-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Hybridgetriebe aufweisend eine Verzweigung, welche mit einem Anschluss, an den ein Verbrennungsmotor anschließbar ist, mit einem Elektromotor und mit einem Abtrieb zum Übertragen eines Drehmoments geeignet verbunden ist, wobei zwischen dem Anschluss und der Verzweigung eine erste Kupplung und zwischen dem Elektromotor und dem Abtrieb eine zweite Kupplung angeordnet sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem solchen Hybridgetriebe.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Für moderne Fahrzeugantriebe wird Effizienz immer wichtiger. Daher soll ein Energieverbrauch je gefahrener Strecke gesenkt werden. Eine Möglich hierzu ist ein Hybridantrieb mit einem Hybridgetriebe, wodurch einen Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor und einem Übersetzungsgetriebe derart verbunden wird, dass zwischen diesen drei Vorrichtungen ein Drehmoment übertragen werden kann.
-
Zum Erhöhen des Wirkungsgrads eines solchen Hybridgetriebes kann man die rotierenden Massen verringern, muss allerdings sicherstellen, dass ein potentiell auftretender abrupter Lastfall nicht die Festigkeit einer Antriebsstrangkomponente übersteigt und zum Versagen führt.
-
Die gattungsgemäße
DE 10 2017 221 775 A1 offenbart einen Hybridantriebsstrang für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der dazu ausgelegt ist, ein Drehmoment auf zumindest eine Antriebsachse zu übertragen. Eine Eingangswelle eines Getriebes ist mit einer Antriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden, um ein Drehmoment von dem Verbrennungsmotor auf die Eingangswelle und weiter auf eine Antriebsachse zu übertragen. Die Eingangswelle und die Antriebswelle des Verbrennungsmotors sind parallel zueinander angeordnet. Außerdem ist ein Elektromotor mit der Eingangswelle verbunden, welcher zusammen mit dem Verbrennungsmotor mindestens einen eCVT-Modus darstellen kann. Mindestens eine, vorzugsweise passive, Entkopplungseinrichtung, wie beispielsweise eine Rutschkupplung, ist bereitgestellt und dazu ausgelegt, eine Drehmomentübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor und/oder dem Elektromotor und der Antriebsachse zu unterbrechen. Die Entkopplungsvorrichtung kann beispielsweise im Getriebe und/oder in einer Drehungleichförmigkeitsausgleicheinrichtung angeordnet sein.
-
Die Entkopplungsvorrichtung der
DE 10 2017 211 775 A1 kann das übertragene Drehmoment im Rahmen der Festigkeit des Hybridantriebsstrangs begrenzen. Je abrupter der Lastfall ist, also je abrupter eine Drehzahländerung erzwungen wird, umso schwieriger sind die Anforderungen durch die Entkopplungsvorrichtung zu erfüllen. Beispielsweise kann ein angetriebenes Rad wegen einer Fahrbahnunregelmäßigkeit abheben und dabei so stark beschleunigt werden, dass bei einem Wiederaufsetzen eine so abrupte Drehzahländerung in den Hybridantriebsstrang eingeleitet wird, dass eine passive oder aktive Entkopplungsvorrichtung nicht schnell genug den Verbrennungsmotor und/oder den Elektromotor entkoppeln kann.
-
Es besteht also die Aufgabe, in einem Hybridgetriebe einen Verbrennungsmotor und/oder einen Elektromotor schnell entkoppeln zu können.
-
Aus Kostengründen sollen dieselben Komponenten für PKWs, SUVs (sport utility verhicle, etwa Stadtgeländewagen) und LCVs (light commercial vehicle, etwa Lieferwagen) verwendet werden können. Eine weitere Aufgabe kann also darin bestehen, das Hybridgetriebe an den Bauraum eines Fahrzeugs, insbesondere eines PKWs, SUVs und/oder LCVs anzupassen.
-
ZUSAMMENFASSUNG
-
Zum Lösen der Aufgabe sieht die Erfindung vor ein Hybridgetriebe aufweisend eine Verzweigung, welche mit einem Anschluss, an den ein Verbrennungsmotor anschließbar ist, mit einem Elektromotor und mit einem Abtrieb zum Übertragen eines Drehmoments geeignet verbunden ist, wobei zwischen dem Anschluss und der Verzweigung eine erste Kupplung und zwischen dem Elektromotor und dem Abtrieb eine zweite Kupplung angeordnet sind, und wobei die erste Kupplung und die zweite Kupplung jeweils ein übertragbares Drehmoment begrenzen und schaltbar sind.
-
Indem die erste Kupplung für den Verbrennungsmotor separat vorgesehen ist, kann die erste Kupplung auf den Verbrennungsmotor und dessen Kombination aus gleichförmigen und periodischen Massenkräften und Gasdruckkräften optimiert werden.
-
Indem die zweite Kupplung für den Elektromotor, ggf. einschließlich Triebstrangkomponenten zwischen zweiter und erster Kupplung, separat vorgesehen ist, kann die zweite Kupplung auf die gleichförmigen Massenkräfte des Hybridgetriebes optimiert werden.
-
Beide Kupplungen sind schaltbar. Somit sind sie antizipativ lüftbar bzw. öffenbar. Beispielsweise kann das Abheben und Beschleunigen eines Rades durch den Vergleich eines ABS-Radgeschwindigkeitssensors mit einem Beschleunigungsschwellwert verglichen werden, um ein Kupplungsöffnen zu initiieren. Je nach ausgeführter Kupplung kann bereits ein begonnenes Öffnen die Drehmomentbegrenzung schneller ansprechen lassen, und so auch in sehr abrupten Lastfällen die Komponenten schützen.
-
Die erste Kupplung und die zweite Kupplung sind also als aktiv schaltbare und passiv wirksame Übelastkupplungen charakterisierbar.
-
Weil der anschließbare Verbrennungsmotor und der Elektromotor jeweils eine hohe Trägheit darstellen, welche bei einem abrupten Lastfall durch den kurzen Drehmomentimpuls jeweils nur langsam bzw. wenig beschleunigt werden kann, führte ohne die erste Kupplung und ohne die zweite Kupplung das Drehmoment zu einem starken Stoß und es könnte zu einer Verformung von beispielsweise Getriebebauteilen oder zu einer sehr hohen Belastung beispielsweise eines Federdämpfers eines Zweimassenschwungrads, das ebenfalls eine hohe Trägheit darstellt, sowie zu einem spürbaren Ruck am Fahrzeug kommen. Beide erfindungsgemäße Kupplungen begrenzen jedoch wirksam jeweils ein übertragbares Drehmoment. Somit schützen sie im Falle eines abrupten Lastfalls übrige Komponenten, wie Verzahnungen in einem Übersetzungsgetriebe, einer Achsübersetzung oder einem Differentialgetriebe vor Masseeffekten der vergleichsweise hohen trägen Massen des anschließbaren Verbrennungsmotors oder des Elektromotors. Somit können die Komponenten des Hybridantriebsstrangs mit einer geringen Missbrauchsfestigkeit ausgelegt werden. Sie können also beispielsweise klein und leicht gebaut werden. Daher ermöglicht das erfindungsgemäße Hybridgetriebe ein verbrauchsarmes und effizientes Antreiben eines Fahrzeugs.
-
Die Verzweigung kann beschrieben werden als eine Leistungsverzweigung, welche die antreibenden oder verbrauchenden Leistungen jeweils des anschließbaren Verbrennungsmotors, des Elektromotors und des Abtriebs miteinander je nach Fahrmodus koppelt. Die Verzweigung kann eine starre Verzweigung sein oder enthalten, welche zwischen dem anschließbaren Verbrennungsmotor, dem Elektromotor und dem Abtrieb ein festes Drehzahlverhältnis vorgibt. Diese Lösung ist sehr kostengünstig und robust. Die Verzweigung kann auch ein Ausgleichsgetriebe, wie ein Planetengetriebe sein oder enthalten, welches zwischen dem anschließbaren Verbrennungsmotor, dem Elektromotor und dem Abtrieb ein Drehmomentverhältnis vorgibt, sodass kleinere Drehzahlschwankungen zwischen dem Elektromotor und dem anschließbaren Verbrennungsmotor nicht zu einer Verspannung im Hybridgetriebe führen. Optional kann das Ausgleichsgetriebe sperrbar bzw. kurzschließbar sein, um Ausgleichsverluste zu verhindern oder zu vermindern. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Verzweigung unmittelbar mit dem Elektromotor, etwa einem Rotor des Elektromotors gekoppelt sein, sodass sie als direkter Angriffspunkt des Elektromotors dient.
-
Der Anschluss kann ein Flansch sein, der beispielsweise zu einem Kurbelwellenflansch einer Kurbelwelle eines anschließbaren Verbrennungsmotors komplementär ist. Der Anschluss kann eine Nabe sein, welche mit einer Kurbelwelle bauraumsparend eine Welle-Nabe-Verbindung bilden kann. Der Anschluss kann eine Welle sein, welche mit einer Nabe eines anschließbaren Verbrennungsmotors bauraumsparend eine Welle-Nabe-Verbindung bilden kann. Der Anschluss kann eine Kupplungsscheibe, ein Schwungrad, eine Primärmasse eines Zweimassenschwungrads oder allgemein ein Drehungleichförmigkeitsausgleicher, wie ein Tilger und/oder ein Dämpfer sein, um kostensparend Standardbaugruppen verwenden zu können. Der Anschluss ist nicht darauf beschränkt, dass ein anschließbarer Verbrennungsmotor eine Kurbelwelle aufweist.
-
Der Elektromotor sollte zum Antreiben eines Fahrzeugs geeignet sein. Ist der Elektromotor zum alleinigen Antreiben eines Fahrzeugs geeignet, kann kostensparend auf einen weiteren Elektromotor verzichtet werden. Der Elektromotor kann ein Motorgenerator sein, der vorteilhaft zum Laden eines Energiespeichers ausgelegt ist.
-
Vorzugsweise ist das Hybridgetriebe dazu ausgelegt, dass der anschließbare Verbrennungsmotor sowohl als Reichweitenverlängerer, der über eine Generatorfunktion des Elektromotors Strom erzeugt, wie auch als Direktantrieb eingesetzt werden kann. Dies erspart eine verlustbehaftete Umwandlung von kinetischer Leistung in elektrische Leistung und zurück in kinetische Leistung, sodass der Wirkungsgrad erhöht wird.
-
Das Hybridgetriebe kann ein Übersetzungsgetriebe enthalten, das eine veränderbare Übersetzung bereitstellt. Dies ermöglicht, den anschließbaren Verbrennungsmotor in einem breiten Fahrgeschwindigkeitsband als Direktantrieb zu nutzen. Das Übersetzungsgetriebe kann beispielsweise zwischen dem Anschluss und der Verzweigung oder zwischen der Verzweigung und dem Abtrieb angeordnet sein. Ist das Übersetzungsgetriebe zwischen dem Verbrennungsmotor und der Verzweigung angeordnet, kann der Elektromotor ohne das Übersetzungsgetriebe direkt auf den Abtrieb wirken, sodass der Elektromotor sehr effizient betreibbar ist. Ist das Übersetzungsgetriebe zwischen der Verzweigung und dem Abtrieb angeordnet, kann ein im Verhältnis kleinerer Elektromotor mit entsprechend hoher Effizienz verbaut werden; außerdem kann der Elektromotor effizient den anschließbaren Verbrennungsmotor starten und so einen Starter einsparen; schließlich ist diese Anordnung bezüglich der Größe und Position in vielen Bauraumszenarien vorteilhaft.
-
Das Übersetzungsgetriebe kann ein kostengünstiges manuell betätigbares Schaltgetriebe (MT) sein. Ist das Übersetzungsgetriebe ein automatisiertes oder automatisches Getriebe, kann eine Steuerstrategie die Übersetzung und ein durch den Elektromotor abgegebenes Drehmoment besonders effizient steuern. Insbesondere kommen ein automatisiertes Schaltgetriebe (AMT), ein Doppelkupplungsgetriebe (DCT), ein Stufenautomatikgetriebe (AT), ein elektrisch leistungsverzweigtes Getriebe, ein hydraulisch leistungsverzweigtes Getriebe und Sonderformen wie ein stufenlos veränderlich übersetzendes Getriebe (CVT) in Betracht. Je höher die Gangzahl bzw. Spreizung des Getriebes ist, desto schmalbandiger kann der Verbrennungsmotor betrieben werden, wodurch unvermeidbare Schwingungen (fachsprachlich NVH) besser ausgeglichen, wie gedämpft und/oder getilgt, werden können.
-
Falls der Elektromotor und das Übersetzungsgetriebe konzentrisch oder achsparallel angeordnet und der Verbrennungsmotor zum Übersetzungsgetriebe achsparallel anschließbar sind, ist ein besonders kompakter Bauraum erzielbar. Insbesondere für Kleinwagen in typischer Front-Quer-Konfiguration wird das Hybridgetriebe somit besonders geeignet.
-
Der Abtrieb kann das Übersetzungsgetriebe, welches eine veränderbare Übersetzung bereitstellt, eine Welle, eine Achsübersetzung, ein Differential und/oder ein Raduntersetzung enthalten. Jede der genannten Abtrieb-Formen ist vorteilhaft einsetzbar.
-
Vorzugsweise ist die zweite Kupplung zwischen der Verzweigung und dem Elektromotor angeordnet, um auf den Elektromotor optimiert Bauraum zu sparen. Die zweite Kupplung kann so ausgelegt sein, dass das übertragbare Drehmoment dem Nennmoment, also dem maximal abgebbaren Drehmoment, des Elektromotors zuzüglich einer gewissen Toleranz entspricht. Mittels der Toleranz können Variationen infolge von beispielsweise Betriebszuständen, Alterungserscheinungen, Straßenzuständen, Leistungssteigerungen durch Aktualisierungen und/oder eine Drehmomentdifferenz zum Verschleißschutz und/oder dergleichen berücksichtigt werden. In einer ersten Näherung kann das übertragbare Drehmoment der zweiten Kupplung das zweifache des Nenndrehmoments des Elektromotors betragen; vorzugsweise wird das 1,4-fache vorgesehen; besonders bevorzugt wird das 1,1-fache bis 1,2-fache vorgesehen.
-
Weiterhin kann eine dritte Kupplung zwischen der Verzweigung und dem Abtrieb angeordnet sein. Durch Öffnen bzw. Lüften der dritten Kupplung ist ein Laden von Energiespeichern bei stehendem Fahrzeug möglich. Diese dritte Kupplung ist vorteilhaft mit der Anordnung der zweiten Kupplung zwischen der Verzweigung und dem Elektromotor zum Energiespeichern bei stehendem Fahrzeug kombinierbar. Durch die dritte Kupplung kann daher beispielsweise ein Übersetzungsgetriebe ohne Leerlaufstellung verwendet werden.
-
Die Kupplungen erste Kupplung, zweite Kupplung und dritte Kupplung können jeweils und voneinander unabhängig eine Reibkupplung, insbesondere eine nass und/oder trocken laufende Ein- oder Mehrscheibenkupplung, und/oder eine Lamellenkupplung enthalten. Jede der drei Kupplungen kann als eine Rutschkupplung und/oder als eine Schlupfkupplung konfiguriert sein und/oder betrieben werden. Diese sind erprobte und zuverlässige Kupplungen mit hoher Zuverlässigkeit. Insbesondere nasslaufende Ein- oder Mehrscheibenkupplungen und Lamellenkupplungen lassen ein gesteuertes Schlupfen als Maßnahme zum Begrenzen des übertragbaren Drehmoments besonders gutmütig zu. Vorzugsweise sind die erste Kupplung, die zweite Kupplung und ggf. die dritte Kupplung jeweils eine normalerweise geschlossene lüftbare Kupplung, sodass das Fahrzeug bei einem Ausfall fahrbar bleibt.
-
Falls das übertragbare Drehmoment der jeweiligen Kupplung regelbar ist, können natürliche und/oder technisch übliche Schwankungen wie Temperatureinflüsse, Toleranzen oder Verschleiß ausgeglichen werden. Außerdem könnte das Grenzdrehmoment an eine Beladungssituation angepasst werden.
-
Hybridantriebe werden zunehmend in einer Front-Quer-Anordnung oder in einer Heck-Quer-Anordnung verbaut, weil dies Fahrzeugentwicklern im Vergleich zu einer Front-Längs-Anordnung beispielsweise einen lange Fahrzeuginnenraum, eine große frontale Knautschzone, einen in Längsrichtung zentraleren Fahrzeugschwerpunkt oder einen verhältnismäßig einfach umsetzbaren Fahrzeugbaukasten ermöglicht. Die Quer-Anordnungen müssen aber in enge Bauräume passen.
-
Für solche engen Bauräume bei einem PKW, SUV oder LCV und/oder um einen in Querrichtung zentraleren Schwerpunkt zu ermöglichen ist von Vorteil, wenn die Verzweigung und der Anschluss achsparallel angeordnet und über einen ersten Quertrieb verbunden sind. Die erste Kupplung kann dabei zwischen dem ersten Quertrieb und dem Anschluss angeordnet werden. Dadurch kann einerseits eine marktübliche Schwungrad-Kupplung-Kombination mit geringem Aufwand adaptiert werden. Andererseits kann ein Wartungszugang vereinfacht werden, bspw. zum Wechsel einer Kupplungsscheibe. Die erste Kupplung kann auch zwischen der Verzweigung und dem ersten Quertrieb angeordnet werden. Hierdurch können die abtriebsseitigen Komponenten des Antriebsstrangs im Fall eines abrupten Lastfalls zusätzlich von Massenträgheitseffekten des ersten Quertriebs isoliert werden, sodass diese Komponenten mit geringerer Festigkeit und daher leichter und effizienter ausgeführt werden können.
-
Für die engen Bauräume bei einem PKW, SUV oder LCV und/oder um einen in Querrichtung zentraleren Schwerpunkt zu ermöglichen ist genauso von Vorteil, wenn die Verzweigung und der Elektromotor achsparallel angeordnet und über einen zweiten Quertrieb verbunden sind. Eine Anordnung der zweiten Kupplung zwischen der Verzweigung und dem zweiten Quertrieb ist vorteilhaft, weil die abtriebsseitigen Komponenten des Antriebsstrangs im Fall eines abrupten Lastfalls zusätzlich von Massenträgheitseffekten des zweiten Quertriebs isoliert werden können. Zwischen dem zweiten Quertrieb und dem Elektromotor angeordnet ist die zweite Kupplung leicht für Wartungsvorgänge zugänglich.
-
Der erste Quertrieb und der zweite Quertrieb können jeweils und voneinander unabhängig beispielsweise ein Kettentrieb, ein Riementrieb und/oder ein Zahnradgetriebe, wie ein sog. Räderkette, sein.
-
Falls einer der Quertriebe ein kraftschlüssiger Riementrieb ist, begrenzt der Kraftschluss das durch den Quertrieb übertragbare Drehmoment. Der Quertrieb kann also zumindest ein Teil der jeweiligen Kupplung sein. Durch Verwenden eines einstellbaren Riemenspanners kann das übertragbare Drehmoment eingestellt werden. Durch Verwenden eines schaltbaren Riemenspanners kann der Riementrieb die jeweilige das übertragbare Drehmoment begrenzende und schaltbare Kupplung sein.
-
Generell wird bevorzugt, dass das Nenndrehmoment des Elektromotors niedriger als das Nenndrehmoment eines anschließbaren Verbrennungsmotors ist, weswegen als erster Quertrieb ein Kettentrieb oder Zahnriementrieb bevorzugt wird, und als zweiter Quertrieb ein kraftschlüssiger Riementrieb bevorzugt wird.
-
Bei beiden Quertrieben wird ein möglichst niedriges Übersetzungsverhältnis angestrebt, vorzugsweise 1:1, um die Drehmomente auf den abtriebsseitigen Komponenten möglichst niedrig zu halten. Falls jedoch das Übersetzungsgetriebe zwischen dem ersten Quertrieb und dem Anschluss angeordnet wird, kann der erste Quertrieb mit einem höheren Übersetzungsverhältnis als Achsübersetzung ausgeführt werden, sodass die Zahl der verbauten Komponenten reduziert werden kann.
-
Ein Verfahren zum Steuern eines Hybridgetriebes wie vorstehend beschrieben ist unabhängig beanspruchbar, wobei das Verfahren aufweist ein Erfassen einer Drehzahl oder Drehbeschleunigung eines mit dem Abtrieb verbundenen Rades, ein Vergleichen der erfassten oder aus der Drehzahl errechneten Radbeschleunigung mit einem Verzögerungsschwellwert, und ein Öffnen der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung, falls die Radbeschleunigung den Verzögerungsschwellwert unterschreitet. Weiters unabhängig beanspruchbar ist ein Steuergerät, das zum Ausführen dieses Verfahrens eingerichtet ist. Mittels dieses Verfahrens bzw. dieses Steuergeräts wird also die Aufgabe der Erfindung gelöst, indem die Kupplungen erste Kupplung und zweite Kupplung in abrupten Lastfällen zum Schutz der Antriebsstrangkomponenten geöffnet werden können.
-
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Hybridgetriebe wie vorstehend beschrieben, wobei der Verbrennungsmotor an den Anschluss angeschlossen ist, weil die beiden Kupplungen den Verbrennungsmotor und den Elektromotor auch bei abrupten Lastfällen trennen und so die abtriebsseitigen Komponenten des Antriebsstrangs vor Versagen schützen.
-
Die erste Kupplung kann so ausgelegt sein, dass das übertragbare Drehmoment dem Nennmoment, also dem maximal abgebbaren Drehmoment, des Verbrennungsmotors zuzüglich einer gewissen Toleranz entspricht. Mittels der Toleranz können Variationen infolge von beispielsweise Drehungleichförmigkeiten, Betriebszuständen, Alterungserscheinungen, Leistungssteigerungen durch Aktualisierungen, Straßenzuständen und/oder eine Drehmomentdifferenz zum Verschleißschutz und/oder dergleichen berücksichtigt werden. In einer ersten Näherung kann das übertragbare Drehmoment der ersten Kupplung das dreifache des Nenndrehmoments des Verbrennungsmotors betragen; vorzugsweise wird das 2,1-fache vorgesehen; besonders bevorzugt wird das 1,2-fache bis 1,3-fache vorgesehen.
-
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, falls das Nenn-Drehmoment des Elektromotors das 0,5-fache bis 1-fache des Nenn-Drehmoments des Verbrennungsmotors beträgt. Auf diese Weise kann allein der Elektromotor die meisten Fahrsituationen abdecken. Der Verbrennungsmotor kann bezüglich des Bauraums und des Verbrauchs klein gehalten werden und dennoch bei hohen gewünschten Fahrzeugbeschleunigungen ausreichend unterstützen.
-
Vorzugsweise sind das Hybridgetriebe und der Elektromotor dazu dimensioniert, zusätzlich zum Fahrzeug den Verbrennungsmotor bis zur Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors anzutreiben bzw. zu beschleunigen. Dadurch kann vermieden werden, dass der Verbrennungsmotor untertourig im Bereich der ersten Antriebsstrangeigenfrequenz zündet und so den Hybridantriebstrang zu Schwingungen anregt. Diese würden sowohl zu Verschleiß führen wie auch einen Komfort beeinträchtigen. Beispielsweise können das Hybridgetriebe, der Elektromotor und der Verbrennungsmotor dazu ausgelegt sein, dass der Verbrennungsmotor bis zu einer Drehzahl von 900 U/min, stärker bevorzugt bis zu 1300 U/m in zündungslos beschleunigt werden kann.
-
Weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der beigefügten Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.
-
Figurenliste
-
Ausführungsformen werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Hybridgetriebe gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei als erste und zweite Kupplung jeweils eine Scheibenkupplung verwendet werden;
- 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Hybridgetriebe gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei als erste Kupplung eine Scheibenkupplung und als zweite Kupplung ein kraftschlüssiger Riementrieb verwendet werden;
- 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Hybridgetriebe gemäß einer dritten Ausführungsform, wobei als erste und zweite Kupplung jeweils eine Scheibenkupplung verwendet werden; und
- 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Hybridgetriebe gemäß einer vierten Ausführungsform, wobei die zweite Kupplung zwischen einer Verzweigung und einem Abtrieb angeordnet ist.
-
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die 1 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Hybridgetriebe 2 gemäß einer ersten Ausführungsform. An das Hybridgetriebe 2 ist ein Verbrennungsmotor 3 angeschlossen. Das Fahrzeug 1 ist ein PKW.
-
Eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 3 ist an einen Anschluss 4 des Hybridgetriebes 2 angeschlossen. Der Anschluss 4 wird hier durch eine Primärmasse eines Zweimassenschwungrads 5 gebildet. Das Zweimassenschwungrad 5 wird über eine erste Kupplung 6 mit einem ersten Quertrieb 7 verbunden.
-
Die erste Kupplung ist eine normalerweise geschlossene Einscheibenkupplung mit einem Rutschmoment, welches um 30% über einem Nenndrehmoment des Verbrennungsmotors 3 liegt. Der erste Quertrieb 7 ist als Kettentrieb ausgeführt, und er verbindet somit den Anschluss 4 mit einer dazu achsparallel angeordneten Welle 8.
-
Die Welle 8 ist eine Eingangswelle eines Übersetzungsgetriebes 9. Das Übersetzungsgetriebe 9 ist ein Automatikschaltgetriebe, und zusammen mit einem Differential 10 ist das Übersetzungsgetriebe 9 ein Abtrieb 11 des Hybridgetriebes 2. Das Differential 10 treibt über Seitenwellen 12 in bekannter Weise Fronträder des Fahrzeugs 1 an, sodass das Fahrzeug 1 beispielsweise in eine Vorwärtsrichtung V fährt.
-
An der Welle 8 ist konzentrisch eine Verzweigung 13 angeordnet. Die Verzweigung 13 verbindet über eine zweite Kupplung 14 und einen zweiten Quertrieb 15 einen Elektromotor 16 mit der Welle 8. Die Verzweigung 13 ist hier eine Welle-Nabe Verbindung, welche eine Nabe einer Kupplungsscheibe der zweiten Kupplung 14 lagert. Also liegt hier eine starre Verzweigung 13 vor. Die zweite Kupplung 14 ist eine normalerweise geschlossene Einscheibenkupplung mit einem Rutschmoment, welches 20% über einem Nenndrehmoment des Elektromotors 16 liegt. Der zweite Quertrieb 15 ist eine Flachriementrieb zum Verbinden der Welle 8 mit dem achsparallel angeordneten Elektromotor 16.
-
Außerdem ist im Heck des Fahrzeugs ein weiterer Elektromotor 17 angeordnet, welcher über Seitenwellen 12 Heckräder des Fahrzeugs 1 antreibt.
-
Die 2 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Hybridgetriebe 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Hybridgetriebe 2 unterscheidet sich zur ersten Ausführungsform in den folgenden Einzelheiten, während im Übrigen auf die Vorbeschreibung verwiesen wird. Der zweite Quertrieb 15 ist ein Flachriementrieb, welcher den Elektromotor 8 mit der dazu achsparallelen Verzweigung 13 verbindet. Die Verzweigung 13 ist eine Welle-Nabe-Verbindung zwischen der Welle 8 und einer Riemenscheibe des Quertriebs 15. Der zweite Quertrieb 15 enthält einen steuerbaren Riemenspanner, sodass eine Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor 8 und der Verzweigung 13 durch den Flachriemen eingestellt und geschaltet werden kann. Daher wirkt der zweite Quertrieb 15, genauer die Einstellbarkeit und Schaltbarkeit des zweiten Quertriebs 15 als die zweite Kupplung 14.
-
Die 3 zeigt ein Fahrzeug 1 mit einem Hybridgetriebe 2 gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Hybridgetriebe 2 unterscheidet sich zur ersten Ausführungsform in den folgenden Einzelheiten, während im Übrigen auf die Vorbeschreibung verwiesen wird. Die erste Kupplung 6 ist zwischen der Verzweigung 13 und dem ersten Quertrieb 7 angeordnet. Somit schützt die erste Kupplung 6 bei einem abrupten Lastfall das Differential 10 und das Übersetzungsgetriebe 9 vor Masseeffekten des ersten Quertriebs 7, des Zweimassenschwungrads 5 und des Verbrennungsmotors 3.
-
Schließlich zeigt die 4 ein Fahrzeug 1 mit einem Hybridgetriebe 2 gemäß einer vierten Ausführungsform. Das Hybridgetriebe 2 unterscheidet sich zur zweiten Ausführungsform in den folgenden Einzelheiten, während im Übrigen auf die Vorbeschreibung verwiesen wird. Die zweite Kupplung ist eine Scheibenrutschkupplung. Sie ist zwischen der Verzweigung 13 und dem Abtrieb 11 angeordnet. Der zweite Quertrieb 15 ist ein nicht schaltbarer vorgespannter Riementrieb.
-
In den 1 bis 4 wird der Verbrennungsmotor 3 zwar immer in Fahrtrichtung hinter der Verzweigung 13 und dem Übersetzungsgetriebe 9 gezeigt, aber natürlich kann der Verbrennungsmotor 3 in einem tatsächlichen Fahrzeug 1 davor angeordnet werden. Auf diese Weise kann das Hybridgetriebe 2 platzsparend zumindest teilweise unter einer Fahrerkabine angeordnet werden.
-
Das Hybridgetriebe 2 und der Verbrennungsmotor 3 können beispielsweise zum Antreiben einer Hinterachse im Heck des Fahrzeugs 1 angeordnet werden.
-
Statt des Zweimassenschwungrads 5 kann eine andere Bauform eines Dämpfers und/oder Tilgers gewählt werden. Diese Baugruppe kann auch zwischen der Verzweigung 13 und dem ersten Quertrieb 7 angeordnet sein. Der erste Quertrieb 7 kann, beispielsweise mittels einer Hohlwellenkonstruktion, axial zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und dem Dämpfer/Tilger und der Kupplung 6 angeordnet sein, sodass bauraum- und gewichtsparend der erste Quertrieb 7 entlang der Welle 8 nahe neben der Verzweigung 13 positioniert wird.
-
Falls der erste Quertrieb 7 ein Kettentrieb oder Riementrieb ist, wird der Dämpfer/Tilger vorzugsweise zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und dem Kettentrieb angeordnet, sodass Schwingungen, welche aus Gas- und Massekräften des Verbrennungsmotors resultieren, deutlich reduziert in den Kettentrieb eingeleitet werden. Dies erhöht die Lebensdauer des Kettentriebs.
-
Die beschriebenen Ausführungsformen sollen untereinander auch auszugsweise kombinierbar sein. Weitere Variationen und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Ansprüche.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fahrzeug
- 2
- Hybridgetriebe
- 3
- Verbrennungsmotor
- 4
- Anschluss
- 5
- Zweimassenschwungrad
- 6
- erste Kupplung
- 7
- erster Quertrieb
- 8
- Welle
- 9
- Übersetzungsgetriebe
- 10
- Differential
- 11
- Abtrieb
- 12
- Seitenwelle
- 13
- Verzweigung
- 14
- zweite Kupplung
- 15
- zweiter Quertrieb
- 16
- Elektromotor
- 17
- Elektromotor
- 18
- dritte Kupplung
- V
- Vorwärtsrichtung
-
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 102017221775 A1 [0004]
- DE 102017211775 A1 [0005]
