DE102011050232B4 - powertrain and hybrid vehicle - Google Patents

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Abstract

Antriebsstrang (1) eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine (2) und einem Elektromotor (3) zum alternativen oder kumulativen Antrieb einer Getriebeeingangswelle (4) und damit des Hybridfahrzeugs, wobei zwischen der Brennkraftmaschine (2) und dem Elektromotor (3) eine sperrbare Freilaufeinrichtung (7) mit zumindest zwei in Reihe geschalteten Freiläufen (8,9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet,- dass ein erster Freilauf (8) eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine (5) und ausgangsseitig mit einem Zwischenelement (10) und ein zweiter Freilauf (9) eingangsseitig mit dem Zwischenelement (10) und ausgangsseitig mit dem Elektromotor (3) verbunden sind,- dass das Zwischenelement (10) am ersten Freilauf (8) eine Außenschale und am zweiten Freilauf (9) eine Innenschale bildet, wodurch die einzelnen Freiläufe (8, 9) axial versetzt zueinander angeordnet sind.Drive train (1) of a hybrid vehicle with an internal combustion engine (2) and an electric motor (3) for alternatively or cumulatively driving a transmission input shaft (4) and thus the hybrid vehicle, with a lockable freewheel device ( 7) is provided with at least two freewheels (8,9) connected in series, characterized in that a first freewheel (8) is connected to the internal combustion engine (5) on the input side and to an intermediate element (10) on the output side and a second freewheel (9) are connected to the intermediate element (10) on the input side and to the electric motor (3) on the output side, - that the intermediate element (10) forms an outer shell on the first freewheel (8) and an inner shell on the second freewheel (9), whereby the individual freewheels (8 , 9) are arranged axially offset from one another.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor zum alternativen oder kumulativen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einem derartigen Antriebsstrang ausgestattetes Hybridfahrzeug.The present invention relates to a drive train with an internal combustion engine and an electric motor for alternative or cumulative drive according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a hybrid vehicle equipped with such a drive train.

Aus der US 2007 / 0 155 582 A1 ist ein gattungsgemäßer Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor zum alternativen oder kumulativen Antrieb einer Getriebeeingangswelle und damit des Hybridfahrzeugs bekannt.US 2007/0 155 582 A1 discloses a generic drive train of a hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric motor for alternatively or cumulatively driving a transmission input shaft and thus the hybrid vehicle.

Aus der US 5 644 200 A ist ebenfalls ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor zum alternativen oder kumulativen Antrieb einer Getriebeeingangswelle und damit des Hybridfahrzeugs bekannt, wobei zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor eine sperrbare Freilaufeinrichtung vorgesehen ist.From the U.S. 5,644,200A a drive train of a hybrid vehicle with an internal combustion engine and an electric motor for alternatively or cumulatively driving a transmission input shaft and thus the hybrid vehicle is also known, with a lockable freewheel device being provided between the internal combustion engine and the electric motor.

Aus der DE 199 15 926 A1 ist eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor bekannt, zwischen denen eine Freilaufeinrichtung in Form von zwei in Reihe geschalteten Kupplungen angeordnet ist.From the DE 199 15 926 A1 a drive arrangement for a motor vehicle with an internal combustion engine and an electric motor is known, between which a freewheel device is arranged in the form of two series-connected clutches.

Aus der US 2007 / 0 034 471 A1 ist eine Vorrichtung zum Übertragen einer Antriebskraft zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle mit verschiedenen Einwegkupplungen bekannt.US 2007/0 034 471 A1 discloses a device for transmitting a driving force between an input shaft and an output shaft with various one-way clutches.

Aus der DE 10 2006 030 040 A1 ist ein Antriebsstrang bekannt, bei welchem zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor und zwischen dem Elektromotor und einem Abtrieb jeweils eine Schaltelementeinrichtung mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen ist. Die Schaltelementeinrichtung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor weist ein hydraulisches Koppelelement mit drehzahlabhängiger Kennung und ein reibschlüssiges Schaltelement auf, das in einem parallel zum hydraulischen Koppelelement verlaufenden Leistungszweig angeordnet ist. Das reibschlüssige Schaltelement ist dabei hinsichtlich dessen Übertragungsfähigkeit stufenlos einstellbar und mittels dem hydraulischen Koppelelement überbrückbar. Hierdurch soll ein Hybridfahrzeug realisiert werden, dessen Antriebsstrang in allen Betriebssituationen mit möglichst geringen Belastungen der Schaltelementeinrichtungen betrieben werden kann.From the DE 10 2006 030 040 A1 a drive train is known in which a switching element device with continuously variable transmission capacity is provided between the internal combustion engine and the electric motor and between the electric motor and an output. The shifting element device between the internal combustion engine and the electric motor has a hydraulic coupling element with a speed-dependent identifier and a frictional shifting element, which is arranged in a power branch running parallel to the hydraulic coupling element. The frictional shifting element is infinitely adjustable with regard to its transmission capacity and can be bridged by means of the hydraulic coupling element. In this way, a hybrid vehicle is to be realized whose drive train can be operated in all operating situations with the lowest possible loads on the switching element devices.

Aus der DE 10 2007 050 822 A1 ist ein weiterer Antriebsstrang mit einem eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor umfassenden Hybridantrieb bekannt, wobei zwischen dem Hybridantrieb und einem Abtrieb ein Getriebe angeordnet ist. Zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor ist zusätzlich eine Kupplung vorgesehen. Darüber hinaus umfasst der bekannte Antriebsstrang ein mindestens zwei Gänge aufweisendes Hilfsgetriebe, das zwischen der Brennkraftmaschine und zwischen der Kupplung positioniert ist, wobei mit Hilfe des Hilfsgetriebes beim Starten der Brennkraftmaschine über den Elektromotor ein Startmoment der Brennkraftmaschine reduziert werden kann.From the DE 10 2007 050 822 A1 Another drive train with a hybrid drive comprising an internal combustion engine and an electric motor is known, with a transmission being arranged between the hybrid drive and an output. A clutch is additionally provided between the internal combustion engine and the electric motor. In addition, the known drive train includes an auxiliary transmission with at least two gears, which is positioned between the internal combustion engine and between the clutch, with the aid of the auxiliary transmission being able to reduce a starting torque of the internal combustion engine when the internal combustion engine is started via the electric motor.

Moderne Hybridfahrzeuge sollen zunehmend auch ein rein elektromotorisches Fahren in hohen Geschwindigkeitsbereichen ermöglichen, wobei die Drehzahl des Elektromotors in derartigen hohen Geschwindigkeitsbereichen üblicherweise deutlich größer ist, als eine für diese Geschwindigkeit erforderliche und vergleichbare Drehzahl der Brennkraftmaschine. Aus diesem Grund ergibt sich beim rein elektromotorischen Fahren in hohen Geschwindigkeitsbereichen das Problem, dass zwischen dem Elektromotor und der stillstehenden Brennkraftmaschine eine hohe Drehzahldifferenz auftritt, die über entsprechende Freiläufe kompensiert werden muss. Je höher die dabei zu kompensierende Drehzahldifferenz ist, umso größer bzw. stabiler muss jedoch der Freilauf ausgelegt werden, wodurch dieser wiederum konstruktiv aufwändig und teuer wird.Modern hybrid vehicles are increasingly intended to enable purely electric driving in high speed ranges, with the speed of the electric motor in such high speed ranges usually being significantly greater than a comparable speed of the internal combustion engine required for this speed. For this reason, when driving purely with an electric motor in high speed ranges, the problem arises that a high speed difference occurs between the electric motor and the stationary internal combustion engine, which must be compensated for by appropriate freewheels. However, the higher the speed difference to be compensated for, the larger and more stable the freewheel must be designed, which in turn makes it structurally complex and expensive.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Antriebsstrang der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die vom Freilauf zu kompensierende Drehzahldifferenz reduziert und dadurch diesen kostengünstiger macht.The present invention is therefore concerned with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for a drive train of the generic type, which in particular reduces the speed difference to be compensated by the freewheel and thereby makes it more cost-effective.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich bekannten Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und einem Elektromotor zum alternativen oder kumulativen Antrieb einer Getriebeeingangswelle, nicht wie bisher lediglich einen Freilauf vorzusehen, sondern erfindungsgemäß zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor eine sperrbare Freilaufeinrichtung mit zumindest zwei in Reihe geschalteten Freiläufen, wodurch die einzelnen Freiläufe der Freilaufeinrichtung jeweils für sich genommen deutlich geringere Drehzahldifferenzen kompensieren müssen. Weiter vorgesehen ist, dass ein erster Freilauf eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine und ausgangsseitig mit einem Zwischenelement und ein zweiter Freilauf eingangsseitig mit dem Zwischenelement und ausgangsseitig mit dem Elektromotor verbunden sind, wobei das Zwischenelement am ersten Freilauf eine Außenschale und am zweiten Freilauf eine Innenschale bildet, wodurch die einzelnen Freiläufe axial versetzt zueinander angeordnet sind. Bei einer gesamten Drehzahldifferenz von beispielsweise 5000 Umdrehungen je Minute müssen von der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung beispielsweise am ersten Freilauf 2500 Umdrehungen je Minute und am zweiten Freilauf ebenfalls 2500 Umdrehungen je Minute kompensiert werden, wodurch die einzelnen Freiläufe der Freilaufeinrichtung konstruktiv einfacher und dadurch kostengünstiger ausgebildet werden können, als ein einziger Freilauf der die gesamte Drehzahldifferenz von 5000 Umdrehungen je Minute kompensieren müsste. Selbstverständlich kann dabei die sperrbare Freilaufeinrichtung nicht nur zwei, sondern auch mehr einzelne und insbesondere individuell sperrbare Freiläufe aufweisen, wodurch die von einem jeweiligen Freilauf zu kompensierende Drehzahldifferenz weiter reduziert werden könnte. Mit der erfindungsgemäßen Freilaufeinrichtung sinkt somit die Belastung für den einzelnen Freilauf deutlich ab, wodurch vor allem höhere Drehzahldifferenzen aufgenommen und kompensiert werden können und an zweiter Stelle auch die einzelnen Freiläufe auch kostengünstiger ausgebildet werden können, da diese jeweils mit lediglich einem Teil der gesamten Drehzahldifferenz rotieren müssen.The present invention is based on the general idea, in a drive train known per se with an internal combustion engine and an electric motor for alternatively or cumulatively driving a transmission input shaft, not to provide just one freewheel as previously, but according to the invention between the internal combustion engine and the electric motor a lockable freewheel device with at least two freewheels connected in series, as a result of which the individual freewheels of the freewheel device each have to compensate for significantly lower speed differences. It is further provided that a first freewheel on the input side with the internal combustion engine and off on the output side with an intermediate element and a second freewheel on the input side with the intermediate element and on the output side with the electric motor, the intermediate element forming an outer shell on the first freewheel and an inner shell on the second freewheel, as a result of which the individual freewheels are arranged axially offset from one another. With a total speed difference of 5000 revolutions per minute, for example, the freewheel device according to the invention must compensate for 2500 revolutions per minute on the first freewheel and also 2500 revolutions per minute on the second freewheel, as a result of which the individual freewheels of the freewheel device can be designed in a structurally simpler and therefore more cost-effective manner than a single freewheel which would have to compensate for the entire speed difference of 5000 revolutions per minute. Of course, the lockable freewheel device can have not only two, but also more individual and in particular individually lockable freewheels, as a result of which the speed difference to be compensated for by a respective freewheel could be further reduced. With the freewheel device according to the invention, the load on the individual freewheel falls significantly, which means that higher speed differences in particular can be absorbed and compensated for and, secondarily, the individual freewheels can also be designed more cost-effectively, since they each have to rotate with only part of the total speed difference.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist die Brennkraftmaschine über die Freilaufeinrichtung und den Elektromotor mit der Getriebeeingangswelle verbunden. Bei einem rein verbrennungsmotorischen Antrieb treibt somit die Brennkraftmaschine die Getriebeeingangswelle über den Elektromotor an, der in diesem Fall als Generator wirkt. Hierbei ist die Freilaufeinrichtung gesperrt und das Drehmoment der Brennkraftmaschine wird über den Rotor des Elektromotors auf die Getriebeeingangswelle übertragen. Je nach Betriebszustand kann somit ein (im Fahrzeug mitgeführter) elektrischer Energiespeicher über den sich im Generatorbetrieb befindlichen Elektromotor aufgeladen werden, wobei bei steigenden Leistungsanforderungen der Elektromotor zusätzlich als Antriebseinrichtung genutzt werden kann und dann über seinen Rotor ein Antriebsdrehmoment auf die Getriebeeingangswelle überträgt. Beim rein elektromotorischen Fahren hingegen ist die Freilaufeinrichtung nicht gesperrt, das heißt geöffnet, so dass die Brennkraftmaschine beispielsweise stillstehen kann und die Antriebsleistung an der Getriebeeingangswelle ausschließlich vom Elektromotor übertragen wird. Durch die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung ist es dabei möglich, selbst hohe Geschwindigkeiten von beispielsweise 200 km/h im rein elektromotorischen Antriebsmodus zu realisieren, wobei bei diesen hohen Geschwindigkeiten die Drehzahl des Elektromotors mehrere 1000 Umdrehungen je Minute, beispielsweise bis zu 5000 Umdrehungen je Minute aufweisen kann. Über die mehrstufige Freilaufeinrichtung mit zumindest zwei in Reihe geschalteten Freiläufen kann die dabei auftretende Drehzahldifferenz zwischen der Brennkraftmaschine und dem Elektromotor problemlos aufgenommen werden, da die einzelnen Freiläufe jeweils lediglich einen Teil der Gesamtdrehzahldifferenz zwischen dem Elektromotor und der Brennkraftmaschine kompensieren müssen.In an advantageous development of the solution according to the invention, the internal combustion engine is connected to the transmission input shaft via the freewheel device and the electric motor. In the case of a purely internal combustion engine drive, the internal combustion engine drives the transmission input shaft via the electric motor, which in this case acts as a generator. Here, the freewheel device is locked and the torque of the internal combustion engine is transmitted to the transmission input shaft via the rotor of the electric motor. Depending on the operating state, an electrical energy store (carried in the vehicle) can be charged via the electric motor that is in generator mode, with the electric motor being able to be used as a drive device when the power requirements increase and then to transmit a drive torque to the transmission input shaft via its rotor. When driving purely with an electric motor, on the other hand, the freewheel device is not locked, that is, opened, so that the internal combustion engine can stand still, for example, and the drive power on the transmission input shaft is transmitted exclusively by the electric motor. The freewheel device according to the invention makes it possible to achieve even high speeds of, for example, 200 km/h in purely electric drive mode, with the speed of the electric motor at these high speeds being several 1000 revolutions per minute, for example up to 5000 revolutions per minute. The multi-stage freewheel device with at least two freewheels connected in series can easily absorb the speed difference that occurs between the internal combustion engine and the electric motor, since the individual freewheels only have to compensate for part of the total speed difference between the electric motor and the internal combustion engine.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention result from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference numbers referring to identical or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch:

  • 1 einen Antriebsstrang eines im Übrigen nicht gezeigten Hybridfahrzeugs,
  • 2 eine erste mögliche Ausführungsform einer Freilaufeinrichtung,
  • 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch bei einer erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform.
Show, each schematically:
  • 1 a drive train of a hybrid vehicle, which is otherwise not shown,
  • 2 a first possible embodiment of a freewheel device,
  • 3 a representation as in 2 , but in a second embodiment of the invention.

Entsprechend der 1, weist ein Antriebsstrang 1 eines im Übrigen nicht gezeigten Hybridfahrzeugs eine Brennkraftmaschine 2 sowie einen Elektromotor 3 zum alternativen oder kumulativen Antrieb einer Getriebeeingangswelle 4 und damit des Hybridfahrzeugs auf. Der Elektromotor 3 bzw. dessen Rotor 6 ist dabei drehfest mit der Getriebeeingangswelle 4 verbunden. Zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Elektromotor 3, das heißt genauer gesagt zwischen einer Motorausgangswelle 5 der Brennkraftmaschine 2 und einem Rotor 6 des Elektromotors 3 ist erfindungsgemäß eine sperrbare Freilaufeinrichtung 7 mit zumindest zwei in Reihe geschalteten Freiläufen 8 und 9 vorgesehen. Die erfindungsgemäße Freilaufeinrichtung 7 besitzt dabei einen ersten Freilauf 8, der eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine 2 bzw. der Motorausgangswelle 5 der Brennkraftmaschine 2 und ausgangsseitig mit einem Zwischenelement 10 verbunden ist. Der zweite Freilauf 9 der Freilaufeinrichtung 7 ist eingangsseitig mit dem Zwischenelement 10 und ausgangsseitig mit dem Rotor 6 des Elektromotors 3 verbunden.According to the 1 , A drive train 1 of a hybrid vehicle (not otherwise shown) has an internal combustion engine 2 and an electric motor 3 for alternatively or cumulatively driving a transmission input shaft 4 and thus the hybrid vehicle. The electric motor 3 or its rotor 6 is connected to the transmission input shaft 4 in a torque-proof manner. According to the invention, a lockable freewheel device 7 with at least two series-connected freewheels 8 and 9 is provided between the internal combustion engine 2 and the electric motor 3, i.e. more precisely between a motor output shaft 5 of the internal combustion engine 2 and a rotor 6 of the electric motor 3. The freewheel device 7 according to the invention has a first freewheel 8, which is connected to the internal combustion engine 2 or the engine output on the input side shaft 5 of the internal combustion engine 2 and is connected to an intermediate element 10 on the output side. The second freewheel 9 of the freewheel device 7 is connected to the intermediate element 10 on the input side and to the rotor 6 of the electric motor 3 on the output side.

Mit der erfindungsgemäßen mehrstufigen Freilaufeinrichtung 7 ist auch ein rein elektromotorisches Fahren in hohen Geschwindigkeitsbereichen, beispielsweise bei ca. 200 km/h möglich, wobei die dabei zwischen dem Elektromotor 3 und der Brennkraftmaschine 2 auftretenden Drehzahldifferenzen über die Freilaufeinrichtung 7 einfach kompensiert werden können, da jeder Freilauf 8, 9 der Freilaufeinrichtung 7 lediglich einen Teil der Gesamtdrehzahldifferenz aufnehmen muss. Besteht somit in den hohen Geschwindigkeitsbereichen beispielsweise eine Gesamtdrehzahldifferenz von 5000 Umdrehungen je Minute zwischen dem Elektromotor 3 und der beispielsweise stillstehenden Brennkraftmaschine 2, so können von beiden Freiläufen 8, 9 jeweils beispielsweise 2500 Umdrehungen je Minute übernommen werden, was im Vergleich zu bisherigen einstufigen Freiläufen einen deutlichen Vorteil bietet.With the multi-stage freewheel device 7 according to the invention, purely electromotive driving in high speed ranges, for example at approx. 200 km/h, is possible, with the speed differences occurring between the electric motor 3 and the internal combustion engine 2 being easily compensated for via the freewheel device 7, since each freewheel 8, 9 of the freewheel device 7 only has to absorb part of the total speed difference. If, for example, there is a total speed difference of 5000 revolutions per minute between the electric motor 3 and the stationary internal combustion engine 2 in the high speed ranges, for example 2500 revolutions per minute can be taken over by both freewheels 8, 9, which offers a clear advantage compared to previous single-stage freewheels.

Denkbar ist selbstverständlich, dass die einzelnen Freiläufe 8, 9 separat sperrbar ausgebildet sein können und wie dies beispielsweise gemäß der 2 dargestellt ist, koaxial zueinander angeordnet sind. Es kann eine besonders kompakte Bauform mit geringer radialer Ausdehnung erreicht werden, indem die Freiläufe 8,9 axial versetzt zueinander angeordnet sind. Betrachtet man dazu im Vergleich die 3, so kann man erkennen, dass in diesem Fall das Zwischenelement 10 am ersten Freilauf 8 eine Außenschale und am zweiten Freilauf 9 eine Innenschale bildet, wodurch die einzelnen Freiläufe 8, 9 axial versetzt zueinander angeordnet werden können. Selbstverständlich ist dabei die Anzahl der gezeigten Freiläufe 8, 9 nicht auf zwei begrenzt, sondern es sind auch Freilaufeinrichtungen 7 mit mehr als zwei Freiläufen 8, 9 denkbar, die dann beispielsweise entsprechend der 2 oder der 3 oder entsprechend einer anderen Anordnung zueinander angeordnet werden können.It is conceivable, of course, that the individual freewheels 8, 9 can be designed to be locked separately and as is the case, for example, according to FIG 2 is shown, are arranged coaxially to each other. A particularly compact design with little radial expansion can be achieved by the freewheels 8.9 being arranged offset axially with respect to one another. In comparison, consider the 3 , it can be seen that in this case the intermediate element 10 forms an outer shell on the first freewheel 8 and an inner shell on the second freewheel 9, whereby the individual freewheels 8, 9 can be arranged axially offset from one another. Of course, the number of freewheels 8, 9 shown is not limited to two, but there are also freewheel devices 7 with more than two freewheels 8, 9 conceivable, which then, for example, according to the 2 or the 3 or can be arranged according to a different arrangement to one another.

Durch die Reihenschaltung der einzelnen Freiläufe 8, 9 kann eine gesamte Drehzahldifferenz zwischen dem Elektromotor 3 und der Brennkraftmaschine 2 auf einzelne Freiläufe 8, 9 aufgeteilt und dadurch reduziert werden. Das Zwischenelement 10 rotiert dabei mit einem Teil der Drehzahl mit, wodurch die Belastung für die einzelnen Freiläufe 8, 9 absinkt und höhere Drehzahldifferenzen realisiert bzw. kompensiert werden können.By connecting the individual freewheels 8, 9 in series, a total speed difference between the electric motor 3 and the internal combustion engine 2 can be divided between individual freewheels 8, 9 and thereby reduced. The intermediate element 10 rotates with a part of the speed, whereby the load on the individual freewheels 8, 9 decreases and higher speed differences can be realized or compensated.

Der Antriebsstrang 1 funktioniert dabei prinzipiell wie folgt:

  • Bei einem rein verbrennungsmotorischen Antrieb treibt die Brennkraftmaschine 2 über die Motorausgangswelle 5 und die gesperrte Freilaufeinrichtung 7 sowohl den Rotor 6 als auch die Getriebeeingangswelle 4 und damit das Hybridfahrzeug an. In diesem Zustand kann sich der Elektromotor 3 in einem Generatorbetrieb befinden und beispielsweise einen elektrischen Energiespeicher aufladen. Bei höherer Leistungsanforderung ist auch denkbar, dass sowohl die Brennkraftmaschine 2 als auch der Elektromotor 3 kumulativ ein Antriebsdrehmoment auf die Getriebeeingangswelle 4 übertragen. Soll nun ein rein elektromotorisches Fahren realisiert werden, so wird die Freilaufeinrichtung 7 geöffnet, wodurch die Brennkraftmaschine 2 im günstigsten Fall stillgelegt werden und das Antriebsmoment an der Getriebeeingangswelle 4 ausschließlich vom Elektromotor 3 aufgebracht wird. In diesem Zustand wird die zwischen dem Rotor 6 und der dann stillstehenden Motorausgangswelle 5 auftretende Gesamtdrehzahldifferenz über die Freilaufeinrichtung 7 aufgenommen. Durch die zumindest zwei Freiläufe 8, 9 in der Freilaufeinrichtung 7 ist dies selbst bei hohen Gesamtdrehzahldifferenzen problemlos möglich.
In principle, the drive train 1 functions as follows:
  • In the case of a purely internal combustion engine drive, the internal combustion engine 2 drives both the rotor 6 and the transmission input shaft 4 and thus the hybrid vehicle via the engine output shaft 5 and the locked freewheel device 7 . In this state, the electric motor 3 can be in generator mode and charge an electrical energy store, for example. In the case of a higher power requirement, it is also conceivable that both the internal combustion engine 2 and the electric motor 3 cumulatively transmit a drive torque to the transmission input shaft 4 . If purely electromotive driving is now to be implemented, the freewheel device 7 is opened, as a result of which the internal combustion engine 2 is shut down in the best case and the drive torque on the transmission input shaft 4 is applied exclusively by the electric motor 3 . In this state, the total speed difference occurring between the rotor 6 and the motor output shaft 5 which is then at a standstill is absorbed via the freewheel device 7 . Due to the at least two freewheels 8, 9 in the freewheel device 7, this is possible without any problems even with high total speed differences.

Claims (6)

Antriebsstrang (1) eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine (2) und einem Elektromotor (3) zum alternativen oder kumulativen Antrieb einer Getriebeeingangswelle (4) und damit des Hybridfahrzeugs, wobei zwischen der Brennkraftmaschine (2) und dem Elektromotor (3) eine sperrbare Freilaufeinrichtung (7) mit zumindest zwei in Reihe geschalteten Freiläufen (8,9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, - dass ein erster Freilauf (8) eingangsseitig mit der Brennkraftmaschine (5) und ausgangsseitig mit einem Zwischenelement (10) und ein zweiter Freilauf (9) eingangsseitig mit dem Zwischenelement (10) und ausgangsseitig mit dem Elektromotor (3) verbunden sind, - dass das Zwischenelement (10) am ersten Freilauf (8) eine Außenschale und am zweiten Freilauf (9) eine Innenschale bildet, wodurch die einzelnen Freiläufe (8, 9) axial versetzt zueinander angeordnet sind.Drive train (1) of a hybrid vehicle with an internal combustion engine (2) and an electric motor (3) for alternatively or cumulatively driving a transmission input shaft (4) and thus the hybrid vehicle, a lockable freewheel device (7) with at least two series-connected freewheels (8, 9) being provided between the internal combustion engine (2) and the electric motor (3),characterized, - that a first freewheel (8) is connected to the internal combustion engine (5) on the input side and to an intermediate element (10) on the output side and a second freewheel (9) is connected to the intermediate element (10) on the input side and to the electric motor (3) on the output side, - that the intermediate element (10) forms an outer shell on the first freewheel (8) and an inner shell on the second freewheel (9), whereby the individual freewheels (8, 9) are arranged axially offset from one another. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rotor (6) des Elektromotors (3) drehfest mit der Getriebeeingangswelle (4) verbunden ist.drive train after claim 1 , characterized in that a rotor (6) of the electric motor (3) is non-rotatably connected to the transmission input shaft (4). Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Motorausgangswelle (5) der Brennkraftmaschine (2) über die Freilaufeinrichtung (7) und den Rotor (6) des Elektromotors (3) mit der Getriebeeingangswelle (4) verbunden ist.drive train after claim 2 , characterized in that a motor output shaft (5) of the internal combustion engine (2) via the Freilaufein direction (7) and the rotor (6) of the electric motor (3) is connected to the transmission input shaft (4). Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffnetem ersten und zweitem Freilauf (8,9) das Zwischenelement (10) ca. die halbe Drehzahl des Elektromotors (3) aufweist.Powertrain according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that when the first and second freewheels (8, 9) are open, the intermediate element (10) has approximately half the speed of the electric motor (3). Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Freiläufe (8,9) separat sperrbar ausgebildet sind.Powertrain according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the individual freewheels (8, 9) are designed to be locked separately. Hybridfahrzeug mit einem Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.Hybrid vehicle with a drive train (1) according to one of Claims 1 until 5 .
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