DE102014110221A1 - Hybridgetriebe für ein Fahrzeug - Google Patents

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Jong Yun PARK
Eui Cheol CHUNG
Jae Young CHOI
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Abstract

Hybridgetriebe für ein Fahrzeug, aufweisend eine erste Antriebswelle (IN1), die Leistung aufnimmt, die von einem Verbrennungsmotor über eine erste Kupplung (CL1) eingegeben wird, eine zweite Antriebswelle (IN2), die parallel zu der ersten Antriebswelle (IN1) angeordnet ist und Leistung von dem Verbrennungsmotor über einen Pfad aufnimmt, der von dem der ersten Antriebswelle (IN1) abweicht, eine Leistungssteuereinrichtung, welche die Leistung der ersten Antriebswelle (IN1) wahlweise an die zweite Antriebswelle (IN2) überträgt, eine Abtriebswelle (OUT), die parallel zu der ersten Antriebswelle (IN1) und der zweiten Antriebswelle (IN2) angeordnet ist, ein allgemeines Schaltmodul (MD), das eine Mehrzahl von Gangrädern und eine Mehrzahl von Synchronisiereinrichtungen aufweist, um irgendeine Schaltstufe zu bilden, einen Elektromotor (M), der mit der ersten Antriebswelle (IN1) verbunden ist, und einen Planetengetriebesatz (PG), der Drehelemente, die mit einem Gangrad an der ersten Antriebswelle (IN1) bzw. mit der ersten Antriebswelle (IN1) verbunden sind, und ein anderes Drehelement aufweist, das geeignet ist, einen fixierten Zustand zu ändern.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug, und insbesondere die Struktur eines Getriebes, das eine Antriebskraft mittels der Leistung von einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor bereitstellt.
  • Fahrzeughybridgetriebe müssen in der Lage sein, die Leistung von einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor zu kombinieren und Antriebsrädern angemessen zuzuführen, damit das Fahrzeug fährt.
  • Ferner müssen die Hybridgetriebe mit einer so geringen Anzahl von Teilen wie möglich leicht und kompakt sein, um die Herstellungskosten zu reduzieren, die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeuges zu verbessern und deren Montage an das Fahrzeug zu erleichtern. Ferner ist es bevorzugt, dass die Hybridgetriebe Übertragungsmodi so vielfältig wie möglich realisieren können, während sie mit einer relativ kleinen Anzahl von Teilen leicht und kompakt sind.
  • Um einen Hybridantriebsstrang basierend auf der Struktur eines Doppelkupplungsgetriebes (DCT) mit zwei Kupplungen und zwei entsprechenden Antriebswellen zu erzielen, ist, wenn ein Elektromotor mit einer der Antriebswellen verbunden ist, ein Hybridgetriebe derart konfiguriert, dass es einen EV-Modus realisieren kann, in dem nur die Gangräder an den Antriebswellen, die mit dem Elektromotor verbunden sind, zum Beispiel nur die ungeradzahligen Gangräder von dem Elektromotor angetrieben werden.
  • Jedoch kann, wenn es ermöglicht wird, dass die Gangräder an der anderen Antriebswelle in dem EV-Modus angetrieben werden können, selbst mit einem Elektromotor, der mit irgendeiner Antriebswelle verbunden ist, das Schalten freier gesteuert werden, während das Fahrzeug fährt, so dass dies dazu beitragen kann, das Fahrverhalten und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeuges zu verbessern.
  • Mit der Erfindung wird ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug geschaffen, das an ein Fahrzeug leicht montiert werden kann, dazu beiträgt, die Herstellungskosten zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, relativ viele verfügbare Gangräder hat und einen EV-Modus realisiert, in dem ein Elektromotor mit einer Antriebswelle verbunden ist und alle Gangräder von dem Elektromotor angetrieben werden.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung weist ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug eine erste Antriebswelle, die Leistung aufnimmt, die von einem Verbrennungsmotor über eine erste Kupplung eingegeben wird, eine zweite Antriebswelle, die parallel zu der ersten Antriebswelle angeordnet ist und Leistung von dem Verbrennungsmotor über einen Pfad aufnimmt, der von dem der ersten Antriebswelle abweicht, eine Leistungssteuereinrichtung, welche die Leistung der ersten Antriebswelle wahlweise an die zweite Antriebswelle übertragen kann, eine Abtriebswelle, die parallel zu der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle angeordnet ist, ein allgemeines Schaltmodul, das derart konfiguriert ist, dass es eine Mehrzahl von Gangrädern, die an der ersten Antriebswelle und/oder der zweiten Antriebswelle derart angeordnet sind, dass sie mit einer Mehrzahl von Zahnrädern im Außeneingriff stehen, die gemeinsam an der Abtriebswelle montiert sind und jeweils eine Schaltstufe bilden, und eine Mehrzahl von Synchronisiereinrichtungen aufweist, welche jedes von der Mehrzahl von Gangrädern mit der ersten Antriebswelle oder der zweiten Antriebswelle verbinden oder von dieser trennen, um eine Schaltstufe zu bilden, einen Elektromotor, der mit der ersten Antriebswelle verbunden ist, und einen Planetengetriebesatz auf, der Drehelemente, die mit einem Gangrad an der ersten Antriebswelle bzw. mit der ersten Antriebswelle verbunden sind, und ein anderes Drehelement aufweist, das geeignet ist, einen fixierten Zustand zu ändern.
  • Gemäß der Erfindung kann das Hybridgetriebe für ein Fahrzeug an ein Fahrzeug leicht montiert werden, trägt dazu bei, die Herstellungskosten zu reduzieren und die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, hat relativ viele verfügbare Gangräder hat und realisiert einen EV-Modus, in dem ein Elektromotor mit einer Antriebswelle verbunden ist und alle Gangräder von dem Elektromotor angetrieben werden.
  • Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ allgemeine Kraftfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, die Geländewagen (SUV) einschließen, Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, die eine Vielfalt von Booten und Schiffen einschließen, Luftfahrzeuge, und dergleichen, sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Steckdosen-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit Alternativkraftstoff (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Rohstoffen als Erdöl stammen) umfasst. Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehrere Antriebsquellen, zum Beispiel sowohl Benzinantrieb als auch Elektroantrieb aufweist.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 ein Schema einer Konfiguration eines Hybridgetriebes für ein Fahrzeug gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ein Schema der Konfiguration aus 1, wobei der erste Gang in einem EV-Modus eingelegt ist;
  • 3 ein Schema der Konfiguration aus 1, wobei der zweite Gang in einem EV-Modus eingelegt ist; und
  • 4A bis 4E Schemen der Konfiguration aus 1, wobei der Vorgang des Schaltens von dem dritten Gang im EV-Modus in den vierten Gang im EV-Modus dargestellt ist.
  • In den Figuren sind gleiche oder äquivalente Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Mit Bezug auf 1 weist ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug gemäß der Erfindung eine erste Antriebswelle IN1, die Leistung aufnimmt, die von einem Verbrennungsmotor über eine erste Kupplung CL1 eingegeben wird, eine zweite Antriebswelle IN2, die parallel zu der ersten Antriebswelle IN1 angeordnet ist und Leistung von dem Verbrennungsmotor über einen Pfad aufnimmt, der von dem der ersten Antriebswelle IN1 abweicht, eine Leistungssteuereinrichtung, welche die Leistung der ersten Antriebswelle IN1 wahlweise an die zweite Antriebswelle IN2 übertragen kann, eine Abtriebswelle OUT, die parallel zu der ersten Antriebswelle IN1 und der zweiten Antriebswelle IN2 angeordnet ist, ein allgemeines Schaltmodul MD, das derart konfiguriert ist, dass es eine Mehrzahl von Gangrädern, die an der ersten Antriebswelle IN1 und/oder der zweiten Antriebswelle IN2 derart angeordnet sind, dass sie mit einer Mehrzahl von Zahnrädern im Außeneingriff stehen, die gemeinsam an der Abtriebswelle OUT montiert sind und jeweils eine Schaltstufe bilden, und eine Mehrzahl von Synchronisiereinrichtungen aufweist, welche jedes von der Mehrzahl von Gangrädern mit der ersten Antriebswelle IN1 oder der zweiten Antriebswelle IN2 verbinden oder von dieser trennen, um irgendeine Schaltstufe zu bilden, einen Elektromotor M, der mit der ersten Antriebswelle IN1 verbunden ist, und einen Planetengetriebesatz PG auf, der Drehelemente, die mit einem Gangrad an der ersten Antriebswelle IN1 bzw. der zweiten Antriebswelle IN2 verbunden sind, und ein anderes Drehelement aufweist, das einen fixierten Zustand ändern kann.
  • Das heißt, in dem allgemeinen Schaltmodul MD steht jeweils ein Gangrad der ersten Antriebswelle IN1 und der zweiten Antriebswelle IN2 mit einem Zahnrad an der Abtriebswelle OUT im Eingriff, um zwei unterschiedliche Schaltstufen zu bilden, so dass im Vergleich dazu, wenn üblicherweise ein Paar ineinandergreifende Zahnräder eine Schaltstufe bilden, die Anzahl von Zahnrädern reduziert werden kann. Ferner kann noch eine andere Schaltstufe durch ein Gangrad an der ersten Antriebswelle IN1 mittels des Planetengetriebesatzes PG gebildet werden, so dass die Anzahl von Wellen und Teilen reduziert werden kann und relativ viele Schaltstufen gebildet werden können.
  • Daher kann ein Getriebe geschaffen werden, das leicht und kompakt ist, einfach montiert werden kann und erheblich dazu beiträgt, die Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeuges zu verbessern.
  • Die zweite Antriebswelle IN2 nimmt die Leistung von dem Verbrennungsmotor über eine zweite Kupplung CL2, ein erstes Übertragungsrad T1, das koaxial zu der ersten Antriebswelle IN1 angeordnet ist, ein zweites Übertragungsrad T2, das mit dem ersten Übertragungsrad T1 im Eingriff steht, und ein drittes Übertragungsrad T3 auf, das mit dem zweiten Übertragungsrad T2 im Eingriff steht und einstückig an der zweiten Antriebswelle IN2 angebracht ist.
  • Die Leistungssteuereinrichtung wird durch eine mittlere Synchronisiereinrichtung CS realisiert, die ein Synchromechanismus ist, der an der ersten Antriebswelle IN1 angeordnet ist und mit dem ersten Übertragungsrad T1 im Eingriff oder von diesem außer Eingriff steht.
  • Dementsprechend wird, wenn die erste Antriebswelle IN1 über die mittlere Synchronisiereinrichtung CS mit dem ersten Übertragungsrad T1 verbunden ist, ohne dass die zweite Kupplung CL2 eingerückt ist, die Leistung der ersten Antriebswelle IN1 über das erste Übertragungsrad T1, das zweite Übertragungsrad T2 und das dritte Übertragungsrad T3 an die zweite Antriebswelle IN2 übertragen, so dass die zweite Antriebswelle IN2 gleichzeitig mit der ersten Antriebswelle IN1 betrieben wird.
  • Wenn die erste Antriebswelle IN1 von dem Elektromotor M angetrieben wird und eine der Schaltstufen zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der Abtriebswelle OUT ausgewählt wird, ist das Fahren in der Schaltstufe im EV-Modus möglich.
  • Hier sind die ungeradzahligen Schaltstufen aus einer Reihe von Schaltstufen zwischen der ersten Antriebswelle IN1 und der Abtriebswelle OUT angeordnet, und die geradzahligen Schaltstufen aus der Reihe von Schaltstufen sind zwischen der zweiten Antriebswelle IN2 und der Abtriebswelle OUT angeordnet.
  • In dem Planetengetriebesatz PG ist ein Sonnenrad S mit der ersten Antriebswelle IN1 verbunden, ein Träger C ist mit einem dritten Gangrad 3D verbunden, und ein Hohlrad R kann mittels einer feststehenden Synchronisiereinrichtung FS, die ein Synchromechanismus ist, fixiert werden.
  • Das dritte Gangrad wird auch zum Realisieren der ersten Schaltstufe verwendet. In dem Zustand von 2 wird, wenn das Hohlrad R des Planetengetriebesatzes PG mittels der feststehenden Synchronisiereinrichtung FS fixiert ist, das Drehmoment des Sonnenrades S, das einstückig an der ersten Antriebswelle IN1 angebracht ist, durch den Träger C reduziert und treibt das dritte Gangrad 3D an, so dass die erste Schaltstufe an die Abtriebswelle OUT abgegeben wird. Ferner wird, wenn das Hohlrad R freigegeben ist, keine Leistung über den Planetengetriebesatz PG an das dritte Gangrad 3D abgegeben, so dass die dritte Schaltstufe durch Verbinden des dritten Gangrades 3D mit der ersten Antriebswelle IN1 über eine 3&7-Synchronisiereinrichtung 3&7S realisiert wird.
  • Die anderen Schaltstufen können in derselben oder ähnlichen Weise wie bei üblichen DCTs nach dem Stand der Technik durch Einrücken der Synchronisiereinrichtung einer entsprechenden Schaltstufe und Einrücken der Kupplung der entsprechenden Schaltstufe realisiert werden, so dass keine ausführliche Beschreibung vorgesehen ist, und die EV-Modi, die gemäß der Erfindung erzielt werden, werden nachfolgend beschrieben.
  • Mit Bezug auf 2 ist der erste Gang in einem EV-Modus eingelegt, der von dem Elektromotor M angetrieben wird, wobei, wie oben beschrieben, wenn der Elektromotor M angetrieben wird und das Hohlrad R durch die feststehende Synchronisiereinrichtung FS fixiert ist, das Drehmoment des Sonnenrades S durch den Träger C reduziert wird und das dritte Gangrad 3D angetrieben wird, so dass die Leistung des ersten Ganges an die Abtriebswelle OUT abgegeben wird, wobei die 3&7-Synchronisiereinrichtung 3&7S in der Neutralstellung ist.
  • Mit Bezug auf 3 ist der zweite Gang in einem EV-Modus eingelegt, der von dem Elektromotor M angetrieben wird, wobei die erste Antriebswelle IN1 über die mittlere Synchronisiereinrichtung CS mit dem ersten Übertragungsrad T1 verbunden ist, so dass die Antriebskraft von dem Elektromotor M an die zweite Antriebswelle IN2 übertragen wird, und ein zweites Gangrad ist über eine 2&6-Synchronisiereinrichtung 2&6S mit der zweiten Antriebswelle IN2 verbunden, so dass die Leistung des zweiten Ganges an die Abtriebswelle OUT abgegeben wird.
  • Mit Bezug auf die 4A bis 4E wird der Vorgang des Schaltens von dem dritten Gang im EV-Modus in den vierten Gang im EV-Modus beschrieben, was in derselben oder ähnlichen Weise wie bei den anderen Schaltstufen realisiert werden kann.
  • In dem Zustand von 4A ist der dritte Gang in einem EV-Modus eingelegt, in dem, wenn der Elektromotor M die erste Antriebswelle IN1 antreibt und das dritte Gangrad 3D über die 3&7-Synchronisiereinrichtung 3&7S mit der ersten Antriebswelle IN1 verbunden ist, die Leistung des dritten Ganges an die Abtriebswelle OUT abgegeben wird.
  • In dem Zustand von 4B ist ein viertes Gangrad 4D über eine vierte Synchronisiereinrichtung 4S mit der zweiten Antriebswelle IN2 verbunden, wobei der Zustand von 4A beibehalten wird.
  • In dem Zustand von 4C ist die zweite Kupplung CL2 eingerückt, so dass die Leistung von dem Verbrennungsmotor über das erste Übertragungsrad T1, das zweite Übertragungsrad T2 und das dritte Übertragungsrad T3 an die zweite Antriebswelle IN2 übertragen wird, so dass sowohl die Leistung des dritten Ganges von dem Elektromotor M als auch die Leistung des vierten Ganges von dem Verbrennungsmotor an die Abtriebswelle OUT übertragen werden.
  • In dem Zustand von 4D ist das dritte Gangrad 3D durch Schalten der 3&7-Synchronisiereinrichtung 3&7S in die Neutralstellung freigegeben, und die Drehzahlen der mittleren Synchronisiereinrichtung CS und des ersten Übertragungsrades T1 werden durch Antreiben des Elektromotors M synchronisiert, und dann wird die erste Antriebswelle IN1 durch Einrücken der mittleren Synchronisiereinrichtung CS mit der zweiten Antriebswelle IN2 verbunden.
  • In dem Zustand von 4E ist die zweite Kupplung CL2 aus dem Zustand von 4D ausgerückt, und die Leistung zum Fahren in dem vierten Gang wird von dem Elektromotor M erzeugt, so dass der vierte Gang in dem EV-Modus eingelegt ist.
  • Gemäß der oben beschriebenen Steuerung wird beim Schalten von dem dritten Gang in den vierten Gang im EV-Modus das Drehmoment kontinuierlich an die Abtriebswelle übertragen, ohne dass das Drehmoment unterbrochen wird, so dass das Schalten sanft realisiert werden kann.

Claims (6)

  1. Hybridgetriebe für ein Fahrzeug, aufweisend: eine erste Antriebswelle (IN1), die Leistung aufnimmt, die von einem Verbrennungsmotor über eine erste Kupplung (CL1) eingegeben wird; eine zweite Antriebswelle (IN2), die parallel zu der ersten Antriebswelle (IN1) angeordnet ist und Leistung von dem Verbrennungsmotor über einen Pfad aufnimmt, der von dem der ersten Antriebswelle (IN1) abweicht; eine Leistungssteuereinrichtung, welche die Leistung der ersten Antriebswelle (IN1) wahlweise an die zweite Antriebswelle (IN2) übertragen kann; eine Abtriebswelle (OUT), die parallel zu der ersten Antriebswelle (IN1) und der zweiten Antriebswelle (IN2) angeordnet ist; ein allgemeines Schaltmodul (MD), das derart konfiguriert ist, dass es eine Mehrzahl von Gangrädern, die an der ersten Antriebswelle (IN1) und/oder der zweiten Antriebswelle (IN2) derart angeordnet sind, dass sie mit einer Mehrzahl von Zahnrädern im Außeneingriff stehen, die gemeinsam an der Abtriebswelle (OUT) montiert sind und jeweils eine Schaltstufe bilden, und eine Mehrzahl von Synchronisiereinrichtungen aufweist, welche jedes von der Mehrzahl von Gangrädern mit der ersten Antriebswelle (IN1) oder der zweiten Antriebswelle (IN2) verbinden oder von dieser trennen, um eine Schaltstufe zu bilden; einen Elektromotor (M), der mit der ersten Antriebswelle (IN1) verbunden ist; und einen Planetengetriebesatz (PG), der Drehelemente, die mit einem Gangrad an der ersten Antriebswelle (IN1) bzw. mit der ersten Antriebswelle (IN1) verbunden sind, und ein anderes Drehelement aufweist, das geeignet ist, einen fixierten Zustand zu ändern.
  2. Hybridgetriebe nach Anspruch 1, wobei die zweite Antriebswelle (IN2) Leistung von dem Verbrennungsmotor über eine zweite Kupplung (CL2), ein erstes Übertragungsrad (T1), das koaxial zu der ersten Antriebswelle (IN1) angeordnet ist, ein zweites Übertragungsrad (T2), das mit dem ersten Übertragungsrad (T1) im Eingriff steht, und ein drittes Übertragungsrad (T3) aufnimmt, das mit dem zweiten Übertragungsrad (T2) im Eingriff steht und einstückig an der zweiten Antriebswelle (IN2) angebracht ist.
  3. Hybridgetriebe nach Anspruch 2, wobei die Leistungssteuereinrichtung durch eine mittlere Synchronisiereinrichtung (CS) realisiert wird, die ein Synchromechanismus ist, der an der ersten Antriebswelle (IN1) angeordnet ist und mit dem ersten Übertragungsrad (T1) im Eingriff oder von diesem außer Eingriff steht.
  4. Hybridgetriebe nach Anspruch 1, wobei ungeradzahlige Schaltstufen aus einer Reihe von Schaltstufen zwischen der ersten Antriebswelle (IN1) und der Abtriebswelle (OUT) angeordnet sind, und geradzahlige Schaltstufen aus der Reihe von Schaltstufen zwischen der zweiten Antriebswelle (IN2) und der Abtriebswelle (OUT) angeordnet sind.
  5. Hybridgetriebe nach Anspruch 4, wobei in dem Planetengetriebesatz (PG) ein Sonnenrad (S) mit der ersten Antriebswelle (IN1) verbunden ist, ein Träger (C) mit einem dritten Gangrad (3D) verbunden ist, und ein Hohlrad (R) fixiert ist.
  6. Hybridgetriebe nach Anspruch 5, wobei das Hohlrad (R) des Planetengetriebesatzes (PG) mittels einer feststehenden Synchronisiereinrichtung (FS), die ein Synchromechanismus ist, fixiert ist.
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