DE102012014070A1

DE102012014070A1 - Hybridantriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012014070A1
Application number: DE102012014070A
Authority: DE
Inventors: Takeshi Miyata
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2032-07-14
Also published as: US20130017915A1; JP5776892B2; CN102874093B; DE102012014070B4; JP2013018435A; CN102874093A; US8672791B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung lehrt, dass eine erste Einwegkupplung 23 angeordnet ist, um zu verhindern, dass eine Antriebswelle 3 in die Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung eines Motors 2 rotiert, eine erste Ölpumpe 24 mit einer Antriebswelle 3 verbunden ist, eine zweite Ölpumpe 25 mit einem Motorgenerator 4 verbunden ist, der angrenzend an die Antriebswelle 3 auf einem kollinearen Diagramm von zwei Motorgeneratoren 4 und 5 angeordnet ist, und zwischen der zweiten Ölpumpe 25 und dem Motorgenerator 4, der mit der zweiten Ölpumpe 25 verbunden ist, eine zweite Einwegkupplung 26 so angeordnet ist, dass die Rotation der zweiten Ölpumpe 25 nur dann übertragen wird, wenn der Motorgenerator 4 in die Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung der Antriebswelle 3 rotiert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybridantriebsvorrichtung und insbesondere eine Antriebsvorrichtung, bei der den erforderlichen Teilen Schmieröl zugeführt wird.
Hintergrund der Erfindung
In den letzten Jahren wurde für ein Hybridfahrzeug und ein mit einem Leerlauf-Stopp-Motor versehenenes Fahrzeug ein Vehikel entwickelt, bei dem ein Motor vorrübergehend angehalten wird, um die Kraftstoffökonomie zu verbessen und um die Emission von Kohlenstoffdioxid zu begrenzen.
Für den Fall, dass ein Druckzuführungsmittel zum Zuführen von Schmieröl zu den erforderlichen Teilen eines Übertragungssystems durch Motorkraft betrieben wird, sinkt bei einem solchen Fahrzeug die Zufuhrgeschwindigkeit von Schmieröl manchmal abhängig von dem Betriebszustand des Motors ab.
Für den Fall beispielsweise, dass das mit dem Übertragungssystem ausgerüstete Fahrzeug in der Lage ist, durch die Leistung einer von dem Motor verschiedenen Antriebsquelle betrieben zu werden, während die Rotation des Motors angehalten ist, wird, wenn der Motor während des Betriebs angehalten wird, das Druckzuführungsmittel auch angehalten, so dass die Zufuhr von Schmieröl an die erforderlichen Teile unterbrochen wird.
Bei dem in JP10-169485A beschriebenen Hybridfahrzeug wird eine Ölpumpe bereitgestellt, die durch die Rotation des Motors angetrieben wird, ist eine Übertragungswelle mit der Antriebswelle der Ölpumpe durch eine Einwegkupplung verbunden und selbst wenn der Motor während des Rückwärtsfahrens anhält, wird ein Generator als ein Motor angetrieben, um die Ölpumpe anzutreiben, und dadurch Schmieröl zugeführt.
Für den Triebstrang des in JP2001-37329A beschriebenen Fahrzeugs, mit zwei Motorgeneratoren, ist ein erster Motorgenerator und ein zweiter Motorgenerator bereitgestellt, wobei der erste Motorgenerator mit einer ersten Ölpumpe durch eine Einwegkupplung verbunden ist, und der zweite Motorgenerator und ein Zahnkranz mit der ersten Ölpumpe verbunden sind, wobei Schmieröl zugeführt wird, selbst wenn der Motor anhält.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Bei einem herkömmlichen Fahrzeug einschließlich eines Hybridfahrzeuges verringert sich die Haltbarkeit von Getriebeteilen und dergleichen in dem Übertragungssystem wegen mangelnder Schmierung. Es ist denkbar, eine Motor-getriebene Pumpe anzubringen, die in der Lage ist, Schmieröl durch Verwenden einer Antriebsquelle, die von der Antriebswelle des Motors verschieden ist, zuzuführen; diese Konfiguration weist jedoch Probleme auf hinsichtlich Gewichtszunahme aufgrund einer größeren Größe des Übertragungssystems, Kostensteigerung aufgrund einer erhöhten Anzahl von Teilen und dergleichen.
Es ist auch denkbar, eine mechanische Ölpumpe auf einer Achse anzubringen, die während des Fahrzeugbetriebs stets rotiert. In diesem Fall jedoch entsteht ein Zustand, in dem die zwei Ölpumpen gleichzeitig betrieben werden, wenn die Ölpumpe auf der Antriebswelle des Motors arbeitet. Deshalb entsteht dort das Problem, dass die Zunahme an Reibung zu einer Verschlechterung der Kraftstoffökonomie führt.
Entsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Hybridantriebsvorrichtung bereitzustellen, bei der verhindert wird, dass eine durch einen Motor angetriebene erste Ölpumpe und eine durch einen Motorgenerator angetriebene zweite Ölpumpe gleichzeitig angetrieben werden, und dadurch der Ölpumpenantriebsverlust verringert werden kann.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Hybridantriebsvorrichtung bereit umfassend: einen Motor; eine mit dem Motor verbundene Antriebswelle; einen ersten und einen zweiten Motorgenerator; einen Leistungsteiler; und eine Abtriebswelle zur Leistungsübertragung an Antriebsräder, wobei der Leistungsteiler einen Planetengetriebemechanismus mit vier rotierenden Elementen umfasst, die differenziell rotieren und in einem kollinearen Diagramm entlang einer Geraden angeordnet sind; eines der zwei in der Mitte des kollinearen Diagramms angeordneten rotierenden Elemente mit der Antriebswelle verbunden ist und das andere mit der Abtriebswelle verbunden ist; die zwei an den beiden Enden des kollinearen Diagramms angeordneten rotierenden Elemente mit dem ersten bzw. zweiten Motorgenerator verbunden sind; zwischen der Antriebswelle und einem Gehäuse zum Aufnehmen der Antriebswelle eine erste Einwegkupplung angeordnet ist, um zu verhindern, dass die Antriebswelle in die Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung des Motors rotiert; und eine erste Ölpumpe mit der Antriebswelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motorgenerator angrenzend an die Antriebswelle auf dem kollinearen Diagramm angeordnet ist und mit einer zweiten Ölpumpe durch eine zweite Einwegkupplung verbunden ist; und die zweite Einwegkupplung so angeordnet ist, dass sie die Rotation der zweiten Ölpumpe nur überträgt, wenn der erste Motorgenerator in die Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung der Antriebswelle rotiert.
Gemäß der Hybridantriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird verhindert, dass die durch den Motor angetriebene erste Ölpumpe und die durch den Motorgenerator angetriebene zweite Ölpumpe gleichzeitig angetrieben werden, wodurch der Ölpumpenantriebsverlust verringert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Konfiguration dergestalt, dass die Rotation des ersten Motorgenerators in derselben Richtung wie die Rotation des Motors aufrechterhalten ist oder angehalten ist, wenn sich das Fahrzeug durch die von dem Motor und dem zweiten Motorgenerator bereitgestellte Antriebskraft vorwärts bewegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Systemkonfigurationsdiagramm einer Hybridantriebsvorrichtung.
2 ist eine Schnittansicht einer Hybridantriebsvorrichtung.
3 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Hybridantriebsvorrichtung während des EV-Betriebs, wenn der Motor angehalten ist und das Fahrzeug durch die Antriebskraft eines zweiten Motorgenerators betrieben wird.
4 ist ein kollineares Diagramm während des in 3 gezeigten EV-Betriebs.
5 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Hybridantriebsvorrichtung während das Fahrzeug bei einer niedrigen Geschwindigkeit durch die Antriebskraft eines Motors und eines zweiten Motorgenerators betrieben wird.
6 ist ein kollineares Diagramm während des in 5 gezeigten Niedrig-Geschwindigkeitsbetriebs.
7 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Hybridantriebsvorrichtung, während das Fahrzeug bei einer hohen Geschwindigkeit durch die Antriebskraft eines Motors und eines ersten Motorgenerators betrieben wird.
8 ist ein kollineares Diagramm während des in 7 gezeigten Hoch-Geschwindigkeitsbetriebs.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung verhindert, dass eine durch einen Motor angetriebene erste Ölpumpe und eine durch einen Motorgenerator angetriebene zweite Ölpumpe gleichzeitig angetrieben werden, und erreicht als ein Ziel ein Verringern des Antriebsverlusts der Ölpumpe durch Verbinden der zweiten Ölpumpe mit einem Motorgenerator, der angrenzend an eine Antriebswelle auf einem kollinearen Diagramm zweier Motorgeneratoren angeordnet ist, und durch Anordnen einer zweiten Einwegkupplung, die Rotation zur zweiten Ölpumpe nur überträgt, wenn der Motorgenerator in die Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung der Antriebswelle rotiert, zwischen der zweiten Ölpumpe und dem mit dieser zweiten Ölpumpe verbundenen Motorgenerator.
1 bis 8 zeigen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 und 2 bezeichnet Bezugszeichen 1 eine an einem elektrischen Fahrzeug wie bspw. einem Hybridfahrzeug befestigte Hybridantriebsvorrichtung.
Die Hybridantriebsvorrichtung 1 umfasst einen Motor 2, der eine Antriebsquelle zum Bereitstellen eines Drehmomentes ist, eine mit dem Motor 1 verbundene Antriebswelle 3, zwei Motorgeneratoren mit einem ersten Motorgenerator (elektrische Leistung erzeugender Motor) (in den Zeichnungen als ”MG1” bezeichnet) 4 und einem zweiten Motorgenerator (Antriebsmotor) (in den Zeichnungen als ”MG2” bezeichnet) 5, einen Leistungsteiler 6 und eine Abtriebswelle 9 zur Leistungsübertragung an die rechten und linken Antriebsräder 7 durch Antriebsachsen 8.
Der Leistungsteiler 6 weist vier rotierende Elemente auf, die differenziell rotieren und ist durch einen ersten Planetengetriebemechanismus 10 und einen zweiten Planetengetriebemechanismus 11 konfiguriert, die als ein Planetengetriebemechanismus dienen, bei dem die vier rotierenden Elemente in einem kollinearen Diagramm entlang einer Geraden angeordnet sind.
Der erste Planetengetriebemechanismus 10 umfasst ein erstes Sonnenrad 12, ein erstes Ritzel 13, das in das erste Sonnenrad 12 eingreift, einen ersten Träger 14, der mit dem Ritzel 13 verbunden ist, und ein erstes Hohlrad 15, das in das erste Ritzel 13 eingreift.
Der zweite Planetengetriebemechanismus 11 umfasst ein zweites Sonnenrad 16, ein zweites Ritzel 17, das in das zweite Sonnenrad 16 eingreift, einen zweiten Träger 18, der mit dem zweiten Ritzel 17 verbunden ist, und ein zweites Hohlrad 19, das in das zweite zweite Ritzel 17 eingreift.
Das erste Sonnenrad 12 bildet ein erstes rotierendes Element, der erste Träger 14 und das zweite Sonnenrad 18 bilden dadurch, dass sie einstückig verbunden sind, ein zweites rotierendes Element, das erste Hohlrad 15 und der zweite Träger 18 bilden dadurch, dass sie einstückig verbunden sind, ein drittes rotierendes Element und das zweite Hohlrad 19 bildet ein viertes rotierendes Element.
In dem Leistungsteiler 6 bildet, wenn das erste rotierende Element, das zweite rotierende Element, das dritte rotierende Element und das vierte rotierende Element in dem kollinearen Diagramm entlang einer Geraden angeordnet sind, das kollineare Diagramm eine gerade Linie und die rotierenden Elemente liegen in der oben beschriebenen Reihenfolge auf dem kollinearen Diagramm. Eines der zwei im zentralen Teil des kollinearen Diagramms angeordneten rotierenden Elemente ist mit der Antriebswelle 3 verbunden und das andere der zwei rotierenden Elemente ist mit der Abtriebswelle 9 verbunden.
Genauer sind der erste Träger 14 und das zweite Sonnenrad 16, die als das zweite rotierende Element dienen, mit der Antriebswelle 3 verbunden und das erste Hohlrad 15 und der zweite Träger 18, die als das dritte rotierende Element dienen, sind mit der Abtriebswelle 9 durch ein Abtriebsritzel 20 verbunden.
Auch sind in dem Leistungsteiler 6 die Motorengeneratoren jeweils mit den zwei an den beiden Enden des kollinearen Diagramms angeordneten rotierenden Elementen verbunden.
Genauer ist der erste Motorgenerator 4 mit dem ersten Sonnenrad 12, das als das erste rotierende Element dient, durch eine Übertragungswelle 21 verbunden. Der zweite Motorgenerator 5 ist mit dem zweiten Hohlrad 19, das als das vierte rotierende Element dient, verbunden.
In der Hybridantriebsvorrichtung 1 ist zwischen der Antriebswelle 3 und einem Getriebegehäuse 22, das als ein Gehäuse zum Aufnehmen der Antriebswelle 3 dient, eine erste Einwegkupplung 23 angeordnet, um zu verhindern, dass die Antriebswelle 3 in die Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung des Motors 2 rotiert.
Mit der Antriebswelle 3 ist eine erste Ölpumpe 24 auf der Motor 2-Seite der ersten Einwegkupplung 23 verbunden.
Von dem ersten Motorgenerator 4 und dem zweiten Motorgenerator 5 ist der erste Motorgenerator 4, der angrenzend an die Antriebswelle 3 auf dem kollinearen Diagramm angeordnet ist, mit einer zweiten Ölpumpe 25 auf der Übertragungswelle 21 verbunden.
In diesem Fall ist an der Übertragungswelle 21 zwischen der zweiten Ölpumpe 25 und dem ersten Motorgenerator 4, der mit der zweiten Ölpumpe 25 verbunden ist, eine zweite Einwegkupplung 26 angeordnet, um die Rotation an die zweite Ölpumpe 25 nur zu übertragen, wenn der erste Motorgenerator 4 in die Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung der Antriebswelle 3 rotiert.
Das heißt, dass in dieser Ausführungsform die Hybridantriebsvorrichtung 1 die mechanische zweite Ölpumpe 25 umfasst, die in der Lage ist, durch die von der Antriebswelle 3 des Motors 2 verschiedenen Antriebsquelle (den ersten Motorgenerator 4) betrieben zu werden, die zweite Ölpumpe 25 bereitgestellt ist mit der zweiten Einwegkupplung 26 mit einer Funktion, die die Rotation in eine Richtung erlaubt und die Rotation in die entgegengesetzte Richtung hemmt, und das Zuführen und das Anhalten von Schmieröl abhängig von der Rotationsrichtung der von der Antriebswelle 3 des Motors 2 verschiedenen Antriebsquelle geändert werden kann, wobei nur wenn der Motor 2 anhält die zweite Ölpumpe 25 freigegeben wird, um durch die von der Antriebswelle 3 des Motors 2 verschiedene Antriebsquelle angetrieben zu werden.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration, wie in den 3 und 4 gezeigt, wird, wenn der Motor 2 angehalten ist und der zweite Motorgenerator 5, der in der monographischen Darstellung angrenzend an die Abtriebswelle 9 angeordnet ist, in die positive Richtung rotiert wird, um das Fahrzeug vorwärts zu bewegen (EV-Betrieb), durch die erste Einwegkupplung 23 verhindert, dass die Antriebswelle 3 in die Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung des Motors 2 rotiert, so dass verhindert werden kann, dass die erste Ölpumpe 24 in die entgegengesetzte Richtung rotiert.
Das heißt, dass während des EV-Betriebs (während der Motor 2 anhält), wenn die Antriebskraft des zweiten Motorgenerators 5 als die Antriebskraft verwendet wird und die Antriebskraft auf die Abtriebswelle 9 durch den zweiten Planetengetriebemechanismus 11 übertragen wird, das zweite Sonnenrad 16 des zweiten Planetengetriebemechanismus 11 in die Richtung rotiert, die der Rotationsrichtung des zweiten Trägers 18 entgegengesetzt ist, um die Antriebswelle 3 in die Richtung zu rotieren, die der Rotationsrichtung des Motors 2 entgegengesetzt ist. Da die Rotationsrichtung der erste Einwegkupplung 23 jedoch negativ ist, wird die erste Einwegkupplung 23 mechanisch gesperrt, wodurch die gegenläufige Rotation der Antriebswelle 3 verhindert wird.
Zu dieser Zeit rotiert der erste Motorgenerator 4, der mit der zweiten Ölpumpe 25 verbunden ist, in die Richtung, die der Rotationsrichtung des Motors 2 entgegengesetzt ist (die negative Richtung), so dass die zweite Einwegkupplung 26 gesperrt ist und die zweite Ölpumpe 25 angetrieben wird.
Dadurch wird die zweite Ölpumpe 25 angetrieben, während die erste Ölpumpe 24 angehalten wird, und Schmieröl kann Teilen, die eine Schmierung benötigen, zugeführt werden, so dass der Antriebsverlust, der durch den gleichzeitigen Antrieb der zwei Ölpumpen 24 und 25 verursacht wird, vermindert werden kann.
Wie in 5 und 6 gezeigt rotiert der erste Motorgenerator 4, der mit der zweiten Ölpumpe 25 verbunden ist, in die Richtung gleich der Rotationsrichtung des Motors 2 mit einer Rotationsgeschwindigkeit, die höher ist als die Rotationsgeschwindigkeit des Motors 2, wenn das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit durch die von dem Motor 2 und dem zweiten Motorgenerator 5, der in der monographische Darstellung angrenzend an die Abtriebswelle 9 angeordnet ist, bereitgestellte Antriebskraft vorwärts bewegt wird.
Zu dieser Zeit wird die erste Ölpumpe 24, die mit der Antriebswelle 3 verbunden ist, angetrieben, und andererseits die zweite Ölpumpe 25 durch den Leerlauf der zweiten Einwegkupplung 26 angehalten, wobei der Antriebsverlust, der durch den gleichzeitigen Antrieb der zwei Ölpumpen 24 und 25 verursacht wird, reduziert werden kann.
Das heißt, dass während des Niedrig-Geschwindigkeitsbetriebs von HEV (der Betrieb des Motors 2) die Antriebskraft des Motors 2 und die Antriebskraft des zweiten Motorgenerators 5 auf die Abtriebswelle 9 durch den zweiten Planetengetriebemechanismus 11 übertragen werden. Zu dieser Zeit gelangt die zweite Einwegkupplung 26 in einen Leerlaufzustand, wodurch der Antrieb der zweiten Ölpumpe 25 verhindert wird, da der erste Motorgenerator 4 in der positive Rotationsrichtung rotiert.
In der Hybridantriebsvorrichtung 1 wird, wenn das Fahrzeug durch die von dem Motor und dem ersten Motorgenerator 4, der mit der zweiten Ölpumpe 25 verbunden ist, bereitgestellten Antriebskraft vorwärts betrieben wird, der erste Motorgenerator 4, der mit der zweiten Ölpumpe 25 verbunden ist, in einen Zustand gebracht, in dem die Rotationsrichtung desselben gleich der Rotationsrichtung des Motors 2 gehalten wird oder die Rotation desselben gestoppt wird.
Dabei kann, wie in 7 und 8 gezeigt, wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit durch die von dem Motor und dem ersten Motorgenerator 4, der mit der zweiten Ölpumpe 25 verbunden ist, bereitgestellte Antriebskraft vorwärts betrieben wird, der erste Motorgenerator 4 in die Richtung rotieren, die der Rotationsrichtung des Motors 2 entgegengesetzt ist. Indem jedoch der erste Motorgenerator 4 in einen Zustand gebracht wird, in dem die Rotationsrichtung desselben gleich der Rotationsrichtung des Motors 2 gehalten wird oder die Rotation desselben angehalten wird, kann die zweite Ölpumpe 25 angehalten werden, während die erste Ölpumpe 24 angetrieben wird, so dass der Antriebsverlust, der durch den gleichzeitigen Betrieb der zwei Ölpumpen 24 und 25 verursacht wird, verringert werden kann.
Das heißt, dass während des Hochgeschwindigkeit-Betriebs von HEV (dem Betrieb des Motors 2) die Antriebskraft des Motors 2 und die Antriebskraft des ersten Motorgenerators 4 auf die Abtriebswelle 9 durch den ersten Planetengetriebemechanismus 10 übertragen werden. Zu dieser Zeit wird wie während des Niedriggeschwindigkeit-Betriebs der Antrieb der zweiten Ölpumpe 25 verhindert, da der erste Motorgenerator 4 aufhört zu rotieren oder in der positiven Rotationsrichtung rotiert.
Die Hybridantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf eine Hybrid-Übertragung, ein Reduktionsgetriebe für ein elektrisches Fahrzeug und dergleichen angewendet werden, welche(s) einen Schmiermechanismus benötigen, wenn der Motor anhält.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 10-169485 A [0005]
JP 2001-37329 A [0006]

Claims

Hybridantriebsvorrichtung umfassend: einen Motor; eine mit dem Motor verbundene Antriebswelle; einen ersten und einen zweiten Motorgenerator; einen Leistungsteiler; und eine Abtriebswelle zur Leistungsübertragung an Antriebsräder, wobei der Leistungsteiler einen Planetengetriebemechanismus mit vier rotierenden Elementen umfasst, die differenziell rotieren und in einem kollinearen Diagramm entlang einer Geraden angeordnet sind; eines der zwei in der Mitte des kollinearen Diagramms angeordneten rotierenden Elemente mit der Antriebswelle verbunden ist, und das andere mit der Abtriebswelle verbunden ist; die zwei an den beiden Enden des kollinearen Diagramms angeordneten rotierenden Elemente mit dem ersten bzw. zweiten Motorgenerator verbunden sind; zwischen der Antriebswelle und einem Gehäuse zum Aufnehmen der Antriebswelle eine erste Einwegkupplung angeordnet ist, um zu verhindern, dass die Antriebswelle in die Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung des Motors rotiert; und eine erste Ölpumpe mit der Antriebswelle verbunden ist, wobei der erste Motorgenerator angrenzend an die Antriebswelle auf dem kollinearen Diagramm angeordnet ist und mit einer zweiten Ölpumpe durch eine zweite Einwegkupplung verbunden ist; und die zweite Einwegkupplung so konfiguriert ist, dass sie die Rotation der zweiten Ölpumpe nur überträgt, wenn der erste Motorgenerator in die Richtung entgegengesetzt zu der Rotationsrichtung der Antriebswelle rotiert.
Hybridantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Konfiguration dergestalt ist, dass die Rotation des ersten Motorgenerators in derselben Richtung wie die Rotation des Motors aufrechterhalten ist oder angehalten ist, wenn sich das Fahrzeug durch die von dem Motor und dem zweiten Motorgenerator bereitgestellte Antriebskraft vorwärts bewegt.