DE102013222735A1

DE102013222735A1 - Hydraulikhybridantriebsstrang

Info

Publication number: DE102013222735A1
Application number: DE201310222735
Authority: DE
Inventors: Alexander Mark; Timo Steinbach; Christoph Weisser; Richard Bauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2015-05-13

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einem primären Antrieb (4) und einem sekundären Antrieb (10), der einen leistungsaufnehmenden (41) und einen leistungsabgebenden (42) Bereich aufweist, und mit einem Getriebe (20), das zwischen dem primären Antrieb (4) und dem leistungsaufnehmenden Bereich (41) des sekundären Antriebs (10) angeordnet ist, und mit mindestens einem angetriebenen Rad (2). Um die Funktionalität eines Hydraulikhybridantriebsstrangs zu verbessern, ist ein mehrstufiges Zusatzgetriebe (50) zwischen dem leistungsabgebenden Bereich (42) des sekundären Antriebs (10) und dem angetriebenen Rad (2) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einem primären Antrieb und einem sekundären Antrieb, der einen leistungsaufnehmenden und einen leistungsabgebenden Bereich aufweist, und mit einem Getriebe, das zwischen dem primären Antrieb und dem leistungsaufnehmenden Bereich des sekundären Antriebs angeordnet ist, und mit mindestens einem angetriebenen Rad. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hydraulikhybridanstriebsstrangs.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2011 002 967 A1 ist ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem ein hydraulisch betriebener Energiewandler und ein mit brennbarem Gas betriebener Energiewandler zusammenwirken.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die Funktionalität eines Hydraulikhybridantriebsstrangs mit einem primären Antrieb und einem sekundären Antrieb, der mindestens eine Hydraulikmaschine umfasst, und mit einem Getriebe, das zwischen dem primären Antrieb und dem sekundären Antrieb angeordnet ist, und mit mindestens einem Rad, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Hydraulikhybridantriebsstrang mit einem primären Antrieb und einem sekundären Antrieb, der einen leistungsaufnehmenden und einen leistungsabgebenden Bereich aufweist, und mit einem Getriebe, das zwischen dem primären Antrieb und dem leistungsaufnehmenden Bereich des sekundären Antriebs angeordnet ist, und mit mindestens einem angetriebenen Rad, dadurch gelöst, dass ein mehrstufiges Zusatzgetriebe zwischen dem leistungsabgebenden Bereich des sekundären Antriebs und dem angetriebenen Rad angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des mehrstufigen Zusatzgetriebes kann der sekundäre Antrieb oder Sekundärantrieb in ein und derselben Bauform beziehungsweise Baugröße mit gleichen Leistungskennzahlen für mehrere Anwendungen genutzt werden. Durch die Verwendung von mehr als einer Getriebeübersetzungsstufe kann die Spreizung des Moments beziehungsweise der Drehzahl des Sekundärantriebs derart erhöht werden, dass ein Einsatz ein und desselben sekundären Antriebs mit gleichen Leistungskennzahlen in mehreren Fahrzeugklassen und in Kombination mit verschieden leistungsfähigen primären Antrieben oder Primärantrieben ermöglicht wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass das mehrstufige Zusatzgetriebe mindestens zwei Getriebestufen und mindestens eine Synchronisiereinrichtung umfasst. Die Anforderungen der einzelnen Fahrzeugklassen, in welchen der sekundäre Antrieb verwendet wird, können auf einfache Art und Weise über die Auswahl der entsprechenden Getriebestufen abgedeckt werden. Durch das mehrstufige Zusatzgetriebe wird darüber hinaus erreicht, dass es bei Gangwechseln nicht zu einer kompletten Zugkraftunterbrechung im Hydraulikhybridantriebsstrang kommt, da der primäre Antrieb bei Gangwechseln nicht abgekoppelt werden muss und weiterhin Zugkraft am angetriebenen Rad bereitstellen kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe antriebsmäßig über eine Welle mit dem mehrstufigen Zusatzgetriebe verbunden ist. Das Getriebe ist zum Beispiel als Planetengetriebe ausgeführt. Bei der Ausführung als Planetengetriebe kann die Welle, zum Beispiel über eine Zahnradstufe, an einem Planetenträger des Planetengetriebes angebunden werden. Die Welle ist vorteilhaft unter Zwischenschaltung des mehrstufigen Zusatzgetriebes mit dem angetriebenen Rad gekoppelt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Welle an eine Getriebestufe des mehrstufigen Zusatzgetriebes angebunden ist. Dadurch wird eine antriebsmäßige Verbindung zwischen dem Getriebe, das zum Beispiel als Planetengetriebe ausgeführt ist, und dem mehrstufigen Zusatzgetriebe geschaffen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass der leistungsabgebende Bereich des sekundären Antriebs an eine beziehungsweise die Getriebestufe des mehrstufigen Zusatzgetriebes angebunden ist. Die Anbindung des leistungsabgebenden Bereichs des sekundären Antriebs erfolgt zum Beispiel über eine Welle und ein Zahnrad. Dem leistungsabgebenden Bereich ist vorteilhaft eine Kupplung zugeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass der leistungsabgebende Bereich des sekundären Antriebs antriebsmäßig mit der Welle verbunden ist. Die antriebsmäßige Verbindung zwischen dem leistungsabgebenden Bereich des sekundären Antriebs und der Welle erfolgt zum Beispiel durch mindestens eine Zahnradstufe. Das liefert den Vorteil, dass das mehrstufige Zusatzgetriebe sowohl auf den primären als auch auf den sekundären Antrieb wirkt. Dadurch kann eine stark vergrößerte Drehzahlspreizung dargestellt werden, wodurch sich der Einsatzbereich des sekundären Antriebs noch erweitern lässt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Rad an eine Getriebestufe des mehrstufigen Zusatzgetriebes angebunden ist. Die Anbindung des angetriebenen Rades an das mehrstufige Zusatzgetriebe erfolgt vorteilhaft über ein Differenzial.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb eine erste Hydraulikmaschine, die den leistungsaufnehmenden Bereich darstellt, und eine zweite Hydraulikmaschine umfasst, die den leistungsabgebenden Bereich darstellt. Die den leistungsaufnehmenden Bereich darstellende Hydraulikmaschine ist vorzugsweise als Hydraulikpumpe ausgeführt. Die den leistungsabgebenden Bereich darstellende Hydraulikmaschine ist vorteilhaft als Hydraulikmotor ausgeführt. Beide Hydraulikmaschinen können aber vorteilhaft sowohl als Hydraulikpumpe als auch als Hydraulikmotor betrieben werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe als Planetengetriebe ausgeführt ist. Das Getriebe ist vorteilhaft als Planetengetriebe mit einem Hohlrad, einem Sonnenrad und Planetenrädern ausgeführt. Die Planetenräder sind vorteilhaft drehbar an einem Planetenträger angebracht.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Hydraulikhybridantriebsstrangs. Durch Umschalten zwischen den Getriebestufen des mehrstufigen Zusatzgetriebes kann die Spreizung des Moments beziehungsweise die Drehzahl des Sekundärantriebs auf einfache Art und Weise deutlich erhöht werden. Durch das mehrstufige Zusatzgetriebe kann darüber hinaus eine Betriebspunktverschiebung beziehungsweise Drehzahlabsenkung des sekundären Antriebs realisiert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
1 eine vereinfachte Darstellung eines Hydraulikhybridantriebsstrangs mit einem mehrstufigen Zusatzgetriebe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
2 eine ähnliche Darstellung wie in 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den 1 und 2 ist ein Hydraulikhybridantriebsstrang 1; 71 eines Kraftfahrzeugs mit einem angetriebenen Rad 2 vereinfacht dargestellt. Das angetriebene Rad 2 ist zum Beispiel über ein Differenzial 3 antriebsmäßig an den Hydraulikhybridantriebsstrang 1; 71 angebunden. Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1; 71 umfasst einen primären Antrieb 4, der zum Beispiel eine Brennkraftmaschine 6 umfasst, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Das Rad 2 kann alleine durch den primären Antrieb 4 angetrieben werden.
Der Hydraulikhybridantriebsstrang 1; 71 umfasst des Weiteren einen sekundären Antrieb 10. Der sekundäre Antrieb 10 umfasst eine erste Hydraulikmaschine 11 und eine zweite Hydraulikmaschine 12. Die beiden Hydraulikmaschinen 11 und 12 sind eingangsseitig hydraulisch mit einer Niederdruckseite 13 verbunden. Die Niederdruckseite 13 umfasst einen Niederdruckspeicher 14 mit Hydraulikmedium, das mit Niederdruck beaufschlagt ist.
Ausgangsseitig sind die Hydraulikmaschinen 11 und 12 hydraulisch mit einer Hochdruckseite 16 verbunden. Die Hochdruckseite 16 umfasst einen Hochdruckspeicher 17 mit Hydraulikmedium, das mit Hochdruck beaufschlagt ist. Durch insgesamt drei Rechtecke 18 sind Ventileinrichtungen bezeichnet, die in bekannter Art und Weise den Betrieb des sekundären Antriebs 10 mit den beiden Hydraulikmaschinen 11 und 12 ermöglichen.
Ein Getriebe 20 ist zwischen den primären Antrieb 4 und den sekundären Antrieb 10 geschaltet. Das Getriebe 20 ist als Planetengetriebe mit einem Hohlrad 30, einem Sonnenrad 32 und Planetenrädern 34 ausgeführt. Die Planetenräder 34 sind an einem Planetenträger 35 drehbar angebracht.
Eine erste Welle 21 ist über eine Zahnradstufe drehfest mit dem Planetenträger 35 verbunden. Die erste Welle 21 ist an ihrem in der Figur rechten Ende über eine weitere Zahnradstufe drehfest mit dem Differenzial 3 verbunden.
Eine zweite Welle 22 ist drehfest mit dem Hohlrad 30 des Planetengetriebes 20 verbunden.
Eine dritte Welle 23 ist drehfest mit dem Sonnenrad 32 des Planetengetriebes 20 verbunden.
Die erste Hydraulikmaschine 11 stellt einen leistungsaufnehmenden Bereich 41 des sekundären Antriebs 10 dar. Zu diesem Zweck ist die erste Hydraulikmaschine 11 zum Beispiel als Hydraulikpumpe ausgeführt beziehungsweise als Hydraulikpumpe betreibbar. Die zweite Hydraulikmaschine 12 stellt einen leistungsabgebenden Bereich 42 des sekundären Antriebs 10 dar. Zu diesem Zweck ist die zweite Hydraulikmaschine 12 zum Beispiel als Hydraulikmotor ausgeführt beziehungsweise als Hydraulikmotor betreibbar.
Von der zweiten Hydraulikmaschine 12 geht eine vierte Welle 24 aus, die zur Abgabe von Drehmoment dient, das mit der zweiten Hydraulikmaschine 12 erzeugt wird. Im leistungsabgebenden Bereich 42 ist eine Kupplung 45 angeordnet.
Durch die Kupplung 45, die zum Beispiel als Trennkupplung ausgeführt ist, kann eine Abgabe von Drehmoment von der zweiten Hydraulikmaschine 12 unterbrochen werden. Ganz allgemein dient die Kupplung 45 vorzugsweise dazu, die zweite Hydraulikmaschine 12 antriebsmäßig zu entkoppeln.
Bei dem in 1 dargestellten Hydraulikhybridantriebsstrang 1 ist ein mehrstufiges Zusatzgetriebe 50 zwischen dem leistungsabgebenden Bereich 42 des sekundären Antriebs 10 und das angetriebene Rad 2 geschaltet. Das Zusatzgetriebe 50 umfasst eine Getriebestufe 51 und eine Getriebestufe 52. Durch eine Synchronisiereinrichtung 54 kann zwischen den beiden Getriebestufen 51, 52 umgeschaltet werden.
Die von der zweiten Hydraulikmaschine 12 ausgehende Welle 24 ist über ein Zahnrad 56 an die Getriebestufe 51 des Zusatzgetriebes 50 angebunden. Die Welle 21, die mit dem Planetenträger 35 des Planetengetriebes 20 gekoppelt ist, ist ebenfalls an die Getriebestufe 51 des Zusatzgetriebes 50 angebunden.
Bei dem in 2 dargestellten Hydraulikhybridantriebsstrang 71 ist ein mehrstufiges Zusatzgetriebe 60 in den Komplettantriebsstrang eingebunden. Das Zusatzgetriebe 60 umfasst eine Getriebestufe 61 und eine Getriebestufe 62. Eine Synchronisiereinrichtung 64 ermöglicht ein Umschalten zwischen den beiden Getriebestufen 61 und 62 des Zusatzgetriebes 60.
Die von der zweiten Hydraulikmaschine 12 ausgehende Welle 24 ist über eine Zahnradstufe 66 mit der Welle 21 gekoppelt, die antriebsmäßig mit dem Planetenträger 35 des Planetengetriebes 20 verbunden ist. Die Synchronisiereinrichtung 64 ist benachbart zu dem Differenzial 3 angeordnet.
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

DE 102011002967 A1 [0002]

Claims

Hydraulikhybridantriebsstrang mit einem primären Antrieb (4) und einem sekundären Antrieb (10), der einen leistungsaufnehmenden (41) und einen leistungsabgebenden (42) Bereich aufweist, und mit einem Getriebe (20), das zwischen dem primären Antrieb (4) und dem leistungsaufnehmenden Bereich (41) des sekundären Antriebs (10) angeordnet ist, und mit mindestens einem angetriebenen Rad (2), dadurch gekennzeichnet, dass ein mehrstufiges Zusatzgetriebe (50; 60) zwischen dem leistungsabgebenden Bereich (42) des sekundären Antriebs (10) und dem angetriebenen Rad (2) angeordnet ist.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrstufige Zusatzgetriebe (50, 60) mindestens zwei Getriebestufen (51, 52; 61, 62) und mindestens eine Synchronisiereinrichtung (54; 64) umfasst.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (20) antriebsmäßig über eine Welle (21) mit dem mehrstufigen Zusatzgetriebe (50, 60) verbunden ist.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (21) an eine Getriebestufe (51; 61) des mehrstufigen Zusatzgetriebes (50; 60) angebunden ist.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der leistungsabgebende Bereich (42) des sekundären Antriebs (10) an eine beziehungsweise die Getriebestufe (51) des mehrstufigen Zusatzgetriebes (50) angebunden ist.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der leistungsabgebende Bereich (42) des sekundären Antriebs (10) antriebsmäßig mit der Welle (21) verbunden ist.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das angetriebene Rad (2) an eine Getriebestufe (52; 62) des mehrstufigen Zusatzgetriebes (50, 60) angebunden ist.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der sekundäre Antrieb (10) eine erste Hydraulikmaschine (11), die den leistungsaufnehmenden Bereich (41) darstellt, und eine zweite Hydraulikmaschine (12) umfasst, die den leistungsabgebenden Bereich (42) darstellt.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (20) als Planetengetriebe ausgeführt ist.
Verfahren zum Betreiben eines Hydraulikhybridantriebsstrang(1; 71) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.