DE102019218433A1

DE102019218433A1 - Kopplungseinrichtung

Info

Publication number: DE102019218433A1
Application number: DE102019218433.2A
Authority: DE
Inventors: Jens Schönekäs; Thomas Dögel; Alessio Paone
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2021-06-02

Abstract

Der Erfindung liegt eine Kopplungseinrichtung (8) zugrunde, verbunden mit einem als Brennkraftmaschine (2) ausgebildeten ersten Antrieb (3) und mit einem als Elektromaschine (4) ausgebildeten zweiten Antrieb (5), und aufweisend einen Einrichtungseingang (10), der zumindest mit dem ersten Antrieb (3), also mit der Brennkraftmaschine (2) in Wirkverbindung versetzbar ist, sowie einen Einrichtungsausgang (12), der mit einem Abtrieb (33), wie einem Getriebeeingang (15) eines Getriebes (16), in Wirkverbindung versetzbar ist. Zwischen dem Einrichtungsausgang (12) und dem zweiten Antrieb (5), also der Elektromaschine (4), ist wenigstens eine Wirkverbindung herstellbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung, verbunden mit wenigstens einem als Brennkraftmaschine ausgebildeten ersten Antrieb und mit wenigstens einem als Elektromaschine ausgebildeten zweiten Antrieb, und aufweisend einen Einrichtungseingang, der zumindest mit dem ersten Antrieb, also mit der Brennkraftmaschine, in Wirkverbindung versetzbar ist, sowie einen Einrichtungsausgang, der mit einem Abtrieb, wie einem Getriebeeingang eines Getriebes, in Wirkverbindung versetzbar ist.
Eine derartige Kopplungseinrichtung ist durch die DE 10 2009 042 050 A1 bekannt. Diese Kopplungseinrichtung ist als hyrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildet, bei dem ein Gehäuse als Einrichtungseingang und eine einem Getriebe zugeordnete Abtriebswelle als Einrichtungsausgang wirksam ist. Die Kopplungseinrichtung verfügt zwischen dem Einrichtungseingang und dem Einrichtungsausgang über einen durch ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und ein Leitrad bestehenden hydrodynamischen Kreis, sowie über eine Kupplungsvorrichtung, welche in geschlossenem Zustand zur Überbrückung dieses hydrodynamischen Kreises geeignet ist. Der erste Antrieb in Form einer Kurbelwelle steht mit dem Eingang einer Trennkupplung in drehfester Verbindung, während der Ausgang der Trennkupplung mit dem Gehäuse drehfest verbunden ist. Bei geschlossener Trennkupplung wird demnach Drehmoment von der Kurbelwelle auf das Gehäuse der Kopplungseinrichtung übertragen. Da an diesem Gehäuse zudem ein Rotor der als zweiter Antrieb dienenden Elektromaschine befestigt ist, kann auch durch diesen Antrieb Drehmoment auf das Gehäuse der Kopplungseinrichtung geleitet werden. Die vorgenannten Drehmomente werden bei geschlossener Kupplungsvorrichtung über diese vom Gehäuse auf die Abtriebswelle geleitet, bei offener Kupplungsvorrichtung dagegen über den hydrodynamischen Kreis.
Wie 3 zeigt, erreicht eine Brennkraftmaschine erst bei höherer Drehzahl ihr maximales Drehmoment, während bei einer Elektromaschine das maximale Drehmoment bereits beim Anfahren anliegt, um mit zunehmender Drehzahl abzunehmen. Beispielhaft ist in 3 das Aufnahmemoment des Gehäuses der Kopplungseinrichtung und damit des Pumpenrades bei einer Wandlung des Drehmoments durch den hydrodynamischen Kreis in Form einer Parabel eingezeichnet, wie sie bei konventionellen, allein auf eine Brennkraftmaschine ausgelegten Drehmomentwandlern üblich ist. Zwar kann dieses Aufnahmemoment und damit die Wandlung des Drehmomentes durch Änderung geometrischer Komponenten an Pumpenrad, Turbinenrad oder Leitrad innerhalb bestimmter Grenzen geändert werden, ist aber, einmal festgelegt, für die entsprechende Kupplungseinrichtung unveränderbar. Somit ist unvermeidbar, dass bestenfalls von einem der beiden Antriebe das maximale Drehmoment aufgenommen werden kann, während vom anderen Antrieb, üblicherweise von der Elektromaschine, lediglich ein Teilmoment anliegt. Das aus beiden Antrieben resultierende Gesamtmoment ist dadurch nur unwesentlich höher als das durch die Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment. Dies wirkt sich beispielsweise dann sehr nachteilig aus, wenn allein unter Nutzung der Elektromaschine angefahren werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kopplungseinrichtung derart auszubilden, dass auch dann, wenn die Kopplungseinrichtung sowohl mit einer Brennkraftmaschine als auch mit einer Elektromaschine verbunden ist, von jeder dieser Maschine das jeweils höchstmögliche Drehmoment aufgenommen werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Kopplungseinrichtung vorgesehen, verbunden mit wenigstens einem als Brennkraftmaschine ausgebildeten ersten Antrieb und mit wenigstens einem als Elektromaschine ausgebildeten zweiten Antrieb, und aufweisend einen Einrichtungseingang, der zumindest mit dem ersten Antrieb, also mit der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung versetzbar ist, sowie einen Einrichtungsausgang, der mit einem Abtrieb, wie einem Getriebeeingang eines Getriebes, in Wirkverbindung versetzbar ist.
Von besonderer Bedeutung hierbei ist, dass zwischen dem Einrichtungsausgang und dem zweiten Antrieb, also der Elektromaschine, wenigstens eine Wirkverbindung herstellbar ist.
Bei einer derartigen Ausbildung der Kopplungseinrichtung wird also der Drehmomentenfluss der beiden Antriebe gegenüber der Kopplungseinrichtung separiert, indem das von der Brennkraftmaschine stammende Drehmoment in üblicher Weise auf den Einrichtungseingang der Kopplungseinrichtung geleitet wird, der dadurch zumindest im Wesentlichen mit Antriebsdrehzahl bewegt wird, während das von der Elektromaschine stammende Drehmoment dem Einrichtungsausgang der Kopplungseinrichtung zugeführt wird, der bei einem Anfahrvorgang entweder zunächst noch im Stillstand verharrt, oder aber, wenn der Einrichtungsausgang der Kopplungseinrichtung bereits in Bewegung versetzt ist, mit geringerer Drehzahl betrieben ist, als dies am Einrichtungseingang der Kopplungseinrichtung der Fall wäre, so dass die Elektromaschine bei Anbindung an den Einrichtungsausgang der Kopplungseinrichtung auf jeden Fall bessere Bedingungen vorfindet als bei einer Anbindung an den Einrichtungseingang der Kopplungseinrichtung. Gerade zu Beginn eines Anfahrens liegt dadurch das maximale Drehmoment der Elektromaschine an, was ein rein elektrisches Anfahren selbstverständlich erheblich begünstigt.
Eine derartige Ausführung der Kopplungseinrichtung ist insbesondere dann mit besonderem Vorteil nutzbar, wenn zwischen dem Einrichtungseingang der Kopplungseinrichtung und deren Einrichtungsausgang lediglich eine Fluidverbindung vorliegt, wie beispielsweise bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern oder bei Hydrokupplungen, da bei derartigen Kopplungseinrichtungen zu Beginn eines Anfahrvorganges besonders starke Drehzahlunterschiede zwischen Einrichtungseingang und Einrichtungsausgang bestehen können. Diese Ausführung der Kopplungseinrichtung ist aber auch für sonstige Kupplungen, wie beispielsweise für Lamellenkupplungen, vorteilhaft anwendbar, da auch dort zwischen Einrichtungseingang und Einrichtungsausgang eine Drehzahldifferenz vorliegt.
Trotz dieser generellen Eignung der Kopplungseinrichtungen für beliebige Ausführung ist die Ausbildung als hydrodynamischer Drehmomentwandler wegen der dadurch möglichen Drehmomentwandlung von besonderem Vorteil. Dies soll anhand der 4 bis 6 gezeigt werden:

4 zeigt drei unterschiedliche Parabeln a bis c, von denen jede für jeweils ein Aufnahmemoment des Gehäuses der Kopplungseinrichtung und damit des Pumpenrades steht, wobei den Parabeln infolge unterschiedlicher Ausbildungen des hydrodynamischen Kreises unterschiedliche Wandlungen µ für das Drehmoment zugeordnet sind. Diese Parabeln schneiden jeweils sowohl den Momentenverlauf der Brennkraftmaschine über die Drehzahl, dargestellt durch eine strichpunktierte Linierung, als auch den Momentenverlauf der Elektromaschine über die Drehzahl, dargestellt mittels durchgezogener Linierung, und sind demnach alle für die eingezeichneten Antriebe geeignet. Während die Parabel a die Momentenverläufe der Antriebe bei sehr niedriger Drehzahl schneidet, und demnach den Momentenverlauf der Elektromaschine begünstigt, schneidet die Parabel b die Momentenverläufe der Antriebe bei mittlerer Drehzahl, und begünstigt dadurch den Momentenverlauf der Brennkraftmaschine, der in diesem Bereich sein maximales Drehmoment annimmt. Im Gegensatz dazu schneidet die Parabel c die Momentenverläufe der Antriebe bei höherer Drehzahl, und verfehlt dadurch das maximale Drehmoment beim Momentenverlauf der Brennkraftmaschine, und schneidet auch den Momentenverlauf der Elektromaschine in einem sehr ungünstigen Abschnitt. Die Parabel c wird also zu vermeiden sein, während die Parabeln a oder b ausgewählt werden können, und zwar je nachdem, ob die Brennkraftmaschine oder die Elektromaschine bevorzugt sein soll.

Die 5 zeigt Parabeln d und e, welchen Kopplungseinrichtungen mit unterschiedlichen Wandlungen µ des Drehmomentes zugeordnet sind. Der strichliniert dargestellte oberste drehzahlabhängige Momentenverlauf stellt hierbei eine ohne Wandlung µ arbeitende Kopplungseinrichtung dar, so dass µ gleich 1 ist, während der punktierte mittlere drehzahlabhängige Momentenverlauf eine Kopplungseinrichtung mit mittelstarker Wandlung µ, beispielsweise mit 1,5, darstellt, und der strichlinierte untere Momentenverlauf eine Kopplungseinrichtung mit nochmals stärkerer Wandlung µ, beispielsweise mit 2,5. In 6 ist die im Betrieb entstehende Verlustleistung für die drei Wandlungen abgebildet, die es zu reduzieren gilt. Dies wird durch Erhöhung des Aufnahmemomentes des Gehäuses der Kopplungseinrichtung und damit des Pumpenrades realisiert, also durch Verwendung eines anders ausgelegten hydrodynamischen Kreises der Kopplungseinrichtung, was in 5 zum Ausdruck gebracht ist, indem von der Parabel e zur Parabel d gewechselt wird. Hierdurch werden für jede der drei dargestellten Wandlungen anstelle der jeweils in Volllinie dargestellten Schnittpunkte s1.1 bis s3.1 mit der Parabel e die in umrahmter Linierung dargestellten Schnittpunkte s1.2 bis s3.2 mit der Parabel d ausgewählt. Wie 6 eindrücklich zeigt, ist die Folge hiervon, dass die Verlustleistung für eine gemäß Parabel e in 5 ausgelegte Kopplungseinrichtung, die durch in Volllinie dargestellten Balken des Diagramms in 6 wiedergegeben wird, mit zunehmender Wandlung abnimmt. Das gleiche gilt für die Verlustleistung für eine gemäß Parabel d in 5 ausgelegte Kopplungseinrichtung 8, wobei für diese die Balken des Diagramms in 6 in umrahmter Linierung wiedergegeben sind, allerdings gegenüber der Kopplungsvorrichtung gemäß Parabel e mit reduzierter Verlustleistung.
Ein Optimum für diese Verlustleistung stellt sich ein, wenn unter Berücksichtigung des jeweils maximal zulässigen Drehmomentes für den Abtrieb, also für den Getriebeeingang, mittels der Wandlung das maximal benötigte Aufnahmemoment des Gehäuses der Kopplungseinrichtung und damit das maximal benötigte Drehmoment der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Wie die 6 zeigt, hat sich eine Wandlung als vorteilhaft erwiesen, die gleich oder größer als 1,5 ist. Besonders vorteilhaft sind Wandlungen µ, die in einem Bereich von 2,0 bis 2,5 liegen.
Mit geringerer Verlustleistung steht mehr Leistung zur Bewältigung harter Betriebszustände zur Verfügung. Zudem wirkt sich eine geringe Verlustleistung vorteilhaft auf den Verbrauch sowie die Emissionen eines Fahrzeuges aus. Schließlich ist das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine aufgrund eines optimierten Drehzahlbandes verbessert.
Um die Kopplungseinrichtung entweder vom ersten Antrieb, also von der Brennkraftmaschine, oder vom zweiten Antrieb, also von der Elektromaschine, trennen zu können, ist vorgesehen, dem die Kopplungseinrichtung aufweisenden Antriebsstrang wenigstens eine Trennkupplung zuzuordnen. Diese Trennkupplung kann entweder zwischen der Brennkraftmaschine und der Kopplungseinrichtung vorgesehen sein, oder aber zwischen dem Einrichtungsausgang der Kopplungseinrichtung und der Elektromaschine und/oder zwischen dem Einrichtungsausgang der Kopplungseinrichtung und dem Abtrieb, wie einem Getriebeeingang eines Getriebes.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnung ausführlich erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstranges für ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einer Kopplungseinrichtung und einer Elektromaschine vor einem Getriebe,
2 eine Herauszeichnung der Kopplungseinrichtung und der Elektromaschine, mit Ausbildung der Kopplungseinrichtung als hydrodynamischer Drehmomentwandler,
3 eine Darstellung des Aufnahmemomentes eines Gehäuses einer Kopplungseinrichtung in Bezug zu Kennlinien zweier Antriebe in Form einer Brennkraftmaschine sowie einer Elektromaschine,
4 wie 3, aber mit Darstellung von Aufnahmemomenten des Gehäuses der Kopplungseinrichtung mit unterschiedlichen Wandlungen,
5 eine Darstellung des Aufnahmemomentes für Gehäuse zweier unterschiedlicher Kopplungseinrichtungen in Bezug zu unterschiedlichen Wandlungen,
6 eine Darstellung von Leistungsverlusten für Gehäuse zweier unterschiedlicher Kopplungseinrichtungen in Bezug zu unterschiedlichen Wandlungen,
7 wie 2, aber mit Ergänzung einer Trennkupplung zwischen der Kopplungseinrichtung und der Elektromaschine sowie einem Abtrieb.

In 1 ist ein Antriebsstrang 1 schematisch dargestellt, der eine Brennkraftmaschine 2 als ersten Antrieb 3 und eine Elektromaschine 4 als zweiten Antrieb 5 aufweist. Eine Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine 2 ist mittels einer Trennkupplung 7 mit einer Kopplungseinrichtung 8 verbunden, die als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildet sein kann, alternativ aber auch als Hydrokupplung oder als sonstige Kupplung, wie beispielsweise als Lamellenkupplung.
Während die Brennkraftmaschine 2 über die Trennkupplung 7 mit einem Einrichtungseingang 10 der Kopplungseinrichtung 8, wie beispielsweise ein Gehäuse 11 eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 9 (vgl. 2) verbunden werden kann, ist ein Einrichtungsausgang 12 der Kopplungseinrichtung 8 in Form einer Abtriebswelle 13 mit einem Rotor 14 (2) der Elektromaschine 4 verbunden. Der Rotor 14 der Elektromaschine 4 ist, ebenso wie die Abtriebswelle 13 der Kopplungseinrichtung 8, mit einem Abtrieb 33 verbunden, der einen Getriebeeingang 15 eines Getriebes 16 bildet.
2 stellt die Kopplungseinrichtung 8 in Form eines hydrodynamischen Drehmomentwandlers 9 dar. Das Gehäuse 11 dieses Drehmomentwandlers 9 ist in üblicher und daher nicht gezeigter Weise mit der Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine 2 (1) verbunden. Somit wird das Drehmoment dieser Kurbelwelle 6 auf das Gehäuse 11 übertragen, das durch Aufnahme von Pumpenschaufeln als Pumpenrad 17 wirksam ist. Das Pumpenrad 17 bildet zusammen mit einem Turbinenrad 18 und einem Leitrad 19 einen hydrodynamischen Kreis 20.
Das Turbinenrad 18 ist, ebenso wie ein Ausgang 21 einer Kupplungsvorrichtung 22, die in geschlossenem Zustand zur Überbrückung des hydrodynamischen Kreises 20 dient, mit einer Abtriebsnabe 23 verbunden, die weiterhin zur Zentrierung eines Ausganges 24 eines Torsionsschwingungsdämpfers 25 dient, der zur Aufnahme eines Tilgersystems 26 vorgesehen ist. Ein Eingang 27 des Torsionsschwingungsdämpfers 25 ist am Gehäuse 11 des Drehmomentwandlers 9 befestigt, und steht über ein Energiespeichersystem 28 mit dem Ausgang 24 des Torsionsschwingungsdämpfers 25 in Wirkverbindung. Zur Kupplungsvorrichtung 22 ist nachzutragen, dass der Ausgang 23 des Torsionsschwingungsdämpfers 24 mit einer Lamelle 29 drehfest ist, die bei geschlossener Kupplungsvorrichtung 22 zwischen einem axial verlagerbaren Kolben 30 und dem Ausgang 21 der Kupplungsvorrichtung 22 reibschlüssig aufgenommen ist. Der Kolben 30 ist mittels Axialenergiespeichern 31 drehfest, aber axial verlagerbar an dem Ausgang 21 der Kupplungsvorrichtung 22 aufgenommen.
Die Abtriebsnabe 23 ist mittels einer Verzahnung 32 mit der Abtriebswelle 13 verbunden, die gemeinsam mit dem Rotor 14 der Elektromaschine 4 an dem Abtrieb 33 angreift. Der Antrieb des Rotors 14 der Elektromaschine 4 erfolgt mittels eines Stators 34, der an beispielsweise an einem Getriebegehäuse 35 fest aufgenommen ist.
Die Wirkungsweise der Kopplungseinrichtung 8 ist wie folgt:

Es erfolgt eine Separierung des Drehmomentflusses der beiden Antriebe 3 und 5 in Bezug zur Kopplungseinrichtung 8, indem das von der Brennkraftmaschine 2 stammende Drehmoment auf den Einrichtungseingang 10 der Kopplungseinrichtung 8 geleitet wird, der dadurch zumindest im Wesentlichen mit Antriebsdrehzahl bewegt wird, während das von der Elektromaschine 2 stammende Drehmoment dem Einrichtungsausgang 12 der Kopplungseinrichtung 8 und damit der Abtriebswelle 13 zugeführt wird. Der Einrichtungsausgang 12 verharrt bei einem Anfahrvorgang entweder zunächst noch im Stillstand, oder aber er wird, wenn der Einrichtungsausgang 12 der Kopplungseinrichtung 8 bereits in Bewegung versetzt ist, mit geringerer Drehzahl betrieben ist als der Einrichtungseingang 10 der Kopplungseinrichtung 8. Dadurch findet die Elektromaschine 4 bei Anbindung an den Einrichtungsausgang 12 der Kopplungseinrichtung 8 auf jeden Fall bessere Bedingungen vor als bei einer Anbindung an den Einrichtungseingang 10 der Kopplungseinrichtung 8. Gerade zu Beginn eines Anfahrens liegt dadurch das maximale Drehmoment der Elektromaschine 4 an, was ein rein elektrisches Anfahren selbstverständlich erheblich begünstigt.
Eine derartige Ausführung der Kopplungseinrichtung 8 ist insbesondere dann mit besonderem Vorteil nutzbar, wenn, wie im vorliegenden Fall bei einem hydrodynamischen Drehmomentwandler 9, zwischen dem Einrichtungseingang 10 der Kopplungseinrichtung 8, also dem Pumpenrad 17, und deren Einrichtungsausgang 12, also der mit dem Turbinenrad 18 verbundenen Abtriebswelle 13, lediglich eine Fluidverbindung vorliegt, da bei derartigen Kopplungseinrichtungen 8 zu Beginn eines Anfahrvorganges besonders starke Drehzahlunterschiede zwischen Einrichtungseingang 10 und Einrichtungsausgang 12 bestehen können. Dies soll nachfolgend anhand der 4 bis 6 näher erläutert werden:
- 4 zeigt drei unterschiedliche Parabeln a bis c, von denen jede für jeweils ein Aufnahmemoment des Gehäuses 11 der Kopplungseinrichtung 8 und damit des Pumpenrades 17 steht, wobei den Parabeln a bis c infolge unterschiedlicher Ausbildungen des hydrodynamischen Kreises 20 unterschiedliche Wandlungen µ für das Drehmoment zugeordnet sind. Die Parabeln a bis c schneiden jeweils sowohl den Momentenverlauf 36 der Brennkraftmaschine 2 über der Drehzahl, dargestellt durch eine strichpunktierte Linierung, als auch den Momentenverlauf 37 der Elektromaschine 4 über der Drehzahl, dargestellt mittels durchgezogener Linierung, und sind demnach alle für die eingezeichneten Antriebe 3 und 5 geeignet. Während die Parabel a die Momentenverläufe 36, 37 der Antriebe 3 und 5 bei sehr niedriger Drehzahl schneidet, und demnach den Momentenverlauf 37 der Elektromaschine 4 begünstigt, schneidet die Parabel b die Momentenverläufe 36, 37 der Antriebe 3 und 5 bei mittlerer Drehzahl, und begünstigt dadurch den Momentenverlauf 36 der Brennkraftmaschine 2, der in diesem Bereich sein maximales Drehmoment annimmt. Im Gegensatz dazu schneidet die Parabel c die Momentenverläufe 36, 37 der Antriebe 3 und 5 bei höherer Drehzahl, und verfehlt dadurch das maximale Drehmoment beim Momentenverlauf 36 der Brennkraftmaschine 2, und schneidet auch den Momentenverlauf 37 der Elektromaschine 4 in einem sehr ungünstigen Abschnitt. Die Parabel c wird also zu vermeiden sein, während die Parabeln a oder b ausgewählt werden können, und zwar je nachdem, ob die Brennkraftmaschine 2 oder die Elektromaschine 4 bevorzugt sein soll.

Die 5 zeigt Parabeln d und e, welchen Kopplungseinrichtungen 8 mit unterschiedlichen Wandlungen µ des Drehmomentes zugeordnet sind. Der strichliniert dargestellte oberste drehzahlabhängige Momentenverlauf 38 stellt hierbei eine ohne Wandlung µ arbeitende Kopplungseinrichtung 8 dar, so dass µ gleich 1 ist, während der punktierte mittlere drehzahlabhängige Momentenverlauf 39 eine Kopplungseinrichtung 8 mit mittelstarker Wandlung µ, beispielsweise mit 1,5, darstellt, und der strichlinierte untere Momentenverlauf 40 eine Kopplungseinrichtung 8 mit nochmals stärkerer Wandlung µ, beispielsweise mit 2,5. In 6 ist die im Betrieb entstehende Verlustleistung für die drei Wandlungen 38 bis 40 abgebildet, die es zu reduzieren gilt. Dies wird durch Erhöhung des Aufnahmemomentes des Gehäuses 11 der Kopplungseinrichtung 8 und damit des Pumpenrades 17 realisiert, also durch Verwendung eines anders ausgelegten hydrodynamischen Kreises 20 der Kopplungseinrichtung 8, was in 5 zum Ausdruck gebracht ist, indem von der Parabel e zur Parabel d gewechselt wird. Hierdurch werden für jede der drei dargestellten Wandlungen anstelle der jeweils in Volllinie dargestellten Schnittpunkte s1.1 bis s3.1 mit der Parabel e die in umrahmter Linierung dargestellten Schnittpunkte s1.2 bis s3.2 mit der Parabel d ausgewählt. Wie 6 eindrücklich zeigt, ist die Folge hiervon, dass die Verlustleistung für eine gemäß Parabel e in 5 ausgelegte Kopplungseinrichtung 8, die durch in Volllinie dargestellten Balken 41 a bis 41c des Diagramms in 6 wiedergegeben wird, mit zunehmender Wandlung abnimmt, also ausgehend vom Balken 41a hin zum Balken 41c . Das gleiche gilt für die Verlustleistung für eine gemäß Parabel d in 5 ausgelegte Kopplungseinrichtung 8, wobei für diese die Balken 42a bis 42c des Diagramms in 6 in umrahmter Linierung wiedergegeben sind, allerdings gegenüber der Kopplungsvorrichtung 8 gemäß Parabel e mit reduzierter Verlustleistung.
Ein Optimum für diese Verlustleistung stellt sich ein, wenn unter Berücksichtigung des jeweils maximal zulässigen Drehmomentes für den Abtrieb 33, also für den Getriebeeingang 15, mittels der Wandlung µ das maximal benötigte Aufnahmemoment des Gehäuses 11 der Kopplungseinrichtung 8 und damit das maximal benötigte Drehmoment der Brennkraftmaschine 2 ermittelt wird. Wie die 6 zeigt, hat sich eine Wandlung als vorteilhaft erwiesen, die gleich oder größer als 1,5 ist. Besonders vorteilhaft sind Wandlungen µ, die in einem Bereich von 2,0 bis 2,5 liegen.
Wie bereits erläutert, ist bei der bisher behandelten Ausführung der Kopplungseinrichtung 8 gemäß 1 eine Trennkupplung 7 zwischen der Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine 2 und der Kopplungseinrichtung 8 vorgesehen, so dass die Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine 2 vom Einrichtungseingang 10 der Kopplungseinrichtung 8 getrennt werden kann, während der Einrichtungsausgang 12 der Kopplungseinrichtung 8 untrennbar mit der Elektromaschine 4 verbunden ist.
Die 7 zeigt eine vergleichbare Kopplungseinrichtung 8a, jetzt aber mit einer Ausführung, bei welcher zwischen dem Einrichtungsausgang 12a der Kopplungseinrichtung 8a, also der Abtriebswelle 13a, und dem Rotor 14 der Elektromaschine 4 und/oder dem Abtrieb 33, wie einem Getriebeeingang 15 eines Getriebes 16, eine Trennkupplung 7a vorgesehen ist. Hierfür ist ein Eingang 43 der Trennkupplung 7a an den Einrichtungsausgang 12a angeschlossen, während ein Ausgang 44 der Trennkupplung 7a mit dem Rotor 14 der Elektromaschine 4 sowie mit einer Nabe 45, die über eine Verzahnung 46 mit dem Abtrieb 33 in Drehverbindung steht, fest verbunden ist. Durch die Trennkupplung 7a kann die Elektromaschine 4 und/ oder der Abtrieb 33 vom Einrichtungsausgang 12a der Kopplungseinrichtung 8a getrennt werden, während der Einrichtungseingang 10 der Kopplungseinrichtung 8 mit der Kurbelwelle 6 der Brennkraftmaschine 2 untrennbar verbunden ist.
Durch Verwendung der Trennkupplung 7a kann auf die in 1 gezeigte Trennkupplung 7 verzichtet werden. Ansonsten entspricht die in 7 dargestellte Kopplungseinrichtung 8a der in 2 bereits behandelten Kopplungseinrichtung 8.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
2: Brennkraftmaschine
3: erster Antrieb
4: Elektromaschine
5: zweiter Antrieb
6: Kurbelwelle
7: Trennkupplung
8: Kopplungseinrichtung
9: hydrodynamischer Drehmomentwandler
10: Einrichtungseingang
11: Gehäuse
12: Einrichtungsausgang
13: Abtriebswelle
14: Rotor
15: Getriebeeingang
16: Getriebe
17: Pumpenrad
18: Turbinenrad
19: Leitrad
20: hydrodynamischer Kreis
21: Ausgang einer Kupplungsvorrichtung
22: Kupplungsvorrichtung
23: Abtriebsnabe
24: Ausgang eines Torsionsschwingungsdämpfers
25: Torsionsschwingungsdämpfer
26: Tilgersystem
27: Eingang des Torsionsschwingungsdämpfers
28: Energiespeichersystem
29: Lamelle
30: Kolben
31: Axialenergiespeicher
32: Verzahnung
33: Abtrieb
34: Stator
35: Getriebegehäuse
36: Momentenverlauf
37: Momentenverlauf
38: Momentenverlauf
39: Momentenverlauf
40: Momentenverlauf
41: Balken
42: Balken
43: Eingang der Trennkupplung
44: Ausgang der Trennkupplung
45: Nabe
46: Verzahnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009042050 A1 [0002]

Claims

Kopplungseinrichtung (8; 8a), verbunden mit wenigstens einem als Brennkraftmaschine (2) ausgebildeten ersten Antrieb (3) und mit wenigstens einem als Elektromaschine (4) ausgebildeten zweiten Antrieb (5), und aufweisend einen Einrichtungseingang (10), der zumindest mit dem ersten Antrieb (3), also mit der Brennkraftmaschine (2) in Wirkverbindung versetzbar ist, sowie einen Einrichtungsausgang (12; 12a), der mit einem Abtrieb (33), wie einem Getriebeeingang (15) eines Getriebes (16), in Wirkverbindung versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Einrichtungsausgang (12; 12a) und dem zweiten Antrieb (5), also der Elektromaschine (4), wenigstens eine Wirkverbindung herstellbar ist.
Kopplungseinrichtung (8; 8a) nach Anspruch 1, ausgebildet als hydrodynamischer Drehmomentwandler (9), bei welchem ein Gehäuse (11) als Einrichtungseingang (10) und eine Abtriebswelle (13; 13a) als Einrichtungsausgang (12; 12a) wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zumindest aus Pumpenrad (17), Turbinenrad (18) und Leitrad (19) bestehender hydrodynamischer Kreis (20) derart ausgelegt ist, dass eine Wandlung (µ) des eingeleiteten Drehmomentes mit zumindest 1,5 gewährleistet ist.
Kopplungseinrichtung (8; 8a) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrodynamische Kreis (20) derart ausgelegt ist, dass eine Wandlung (µ) des eingeleiteten Drehmomentes zumindest im Wesentlichen in einem Bereich von 2,0 bis 2,5 liegt.
Antriebsstrang (1) mit einer Kopplungseinrichtung (8; 8a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopplungseinrichtung (8; 8a) eine Trennkupplung (7; 7a) zugeordnet ist.
Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (7) zwischen dem als Brennkraftmaschine (2) ausgebildeten ersten Antrieb (3) und der Kopplungseinrichtung (8) vorgesehen ist.
Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (7a) zwischen dem Einrichtungsausgang (12) der Kopplungseinrichtung (8a) und dem als Elektromaschine (4) ausgebildeten zweiten Antrieb (5) und/oder zwischen dem Einrichtungsausgang (12) der Kopplungseinrichtung (8a) und dem Abtrieb (33), wie einem Getriebeeingang (15) eines Getriebes (16), vorgesehen ist.
Verfahren zur Reduzierung der Verlustleistung (41a, 41b, 41c; 42a, 42b, 42c) bei einer als hydrodynamischer Drehmomentwandler (9) ausgebildeten Kopplungseinrichtung (8), gekennzeichnet durch folgende Schritte: • Ermittlung des maximal zulässigen Drehmomentes für einen Abtrieb (33), wie einem Getriebeeingang (15) eines Getriebes (16), • Auswahl einer zur Reduzierung der Verlustleistung (41a, 41b, 41c; 42a, 42b, 42c) geeigneten Wandlung (µ) für die Kopplungseinrichtung (8), und • Auslegung des Aufnahmemomentes (d; e) eines Gehäuses (11) der Kopplungseinrichtung (8) entsprechend des maximal zulässigen Drehmomentes für den Abtrieb (33) sowie der Wandlung (µ) zur Ermittlung des maximal benötigten Drehmomentes der Brennkraftmaschine (2).
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Wandlung µ mit zumindest dem Faktor 1,5.
Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Wandlung µ, die zumindest im Wesentlichen in einem Bereich von 2,0 bis 2,5 liegt.