DE102008026515A1 - Hybridantrieb - Google Patents

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DE102008026515A1
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Richard Bauer
Alexander Mark
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/08Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H47/00Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
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    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Abstract

Offenbart ist ein Hybridantrieb mit einem Primäraggregat und einer Hydromaschine, wobei diese jeweils mit einer Triebwelle verbunden sind. Das Primäraggregat treibt über die Triebwelle eine Hydropumpe an, an der eine Hydromaschine hydraulisch angeschlossen ist. Die Triebwellen sind dabei mechanisch verbindbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
  • Als Hybridantrieb wird eine Kombination verschiedener Antriebsprinzipien oder verschiedener Energiequellen für eine Antriebsaufgabe innerhalb einer Anwendung, beispielsweise eines Fahrzeugs, bezeichnet.
  • In Abhängigkeit der Anordnung und der mechanischen Verbindung der Antriebsmaschinen wird zwischen Seriell-Hybridantrieb und Parallel-Hybridantrieb unterschieden. Bei einem Seriell-Hybrid wird die gesamte Leistung der Verbrennungskraftmaschine über einen elektrischen Generator oder eine hydraulische Pumpe in elektrische/hydraulische Energie umgewandelt und der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt ausschließlich durch einen Elektro- oder Hydromotor. Nachteilig hierbei ist, dass dieser Antrieb bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs und niedrigen Lasten einen sehr schlechten Wirkungsgrad aufweist.
  • Bei einem Parallel-Hybrid stehen zwei Antriebsmaschinen, beispielsweise ein Elektromotor oder Hydromotor und ein Verbrennungsmotor, mit einem Achsantrieb in Verbindung, so dass das betreffende Fahrzeug bei entsprechender Ausbildung und Anordnung des Antriebsstrangs, separat von dem Elektromotor oder Hydromotor, separat von der Verbrennungskraftmaschine, oder gemeinsam von beiden Antriebsmaschinen angetrieben werden kann.
  • In der US 5 495 912 ist ein Parallel-Hybrid offenbart, bei dem eine Verbrennungskraftmaschine Energie an eine Triebwelle überträgt, an der eine Hydroeinheit angeschlossen ist, die als Hydropumpe oder Hydromotor betrieben werden kann und von der eine Antriebseinheit (Getriebe, Räder etc.) eines Fahrzeugs angetrieben wird. Mit der Hydroeinheit ist ein Hydrospeicher in Wirkverbindung, der Energie an den Hydromotor abgeben oder Energie von der Hydropumpe aufnehmen kann. Zum Laden des Hydrospeichers wird entweder die Bremsenergie des Fahrzeugs und somit indi rekt die Verbrennungskraftmaschine verwendet, die einen Teil der Beschleunigungsenergie vor dem Bremsvorgang liefern muss, oder es wird direkt die Verbrennungskraftmaschine zum antreiben der Hydropumpe verwendet. Zusätzlich zur Verbrennungskraftmaschine kann eine weitere Verbrennungskraftmaschine an die Triebwelle zugeschaltet werden, um die Leistung des Parallel-Hybrids zu erhöhen. Diese Lösung hat den Nachteil, dass dieser Antrieb einen sehr komplexen Aufbau und hohe Herstellungskosten aufweist.
  • Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hybridantrieb zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist und kompakt aufgebaut ist.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Hybridantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß weist ein Hybridantrieb wenigstens ein Primäraggregat und eine Hydromaschine auf, wobei diese mit einer ersten Triebwelle und das Primäraggregat mit einer zweiten Triebwelle in Wirkverbindung stehen. Über die zweite Triebwelle wird eine mit der Hydromaschine in Verbindung stehende Hydropumpe angetrieben. Die erste und die zweite Triebwelle sind dabei über eine Kupplung verbindbar.
  • Diese Lösung hat den Vorteil, dass durch diesen Hybridantrieb mehrere Antriebsprinzipien ermöglicht sind. Im offenen Zustand der Kupplung kann der Hybridantrieb seriell betrieben werden. Bei geschlossener Kupplung kann der Hybridantrieb entweder parallel oder als Primäraggregatsantrieb eingesetzt werden. Somit kann der Hybridantrieb flexibel an unterschiedliche Einsatzbedingungen bei einem gleichzeitig hohen Wirkungsgrad optimal angepasst werden.
  • Die Hydromaschine und die erste Triebwelle werden vorteilhafterweise über ein Getriebe verbunden, wodurch das Drehmoment und die Drehzahl zwischen der Hydromaschine und der Triebwelle abgestimmt werden kann.
  • Das Getriebe der Hydromaschine kann einstufig, zweistufig oder als Planetengetriebe ausgebildet sein und ist somit ideal an den Einsatzbereich des Hybridantriebs anpassbar.
  • Vorzugsweise ist das Primäraggregat eine Verbrennungskraftmaschine (VKM), die eine hohe Leistung und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen kann.
  • Die VKM ist bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung über ein einstufiges Motorgetriebe mit der zweiten Triebwelle verbunden, wobei das Motorgetriebe sehr kompakte Abmessungen aufweist und kostengünstig herstellbar ist.
  • Über einen Ventilblock kann ein Druckanschluss der Hydropumpe mit einem Hochdruckspeicher oder einen Hochdruckanschluss des Hydromotors und über den Sauganschluss mit einem Niederdruckspeicher oder mit einem Niederdruckanschluss des Hydromotors verbunden sein. Des Weiteren kann über den Ventilblock der Hochdruckspeicher mit dem Hochdruckanschluss des Hydromotors und der Niederdruckspeicher mit dem Niederdruckanschluss des Hydromotors verbindbar sein. Hierdurch sind unterschiedliche Betriebszustände der Hydropumpe und des Hydromotors einfach über den Ventilblock einstellbar.
  • Vorteilhafterweise kann mit einem Steuergerät die VKM, die Hydromaschine, die Hydropumpe, die Kupplung, der Ventilblock, eine Getriebeeinheit und ein Planetengetriebe über beispielsweise elektrische Steuerleitungen angesteuert werden. Somit ist eine optimale Anpassung des Hybridantriebs an unterschiedlichste Betriebsbereiche ermöglicht, womit ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann.
  • Die Hydromaschine und die -pumpe können einstellbar und somit mit unterschiedlichen Drehzahlen und -momenten betreibbar sein.
  • Die Hydromaschine kann im 4-Quadranten-Betrieb als Hydropumpe und -motor mit unterschiedlichen Drehrichtungen und -momenten äußerst flexibel eingesetzt werden.
  • Die erste Triebwelle kann mit einem Differentialgetriebe und einen daran angeordneten Radantrieb in Wirkverbindung stehen, um somit beispielsweise ein Fahrzeug anzutreiben.
  • Sonstige Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
  • Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Hybridantrieb gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 einen Hybridantrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 3 ein Zugkraftdiagramm des Hybridantriebs gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
  • 4 einen Hybridantrieb gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
  • In 1 ist ein Hybridantrieb 1, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, in einer schematischen Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieser weist eine Verbrennungskraftmaschine 2 (VKM) auf, die über eine Antriebswelle 4 und einem Motorgetriebe in der Form eines Zahnradpaares 6 mit einer ersten Triebwelle 8 verbunden ist, die eine verstellbare Hydropumpe 10 antreibt. Die Hydropumpe 10 hat einen Druckanschluss 12, der über eine Druckleitung 14 an einen Ventilblock 16 angeschlossen ist. Ein Sauganschluss 18 der Hydropumpe 10 ist über eine Saugleitung 20 ebenfalls mit dem Ventilblock 16 verbunden.
  • Der Ventilblock 16 ist dabei unterschiedlich einstellbar. In einer ersten Stellung des Ventilblocks 16 fördert die von der VKM 2 angetriebene Hydropumpe 10 Druckmittel von einem Niederdruckspeicher 24 über eine erste Speicherleitung 22, die Saugleitung 20, die Druckleitung 14 und eine zweite Speicherleitung 26 zu einem Hochdruckspeicher 28, womit in diesem hydraulische Energie gespeichert wird.
  • In einer zweiten Stellung des Ventilblocks 16 ist die Hydropumpe 10 mit einer Hydromaschine 34 in Druckmittelverbindung, wobei von der Druckleitung 14 und einer Hochdruckleitung 30, die an einen Hochdruckanschluss 32 der Hydromaschine 34 angeschlossen ist, diese mit Druckmittel versorgt und dieses über eine an einem Niederdruckanschluss 36 der Hydromaschine 34 angeschlossene Niederdruckleitung 38 und die Saugleitung 20 zu der Hydropumpe 10 zurückgeführt wird. Die Hydromaschine 34 wirkt dabei als Hydromotor 34.
  • In einer dritten Stellung des Ventilblocks 16 ist die Hydromaschine 34 mit dem Nieder- und Hochdruckspeicher 24, 28 verbunden und somit unabhängig von der Hydropumpe 10 als Hydromotor 34 betreibbar. Hierbei strömt Druckmittel von dem Hochdruckspeicher 28 über die zweite Speicherleitung 26, die Hochdruckleitung 30 und den Hochdruckanschluss 32 zu dem Hydromotor 34 und wird über den Niederdruckanschluss 36, die Niederdruckleitung 38 und die erste Speicherleitung 22 zum Niederdruckspeicher 24 zurückgeführt. Wird die Hydromaschine 34 hingegen als Hydropumpe 34 eingesetzt (wird weiter unten in der Beschreibung genauer ausgeführt), so fördert diese Druckmittel vom Nieder- zum Hochdruckspeicher 24, 28. Durch einen Vierquadrantenbetrieb ist die Hydromaschine 34 flexibel mit wechselnder Drehrichtung und wechselnder Momentenrichtung betreibbar.
  • Die Hydromaschine 34 ist über eine Antriebwelle 40 und einem als Zahnradpaar 42 ausgeführtem Getriebe mit einer zweiten Triebwelle 44 in Wirkverbindung. Diese treibt über ein Differentialgetriebe 46 zwei Abtriebswellen 48 mit Rädern 50 an.
  • Die erste und zweite Triebwelle 8, 44 sind über eine Kupplung 52 mechanisch verbindbar, die zwischen den an den Triebwellen 8, 44 angeschlossenen Zahnradpaaren 6, 42 angeordnet ist.
  • Ein Steuergerät 54 ist elektrisch über eine sich verzweigende Steuerleitung 56 mit der VKM 2, der Hydropumpe 10, dem Ventilblock 16, der Hydromaschine 34 und der Kupplung 52 verbunden und regelt und steuert diese. Beispielsweise kann bei der VKM 2 die Drehzahl und bei der Hydromaschine 34 das Drehmoment geregelt werden.
  • Der Hybridantrieb 1 in 1 wird in unterschiedlichen Betriebszuständen eingesetzt, die von dem Steuergerät 54 gesteuert werden. Bei einem seriellen Betriebszustand wird der Hybridantrieb 1 als Seriell-Hybrid betrieben, wobei die Kupplung 52 getrennt ist. Die VKM 2 überträgt ein Drehmoment mit einer bestimmten Drehzahl über die Antriebswelle 4 und das Zahnradpaar 6 auf die erste Triebwelle 8, die die Hydropumpe 10 antreibt. Die mechanische Energie der VKM 2 wird über die Hydropumpe 10 in hydraulische Energie umgewandelt. Die VKM 2 und die Hydropumpe 10 sind derart über das Zahnradpaar 6 aufeinander abgestimmt, das beide gleichzeitig ihre maximale Drehzahl erreichen. Die hydraulische Energie wird entweder in der erste Stellung des Ventilblocks 16 in dem Hochdruckspeicher 28 gespeichert oder mit dieser wird in der zweiten Stellung des Ventilblocks 16 die Hydromaschine 34 angetrieben. Die Hydromaschine 34 wirkt dann als Hydromotor 34 und treibt weiter über die Antriebswelle 40, das Zahnradpaar 42, die zweite Triebwelle 44 und dem Differentialgetriebe 46, die Abtriebswellen 48 mit den Rädern 50 an.
  • Die Hydromaschine 34 kann in der dritten Stellung des Ventilblocks 16 ebenfalls, wie in der zweiten, als Hydromotor 34 wirken. In dieser Stellung ist die Hydromaschine 34 allerdings auch als Hydropumpe 34 einsetzbar, indem diese bei Verzögerungen durch beispielsweise Bremsen des Kraftfahrzeugs, über die Räder 50, die Abtriebswellen 48, dem Differentialgetriebe 46, der zweiten Triebwelle 44 und dem Zahnradpaar 42 die Bremsenergie in hydraulische Energie umwandelt. Diese fördert dabei Druckmittel vom Niederdruckspeicher 24 über die erste Speicherleitung 22, die Niederdruckleitung 38 und dem Niederdruckanschluss 36 zum Hochdruckspeicher 28 über den Hochdruckanschluss 32, die Hochdruckleitung 30 und die zweite Speicherleitung 26. Der serielle Betriebszustand wird beispielsweise bei niedrigen Geschwindigkeiten und hohen Lasten eingesetzt, wo dieser einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
  • Sind beispielsweise hohe Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs erforderlich, so wird der Hybridantrieb 1 durch das Steuergerät 54 in einen Betriebszustand gesteuert, in welchem dieser über einen rein mechanischen Antriebsstrang das Kraftfahrzeug antreibt. Hierbei schließt das Steuergerät 54 die Kupplung 52, wodurch die erste und zweite Triebwelle 8, 44 verbunden werden. Gleichzeitig werden die Hydropumpe 10 und die Hydromaschine 34 von dem Steuergerät 54 derart eingestellt, dass die Hydropumpe 10 auf Null Fördervolumen und die Hydromaschine 34 auf Null Schluckvolumen geschwenkt werden und leer mitlaufen. Somit treibt die VKM 2 direkt über das Zahnradpaar 6, die beiden Triebwellen 8, 44 und den Radantrieb, der das Differenti algetriebe 46 und die Abtriebswellen 48 aufweist, die Räder 50 an, was als Overdrive bezeichnet wird.
  • Der Hybridantrieb 1 ist auch in einem parallelen Betriebszustand einsetzbar, indem die Kupplung 52 wie oben beschrieben geschlossen ist und zusätzlich zur VKM 2 auch der Hydromotor 34 die zweite Triebwelle 44 antreibt. Dieser wird dabei entweder durch die Hydropumpe 10 oder durch die Speicheranordnung aus Nieder- und Hochdruckspeicher 24, 28 mit Druckmittel versorgt. Im letzteren Fall der Druckmittelversorgung werden Hybridfunktionen, wie Rekuperation, Boost, Start-Stopp, Motorbetriebspunktverschiebung und Betrieb ohne VKM 2 ermöglicht.
  • Die verschiedenen Betriebszustände des Hybridantriebs 1 werden von dem Steuergerät 54 unterschiedlichst eingestellt und zwar derart, dass der Hybridantrieb 1 in jeder Einsatzsituation des Kraftfahrzeugs den optimalen Wirkungsgrad aufweist und gleichzeitig den Einsatzwunsch eines Fahrzeugführers berücksichtigt. Einflussgrößen für die Ansteuerung des Hybridmotors 1 durch das Steuergerät 54 sind die jeweiligen maximalen Wirkungsgrade der VKM 2, der Hydropumpe 10 und der Hydromaschine 34. Weitere Einflussgrößen sind fahrdynamische Einsatzwünsche des Fahrzeugführers, wie Gaspedal- und Bremspedalstellung, der Gradient der Gaspedal- und Bremspedalstellung und die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Ladezustand der Speicheranordnung aus Nieder- und Hochdruckspeicher 28, 24, wie beispielsweise der Speicherdruck und die Speichertemperatur.
  • In 2 ist ein Hybridantrieb 1 in einer schematischen Darstellung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Hydromotor 34 ist hierbei über eine Getriebeeinheit 58 in der Form zweier schaltbarer Zahnradpaare 60, 62 mit der zweiten Triebwelle 44 verbunden, wobei die Schaltung über eine Synchronisationseinrichtung 64 erfolgt. Die Zahnradpaare 60, 62 weisen jeweils eine unterschiedliche Übersetzung auf, wobei das in 2 rechte Zahnradpaar 62 einem 1. Gang und das linke Zahnradpaar 60 einem 2. Gang entspricht. Hierdurch ist zum einen ein leistungsschwächerer Hydromotor 34 einsetzbar und zum anderen der Drehzahl- und Drehmomentbereich des Hydromotors 34 flexibler an die Einsatzsituation des Kraftfahrzeugs anpassbar. Es sind somit zwei Gänge durch die Getriebeeinheit 58 wählbar, die durch die Steuereinheit 54 über die Steuerleitung 56, die mit der Synchronisationseinrichtung 64 verbunden ist, betätigt werden.
  • Anhand der 3 wird in einem Zugkraftdiagramm der Einsatz des Hybridmotors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform näher erläutert. Die Ordinate des Zugkraftdiagramm bildet ein Drehmoment M in Nm und die Abszisse des Diagramms eine Geschwindigkeit v_Fzg km/h ab. In dem Zugkraftdiagramm ist eine Leistungshyperbel 66 (Punkte-Linie) eingezeichnet, die die maximale mögliche Leistung der VKM 2 (s. 2), beispielsweise 110 kW, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und dem Drehmoment zeigt. Eine in dem Zugkraftdiagramm obere Linie 68 (Strich-Linie) weist einen waagrechten Abschnitt und einen Abschnitt, der entlang der Leistungshyperbel 66 verläuft, auf. Eine zweite Linie 70 (Strichpunkt-Linie), die unterhalb der Linie 66 angeordnet ist, weist ebenfalls eine waagrechten Abschnitt und einen Abschnitt, der entlang der Leistungshyperbel 68 verläuft, auf. Die obere Linie 66 endet in dem Punkt, wo die zweite Linie 70 an der Leistungshyperbel 68 anliegt. Eine dritte gebogene Linie 72 (Strichstrichpunkt-Linie) ist unterhalb der Linie 70 in dem Zugkraftdiagramm eingezeichnet.
  • Beim Anfahren des Kraftfahrzeugs wird der Hybridmotor 1 (s. 2) im seriellen Betriebszustand mit dem 1. Gang der Getriebeeinheit 58 (s. 2) betrieben. Die Linie 68 entspricht dabei dem 1. Gang und zeigt das maximale Drehmoment bei einer bestimmten Geschwindigkeit auf, die der Hybridmotor 1 leisten kann. Die Beschleunigung erfolgt bis zu einer Geschwindigkeit (ca. 90 km/h) in diesem 1. Gang, wo die obere Linie 68 in die Linie 70 mündet. Durch den Hybridmotor 1 ist jeder Punkt zwischen der oberen Linie 68 und der Abszisse stufenlos erreichbar, wobei das Drehmoment über den Hydromotor 34 (s. 2) eingestellt wird. Beispielsweise kann bereits ab der Geschwindigkeit Null das Höchstdrehmoment am Abtrieb zur Verfügung gestellt werden. Beim Erreichen der Geschwindigkeitsgrenze (ca. 90 km/h) wird die Getriebeeinheit 58 (s. 2) in den 2. Gang geschaltet und das Kraftfahrzeug kann mit einem maximalen Drehmoment entlang der zweiten Linie 70 bis zur Höchstgeschwindigkeit (ca. 230 km/h) beschleunigt werden. Auch hier gilt, dass jeder Betriebspunkt zwischen der Linie 70 und der Abszisse betreibbar ist. Vor Erreichen der Höchstgeschwindigkeit kann der Hybridantrieb 1 auch in den Betriebszustand gesteuert werden, wo dieser das Kraftfahrzeug direkt mit der VKM 2 antreibt (gekenn zeichnet durch die Linie 72), da diese bei hohen Geschwindigkeiten und niedrigen Lasten einen optimalen Wirkungsgrad aufweist. Dies wäre dann ein 3. Gang.
  • Mit diesem Zugkraftdiagramm in 3 ist gezeigt, das der Hybridantrieb 1 mit beliebigen Drehmomenten und Geschwindigkeiten betrieben werden kann und im Wesentlichen durch das maximale Drehmoment der Hydromaschine 34 (s. 2), der maximalen Leistung der VKM 2 und der maximalen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs begrenzt ist. Somit ist der Hybridantrieb äußerst flexibel an einen energieeffizienten Betrieb anpassbar.
  • Die Linien 66, 70, 72 des Zugkraftdiagramms in 3 entsprechen im Prinzip drei Gängen des Hybridmotors 1, die durch eine äußerst einfache Getriebeanordnung der Getriebeeinheit 58 (s. 2) und einer Kupplung 52 ermöglicht sind. Hierdurch ist ein aufwendig aufgebautes Getriebe, beispielsweise ein Continuously variable transmission (CVT) Getriebe nicht mehr notwendig.
  • 4 zeigt einen Hybridmotor 1 in einer schematischen Darstellung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied zu den beiden anderen Ausführungsbeispielen in 1 und 2 ist, dass das Getriebe zwischen der Hydromaschine 34 und der zweiten Triebwelle 44 als Planetengetriebe 74 ausgeführt ist. Dieses weist einen mit der Hydromaschine 34 verbundenen Planetenradträger 76 auf, auf dem eine Vielzahl von Planetenrädern 78 lagern, die zwischen einem Hohlrad 82 und einem Sonnenrad 80 angeordnet sind. Das Hohlrad 82 weist einen Stirnradabschnitt 84 auf, der mit einem an der zweiten Triebwelle 44 angeordneten Stirnrad 86 ein Zahnradpaar 88 bildet. Das Sonnenrad 80 ist mit einer Sonnenradwelle 89 verbunden, an deren Endbereich eine erste Bremsscheibe 90 vorgesehen ist, die mit Bremsbacken 92 abbremsbar ist. Diese werden über das Steuergerät 54 und der angeschlossenen Steuerleitung 56 betätigt. Vor der Bremsscheibe 90 hin in Richtung zum Sonnenrad 80 ist an der Sonnenradwelle 89 eine zweite Bremsscheibe 94 vorgesehen, die mit an dem Hohlrad 82 angeordneten Bremsbacken 96 abbremsbar ist. Diese sind ebenfalls über die Steuerleitung 56 mit dem Steuergerät 54 steuerbar.
  • Durch das Planetengetriebe 74 sind wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel aus 2 zwei Gänge schaltbar, wobei dies über ein schleifendes Umschalten durch die Bremsbacken 92, 96 erfolgt und somit beim Schalten keine Zugkraftunterbrechung des Hybridantriebs 1 auftritt. Beim Abbremsen der zweiten Bremsscheibe 94 wird das Sonnenrad 80 mit dem Hohlrad 82 über die Bremsbacken 96 kraftschlüssig verbunden. Hierdurch sind die Planetenräder 78 fixiert und das Hohlrad 82 wird direkt über das Sonnenrad 80 von der Hydromaschine 34 angetrieben. Über das Zahnradpaar 88 wird dann die zweite Triebwelle 44 in Drehung versetzt. Dies entspricht einem 1. Gang. Wird den Bremsbacken 96 gelöst und gleichzeitig die Bremsbacken 92 der ersten Bremsscheibe 94 aktiviert, so erfolgt ein fließender Übergang zum 2. Gang. Bei diesem wird das Sonnenrad 80 kraftschlüssig durch die Bremsbacken 92 gehalten, die unabhängig von Planetengetriebe 74 an dem Hybridantrieb 1 fixiert sind. Somit sind die Planetenräder 78 an dem Sonnenrad 80 und dem Hohlrad 82 abrollbar, das über das Zahnradpaar 88 die zweite Triebwelle 44 antreibt.
  • Neben den oben in den Ausführungsbeispielen genannten Getrieben sind in dem Hybridmotor 1 (s. beispielsweise 1) je nach dessen Einsatzgebiet durchaus auch andere Getriebearten einsetzbar.
  • Offenbart ist ein Hybridantrieb mit einem Primäraggregat und einer Hydromaschine, wobei diese jeweils mit einer Triebwelle verbunden sind. Das Primäraggregat treibt über die Triebwelle eine Hydropumpe an, an der eine Hydromaschine hydraulisch angeschlossen ist. Die Triebwellen sind dabei mechanisch verbindbar.
  • 1
    Hybridantrieb
    2
    Verbrennungskraftmaschine (VKM)
    4
    Antriebswelle
    6
    Zahnradpaar
    8
    Triebwelle
    10
    Hydropumpe
    12
    Druckanschluss
    14
    Duckleitung
    16
    Ventilblock
    18
    Sauganschluss
    20
    Saugleitung
    22
    Speicherleitung
    24
    Niederdruckspeicher
    26
    Speicherleitung
    28
    Hochdruckspeicher
    30
    Hochdruckleitung
    32
    Hochdruckanschluss
    34
    Hydromaschine
    36
    Niederdruckanschluss
    38
    Niederdruckleitung
    40
    Antriebswelle
    42
    Zahnradpaar
    44
    Triebachse
    46
    Differentialgetriebe
    48
    Abtriebswelle
    50
    Räder
    52
    Kupplung
    54
    Steuergerät
    56
    Steuerleitung
    58
    Getriebeeinheit
    60
    Zahnradpaar
    62
    Zahnradpaar
    64
    Synchronisationseinrichtung
    66
    Leistungshyperbel
    68
    Linie
    70
    Linie
    72
    Linie
    74
    Planetengetriebe
    76
    Planetenradträger
    78
    Planetenräder
    80
    Sonnenrad
    82
    Hohlrad
    84
    Stirnradabschnitt
    88
    Außenradpaar
    89
    Sonnenradwelle
    90
    Bremsscheibe
    92
    Bremsbacken
    94
    Bremsscheibe
    96
    Bremsbacken
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - US 5495912 [0005]

Claims (12)

  1. Hybridantrieb mit wenigstens einem Primäraggregat (2) und einer Hydromaschine (34), wobei diese mit einer ersten Triebwelle (44) und das Primäraggregat (2) mit einer zweiten Triebwelle (8) in Wirkverbindung stehen, wobei über die zweite Triebwelle (8) eine Hydropumpe (10) angetrieben ist, die mit der Hydromaschine (34) hydraulisch verbindbar, wobei die erste und zweite Triebwelle (44, 8) über eine Kupplung verbindbar sind.
  2. Hybridantrieb nach Anspruch 1, wobei die Hydromaschine (34) über ein Getriebe mit der ersten Triebwelle (44) verbunden ist.
  3. Hybridantrieb nach Anspruch 2, wobei das Getriebe der Hydromaschine (34) einstufig (42), mehrstufig (58) oder ein Planetengetriebe (74) ist.
  4. Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Primäraggregat (2) eine Verbrennungskraftmaschine (VKM) ist.
  5. Hybridantrieb nach Anspruch 4, wobei die VKM (2) über ein Motorgetriebe (6) mit der zweiten Triebwelle (8) verbunden ist.
  6. Hybridantrieb nach Anspruch 5, wobei das Motorgetriebe (6) einstufig ist.
  7. Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Ventilblock (16), über den ein Druckanschluss (12) der Hydropumpe (10) mit einem Hochdruckspeicher (28) oder einem Hochdruckanschluss (32) der Hydromaschine (34) und mit einem Sauganschluss (18) mit einem Niederdruckspeicher (24) oder mit dem Niederdruckanschluss (36) der Hydromaschine (34) und über den der Hochdruckspeicher (28) mit dem Hochdruckanschluss (32) der Hydromaschine (34) und der Niederdruckspeicher (24) mit dem Niederdruckanschluss (36) der Hydromaschine (34) verbindbar ist.
  8. Hybridantrieb nach Anspruch 7, mit einem Steuergerät (54) zum Ansteuern der VKM (2), der Hydromaschine (34), der Hydropumpe (10), der Kupplung (52) und dem Ventilblock (16) über Steuerleitungen (56).
  9. Hybridantrieb nach Anspruch 8, wobei das Steuergerät (54) eine Getriebeeinheit (58) oder ein Planetengetriebe (74) steuert.
  10. Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydromaschine (34) und die Hydropumpe (10) verstellbar sind.
  11. Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydromaschine (34) im 4-Quadranten-Betrieb zu betreiben ist.
  12. Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Triebwelle (44) mit einem Differentialgetriebe (48) und einen daran angeordneten Radantrieb (46, 48, 50) in Wirkverbindung steht.
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