine auch der bereits vorhandene integrierte Starter-Generator verwendet werden.
  • Um bei der vorgeschlagenen Parallelhybridantriebsanordnung die Kopplung der Drehzahlumkehreinrichtung sowohl mit der elektrischen Maschine als auch mit dem Verbrennungsmotor zu realisieren, kann gemäß einer möglichen weiteren Ausgestaltung vorgesehen sein, dass ein Schaltelement oder dergleichen dazu verwendet wird. Es sind auch andere Kopplungs- bzw. Verbindungsmöglichkeiten denkbar. Bei der Verwendung einer Schaltklaue als Schaltelement kann die Schaltklaue z. B. eine erste Schaltstellung zum Realisieren des Rückwärtsfahrens durch die elektrische Maschine und/oder durch den Verbrennungsmotor sowie eine zweite Schaltstellung aufweisen, welche die Vorwärtsfahrt bei dem Fahrzeug beispielsweise ausschließlich durch den Verbrennungsmotor ermöglicht.
  • In der ersten Schaltstellung wirkt die Schaltklaue als Verbindungsglied zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass während der Rückwärtsbewegung des Fahrzeuges ausschließlich mit elektromotorischen Antrieb beispielsweise ein Mangel an Zugkraft aufgrund mangelnder Energieversorgung, eines erhöhten Steigungswiderstandes oder dergleichen, durch das Motormoment des Verbrennungsmotors über diese Verbindung ausgeglichen werden kann. Dabei kann das Motormoment durch die Kupplung entsprechend angesteuert werden. Zudem kann das Erreichen der Gleichlaufdrehzahl zum Schalten wahlweise über den Verbrennungsmotor gegebenenfalls bei schlupfender Kupplung erfolgen. Die Gleichlaufdrehzahl kann jedoch auch über die elektrische Maschine aufgebracht werden, wenn das Getriebe sich in Neutral befindet. Möglicherweise kann die Gleichlaufdrehzahl auch schon zuvor im Stillstand erreicht werden. Wenn das Schaltelement beziehungsweise die Schaltklaue synchronisiert ausgeführt ist, kann das Einschalten mit geöffnetem Anfahrelement erfolgen.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Parallelhybridantriebsanordnung ergibt sich daraus, dass auch ohne elektromotorischen Antrieb das Fahr zeug rückwärts durch den Verbrennungsmotor bewegt werden kann. Bei Bedarf kann in diesem Zustand die elektrische Maschine als Generator betrieben werden, um beispielsweise den Energiespeicher beziehungsweise die Batterie aufzuladen.
  • Gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass bei der zweiten Schaltstellung der Schaltklaue die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit der Getriebeeingangswelle und dem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden wird. Auf diese Weise kann das Fahrzeug vorzugsweise allein durch das Motormoment des Verbrennungsmotors vorwärts bewegt werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Erfindung zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug.
  • Die Prinzipsskizze zeigt einen Antriebsstrang der erfindungsgemäßen Parallelhybridantriebsanordnung beispielhaft mit einem Verbrennungsmotor 1, dessen Kurbelwelle 2 über eine Kupplung 3, welche über eine Kupplungsausrückung 13 betätigbar ist, mit der Getriebeseite eines beispielhaftes dargestellten Haupt-Getriebes 4 in Vorgelegebauweise gekoppelt ist. Das Getriebe 4 kann beliebig ausgeführt sein, jedoch kann in vorteilhafter Weise auf eine Rückwärtsgangkette bzw. -stufe verzichtet werden.
  • Ferner umfasst der Antriebsstrang zumindest eine elektrische Maschine 5, welche als Motor und als Generator betrieben werden kann und somit als integrierter Starter-Generator eingesetzt werden kann. Des Weiteren ist getriebeeingangsseitig ein als Drehzahlumkehreinrichtung ausgebildetes Planetengetriebe 6 vorgesehen. Das Planetengetriebe 6 ist dabei derart eingebunden, dass das Sonnenrad 7 mit dem Rotor 8 der elektrischen Maschine 5 und das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 6 mit der Getriebeeingangswelle 10 des Getriebes 4 verbunden sind. Die Planetenräder 12 des Planetengetriebes 6 sind dabei gehäusefest.
  • Um den Rotor 8 der elektrischen Maschine 5 auch mit der Kurbelwelle 2 des Verbrennungsmotors 1 verbinden zu können, ist als Verbindungsglied eine Schaltklaue 11 mit zwei möglichen Schaltstellungen R, V vorgesehen. Bei der ersten Schaltstellung R ist der Rotor 8 der elektrischen Maschine 5 bei geschlossener Kupplung 3 mit der Kurbelwelle 2 des Verbrennungsmotors 1 verbunden. Bei der zweiten Schaltstellung V der Schaltklaue 11 ist die Kurbelwelle 2 des Verbrennungsmotors 1 bei geschlossener Kupplung 3 mit der Getriebeeingangswelle 10 und dem Hohlrad 9 des Planetengetriebes verbunden.
  • Die von dem Verbrennungsmotor 1 vorgegebene Richtung wird in der Figur mit einem + bezeichnet, welches der Vorwärtsbewegung des Fahrzeuges bzw. dem verbrennungsmotorisch positiven Drehsinn entspricht. Dagegen wird die Rückwärtsbewegung des Fahrzeuges, welches dem verbrennungsmotorisch negativen Drehsinn entspricht, durch eine Drehzahlumkehr realisiert, mit einem – gekennzeichnet.
  • Beim Rückwärtsfahren des Fahrzeuges kann das Drehmoment der elektrischen Maschine 5 über das Planetengetriebe 6 in das Getriebe 4 eingeleitet werden. Wird die Schaltklaue 11 in die erste Schaltstellung R bewegt, kann die Kurbelwelle 2 des Verbrennungsmotors 1 mit der Planetengetriebe-Standardübersetzung an der Getriebeeingangseite zusätzlich genutzt werden. Auf diese Weise kann die Rückwärtsgangkette in dem Getriebe 4 entfallen und es ist eine deutlich bessere Regelbarkeit für den Rangierbetrieb des Fahrzeuges möglich. Zudem kann die Geräuschproblematik, das so genannte Rückwärtsgangrasseln, vermieden werden und eine erweiterte Übersetzungsmöglichkeit für den Rückwärtsgang realisiert werden.
  • Aus der Möglichkeit, dass bei Überschreiten der Drehmomentschwelle bei der elektrischen Maschine 5 das Motormoment des Verbrennungsmotors 1 zusätzlich genutzt werden kann, ergibt sich eine verbesserte Fahrsicherheit bei dem Fahrzeug. Da sich der Rotor 8 der elektrischen Maschine 5 während der Rückwärtsfahrt im verbrennungsmotorisch positiven Drehsinn dreht, kann bei Bedarf ohne weiteres das Motormoment des Verbrennungsmotors 1 über die fahrzeugseitige Kupplung zugeschaltet werden. Eine gewählte Übersetzung zwischen der elektrischen Maschine 5 und der Getriebeeingangswelle 10 des Getriebes 4 von beispielsweise i = 2 ermöglicht zusätzlich das Kriechen mit geschlossener Kupplung 3, wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf dreht.
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Kurbelwelle
    3
    Kupplung
    4
    Getriebe
    5
    Elektrische Maschine
    6
    Planetengetriebe
    7
    Sonnenrad
    8
    Rotor
    9
    Hohlrad
    10
    Getriebeeingangswelle
    11
    Schaltklaue
    12
    Planetenrad
    13
    Kupplungsausrückung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19503500 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Parallelhybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang, welcher im Wesentlichen einen über eine Kupplung (3) mit dem Antriebsstrang gekoppelten Verbrennungsmotor (1), zumindest eine elektrische Maschine (5), welche als Motor und als Generator betreibbar ist, und ein Getriebe (4) mit variabler Vorwärtsgangübersetzung umfasst, wobei die elektrische Maschine (5) zwischen dem Verbrennungsmotor (1) und dem Getriebe (4) im Antriebsstrang angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Drehzahlumkehreinrichtung zum Realisieren zumindest einer Rückwärtsgangübersetzung getriebeeingangsseitig im Antriebsstrang angeordnet ist, wobei die Drehzahlumkehreinrichtung mit der elektrischen Maschine (5) und/oder mit dem Verbrennungsmotor (1) koppelbar ist.
  2. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehzahlumkehreinrichtung ein Planetengetriebe (6) vorgesehen ist.
  3. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (7) des Planetengetriebes (6) mit dem Rotor (8) der elektrischen Maschine (5) und das Hohlrad (9) des Planetengetriebes (6) mit der Getriebeeingangswelle (10) des Getriebes (4) verbunden sind.
  4. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Koppeln der Drehzahlumkehreinrichtung mit der elektrischen Maschine (5) und mit dem Verbrennungsmotor (1) zumindest ein Schaltelement vorgesehen ist.
  5. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaltelement eine Schaltklaue (11) mit einer ersten Schalt stellung (R), welche die Rückwärtsfahrt durch die elektrische Maschine (5) und/oder durch den Verbrennungsmotor (1) ermöglicht, und mit einer zweiten Schaltstellung (V) vorgesehen ist, welche die Vorwärtsfahrt durch den Verbrennungsmotor (1) ermöglicht.
  6. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltklaue (11) bei der ersten Schaltstellung (R) als Verbindungsglied zwischen dem Rotor (8) der elektrischen Maschine (5) und der Kurbelwelle (2) des Verbrennungsmotors (1) vorgesehen ist.
  7. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der zweiten Schaltstellung (V) die Kurbelwelle (2) des Verbrennungsmotors (1) mit der Getriebeeingangswelle (10) und dem Hohlrad (9) des Planetengetriebes (6) verbunden ist.
DE102008000953A 2008-04-03 2008-04-03 Parallelhybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug Withdrawn DE102008000953A1 (de)

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