DE60021163T2 - Antriebsübertragungsvorrichtung für Hybridfahrzeuge - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung eines Drehmomentübertragungssystems, das einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Rotationsmaschine (nachfolgend wird eine, die hauptsächlich zum Antrieb verwendet wird, ein Elektromotor genannt, eine, die hauptsächlich zur Energieerzeugung und zum Anlassen des Verbrennungsmotors verwendet wird, ein Energieerzeuger genannt und eine, die zum Antrieb und zur Energieerzeugung mit im allgemeinen gleicher Drehzahl verwendet wird, ein Motorgenerator genannt) und einen Gangwechselmechanismus aufweist, insbesondere eine Drehmomentübertragungsvorrichtung zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Übertragung eines Antriebsstrangsystems.
  • Im Hinblick auf Umweltprobleme ist es wichtig, ein Hybridsteuersystem für Kraftfahrzeuge herzustellen, bei dem eine umfangreiche Reduzierung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs erwartet werden kann.
  • In JP-A-10-217779 ist eine integrierte Hybriddrehmomentübertragungsvorrichtung beschrieben, die durch eine einzige elektrische Rotationsmaschine, einen Gangwechselmechanismus und einen Kupplungsmechanismus gebildet ist. Die in der Veröffentlichung offenbarte Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass der Gangwechselmechanismus, der die elektrische Rotationsmaschine und den Kupplungsmechanismus aufweist, in einem Gehäuse der Drehmomentübertragungsvorrichtung fest eingebaut ist, um das Drehmomentübertragungssystem kompakt und leicht auszuführen. Weiterhin ist es durch eine ständige Verbindung einer Antriebswelle des Gangwechselmechanismus mit der elektrischen Rotationsmaschine möglich, einen Antriebstyp, ein so genanntes „serielles Hybridsystem" zu realisieren, bei dem ein Verbrennungsmotor lediglich die elektrische Rotationsmaschine antreibt, um eine Energie zu erzeugen, mit deren Teil andere elektrische Rotationsmaschinen angetrieben werden, um ein Fahrzeug anzutreiben. Der Verbrennungsmotor und die elektrische Rotationsmaschine werden gemeinsam derart gesteuert, dass sie das vom Fahrer gewünschte Gefühl der Beschleunigung und Verzögerung vermitteln und den Verbrennungsmotor und die elektrische Rotationsmaschine in einem Bereich mit hohem Wirkungsgrad betreiben.
  • Das in JP-A-10-217779 gezeigte System weist die folgenden Probleme auf.
  • Erstens ist es erforderlich, um einen Drehmomentstoß während des Gangwechsels, zum Beispiel von einem ersten in einen zweiten Gang oder von einem zweiten in einen dritten Gang, zu verringern, die elektrische Rotationsmaschine auf der Antriebsradseite des Gangwechselmechanismus anzuordnen. Um bei dem seriellen Hybrid Energie durch die Antriebskraft des Verbrennungsmotors zu erzeugen ist es andererseits erforderlich, die elektrische Rotationsmaschine auf der dem Verbrennungsmotor zugewandten Seite des Gangwechselmechanismus anzuordnen. Dementsprechend sind, um den Stoß bei einem Gangwechsel zu eliminieren und die Gangwechselleistung zu erhöhen, mindestens zwei oder mehr elektrische Rotationsmaschinen erforderlich, wodurch das Problem entsteht, dass das Antriebssystem groß wird.
  • Zweitens, da der Mechanismus zur Drehmomentübertragung zwischen der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und der Abtriebs welle der elektrischen Rotationsmaschine kompliziert ist, ist der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung niedrig.
  • Drittens, da das Antriebssystem derart ausgebildet ist, dass die elektrische Rotationsmaschine durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, wirkt das Trägheitsdrehmoment des Rotors der elektrischen Rotationsmaschine auf der Seite des Verbrennungsmotors als Last. Somit ist es während des Betriebs mit dem Verbrennungsmotorantrieb notwendig, ein zusätzliches Drehmoment zum Ausgleich des Trägheitsdrehmoments auf der Verbrennungsmotorseite sowie des dem Beschleunigungsbefehl entsprechenden Drehmoments zu erzeugen, um einen Beschleunigungsbefehl vom Fahrer korrekt auszuführen. Dadurch wird das Problem verursacht, dass der spezifische Kraftstoffverbrauch verschlechtert wird, um die Antriebsleistung zu verbessern.
  • Die DE 195 28 628 A1 offenbart eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für ein Hybridfahrzeug mit einer Kupplung, die zwischen einem Verbrennungsmotor und einer Gangwechselvorrichtung angeordnet ist, und einem Elektromotor, der über ein Untersetzungsgetriebe mit einer Antriebswelle der Gangwechselvorrichtung verbunden ist. Die Antriebswelle und die Abtriebswelle der Gangwechselvorrichtung werden mittels des Elektromotors synchronisiert.
  • Kurze Zusammenfassung der Erfindung
  • Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Wirkungsgrad der Übertragung zu verbessern, den spezifischen Kraftstoffverbrauch eines Fahrzeugs zu reduzieren und ein kompaktes Antriebssystem für eine Drehmomentübertragungs-vorrichtung vorzuschlagen, das eine elektrische Rotationsmaschine und einen Kupplungsmechanismus aufweist, und das insbesondere Stöße bei Gangwechselvorgängen reduziert.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß dem Anspruch 1 gelöst.
  • Hinsichtlich des ersten Problems ist es wirksam, einen Mechanismus zum mechanischen Reduzieren des Gangwechselstoßes an der Stelle der Nutzung einer elektrischen Antriebskraft, wie einer elektrischen Rotationsmaschine, anzuordnen, um den Gangwechselstoß zu reduzieren. Dementsprechend ist die Erfindung eine Drehmomentübertragungsvorrichtung von Kraftfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor, einer Gangwechselvorrichtung, die zwischen dem Verbrennungsmotor und einer Fahrzeugantriebswelle angeordnet ist, einer elektrischen Rotationsmaschine, die über die Gangwechselvorrichtung mit einer Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und der Fahrzeugantriebswelle verbunden ist, und einer Kupplung, die zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle der Gangwechselvorrichtung angeordnet ist und eine Drehmomentübertragung zwischen der Antriebs- und Abtriebswelle regelt. Hinsichtlich der Kupplung ist es möglich, den während des Gangwechsels auftretenden Gangwechselstoß ohne die Anordnung der elektrischen Rotationsmaschine auf der Antriebsradseite der Gangwechselvorrichtung zu reduzieren.
  • Bei der Drehmomentübertragungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge ist die Kupplung an einer Gangsstufe montiert, die ein minimales Übersetzungsverhältnis in der Gangwechselvorrichtung hat. Durch die Anordnung der Kupplung an der Gangstufe mit der minimalen Schaltübersetzung (d.h., der Hochgeschwindigkeitsgangstufe) ist es möglich, jegliche Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit vor und nach dem Gangwechsel durchzuführen.
  • Hinsichtlich des zweiten Problems kann das folgende Verfahren angewendet werden. Das bedeutet, dass bei einem Hybridfahrzeug, um den spezifischen Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors zu verbessern, beim Anhalten des Fahrzeuges und der Verwendung der elektrischen Rotationsmaschine zum Anlassen des Verbrennungsmotors bei jedem Start des Fahrzeuges ein Stillstand des Verbrennungsmotors auftreten kann. In diesem Fall ist es hinsichtlich des elektrischen Wirkungsgrades sinnvoll, anstatt der direkten Übertragung der Rotation auf die Verbrennungsmotorwelle die Übertragung der Rotation der elektrischen Rotationsmaschine über die Gangwechselvorrichtung auf die Verbrennungsmotorwelle zu reduzieren. Somit kann eine Drehmomentübertragungsvorrichtung von Kraftfahrzeugen zur Verfügung gestellt werden, mit einem Verbrennungsmotor, einer Gangwechselvorrichtung, die zwischen dem Verbrennungsmotor und einer Fahrzeugantriebswelle angeordnet ist, und einer elektrischen Rotationsmaschine, die über die Gangwechselvorrichtung mit einer Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und der Antriebswelle des Fahrzeugs verbunden ist, bei der die Rotation der Abtriebswelle der elektrischen Rotationsmaschine reduziert und auf die Antriebswelle der Gangwechselvorrichtung auf der Verbrennungsmotorseite übertragen wird.
  • Im Fall des Antriebs der elektrischen Rotationsmaschine durch die Verbrennungsmotorenergie, um elektrische Energie zu erzeugen, ist es weiterhin sinnvoll, die Anzahl der Übertragungsmechanismen zur Übertragung der Verbrennungsmotorenergie auf die elektrische Rotationsmaschine (z.B. die Anzahl der Gangstufen) zu reduzieren. Somit kann eine Drehmomentübertragungsvorrichtung von Kraftfahrzeugen zur Verfügung gestellt werden, mit einem Verbrennungsmotor, einer Gangwechselvorrichtung, die zwischen dem Verbrennungsmotor und einer Fahrzeugantriebswelle angeordnet ist, und einer elektrischen Rotationsmaschine, die über die Gangwechselvorrichtung mit einer Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und der Fahrzeugantriebswelle verbunden ist, bei der die Abtriebswellen des Verbrennungsmotors und der elektrischen Rotationsmaschine getrennt angeordnet sind und Zahnräder, die auf den beiden Wellen montiert sind, direkt miteinander in Eingriff stehen, um die Leistung auf beide Wellen zu übertragen. Durch den direkten Eingriff der Zahnräder ohne Zwischenschaltung anderer Zahnräder ist es möglich, die Verringerung des Wirkungsgrades einzuschränken.
  • Weiterhin kann die Drehmomentübertragungsvorrichtung von Kraftfahrzeugen vorzugsweise eine Kupplung zur Trennung der Verbindung zwischen der Abtriebswelle der elektrischen Rotationsmaschine und der Antriebswelle der Gangwechselvorrichtung auf der Seite der elektrischen Rotationsmaschine aufweisen. Hinsichtlich der Kupplung ist es möglich, die Verbindung des Verbrennungsmotors mit der elektrischen Rotationsmaschine wahlweise zu trennen und die Wirkung des Trägheitsdrehmoments der elektrischen Rotationsmaschine auf der Seite des Verbrennungsmotors als Last zu verhindern, wodurch das dritte oben erwähnte Problem gelöst werden kann.
  • Eine Ausführung der Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Antriebssystems von Kraftfahrzeugen gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung;
  • 2 ist eine Darstellung des in 1 gezeigten Antriebssystems, die eine Drehmomentübertragungsstrecke beim Antrieb durch die Kraft des Verbrennungsmotors zeigt,
  • 3 ist eine Darstellung des in 1 gezeigten Antriebssystems, die eine Drehmomentübertragungsstrecke während eines Gangwechsels zeigt;
  • 4 ist eine Darstellung des in 1 gezeigten Antriebssystems, die eine Drehmomentübertragungsstrecke nach einem Gangwechsel zeigt;
  • 5 ist eine schematische Ansicht eines Antriebssystems von Kraftfahrzeugen gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung;
  • 6 ist eine schematische Ansicht eines Antriebssystems von Kraftfahrzeugen gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung;
  • 7 ist eine schematische Ansicht eines Antriebsstrangs eines Fahrzeuges mit Vorderradantrieb (Fronttrieb-Fahrzeug), bei dem die Erfindung verwendet wird;
  • 8 ist eine schematische Ansicht eines anderen Antriebsstrangs von FF-Fahrzeugen, bei dem die Erfindung verwendet wird;
  • 9 ist eine schematische Ansicht, die ein Steuersystem eines Hybridkraftfahrzeuges zeigt, bei dem die Erfindung verwendet wird;
  • 10 ist eine schematische Ansicht eines Hybridkraftfahrzeuges, bei dem die Drehmomentübertragungsvorrichtung gemäß der Erfindung auf der Vorderradseite vorgesehen ist;
  • 11 ist eine schematische Ansicht eines Antriebssystems von Kraftfahrzeugen gemäß einer vierten Ausführung der Erfindung.
  • Ausführliche Beschreibung der vorteilhaften Ausführungen der vorliegenden Erfindung
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die das gesamte Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung zeigt. Die Bezugszeichen 1 bezeichnen einen Verbrennungsmotor und 11 einen Motorgenerator, der eine von einer Batterie 13 gelieferte elektrische Energie in eine kinetische Energie umwandelt und eine zugeführte kinetische Energie in eine elektrische Energie umwandelt, die in der Batterie 13 gespeichert wird. Das Bezugzeichen 21 bezeichnet ein Rad und das Bezugszeichen 23 eine Radantriebswelle.
  • Das Bezugszeichen 5 bezeichnet ein Zahnrad, das allgemein als Hochgeschwindigkeitsantriebszahnrad bezeichnet wird, und das Bezugszeichen 15 bezeichnet ein Zahnrad, das allgemein als Hochgeschwindigkeitsabtriebszahnrad bezeichnet wird, das mit dem Hochgeschwindigkeitsantriebszahnrad 5 in Eingriff steht. Das Hochgeschwindigkeitsantriebszahnrad 5 ist auf einer Antriebswelle 4 befestigt.
  • Das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Zahnrad, das allgemein als Langsamlaufantriebszahnrad bezeichnet wird, und das Bezugszeichen 16 bezeichnet ein Zahnrad, das allgemein als Langsamlaufabtriebszahnrad bezeichnet wird, das mit dem Langsamlaufantriebszahnrad 6 in Eingriff steht. Das Hochgeschwindigkeitsantriebszahnrad 6 ist auf der Antriebswelle 4 befestigt.
  • Das Bezugszeichen 7 bezeichnet ein Zahnrad, das allgemein als Mittelgeschwindigkeitsantriebszahnrad bezeichnet wird, das auf einer Antriebswelle 5 befestigt ist. Das Bezugszeichen 18 bezeichnet ein Zahnrad, das allgemein als Mittelgeschwindigkeitsabtriebszahnrad bezeichnet wird, und das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Motorgene ratorabtriebsrad. Das Mittelgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 18 und das Motorgeneratorabtriebsrad 8 stehen mit dem Mittelgeschwindigkeitsantriebszahnrad 7 in Eingriff. Das Verhältnis zwischen dem Mittelgeschwindigkeitsantriebszahnrad 7 und dem Motorgeneratorabtriebsrad 8 ist derart gewählt, dass das Übersetzungsverhältnis der Drehmomentübertragung von der Motorgeneratorabtriebswelle 10 auf die Antriebswelle 4 mit einer reduzierten Geschwindigkeit entspricht.
  • Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Motorgeneratorklauenkupplung, die die Funktion erfüllt, die Motorgeneratorabtriebswelle 10 mit dem Motorgeneratorabtriebsrad 8 in oder außer Eingriff zu bringen. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Gangwechselklauenkupplung. Die Gangwechselklauenkupplung 17 erfüllt die Funktion, die Abtriebswelle 19 mit dem Langsamlaufabtriebszahnrad 16 oder dem Mittelgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 18 in oder außer Eingriff zu bringen.
  • Im allgemeinen ist es bekannt, dass die Klauenkupplung, wenn sie im Eingriff ist, keine Schlupfverluste und einen hohen Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung aufweist. Weiterhin wird der Drehmomentübertragungsmechanismus, wie durch die gestrichelte Linie 100 dargestellt ist, durch das Mittelgeschwindigkeitsantriebszahnrad 7 und das Motorgeneratorabtriebszahnrad 8 gebildet.
  • Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Anlasserkupplung. Sie kann als eine so genannte trockene Kupplung ausgeführt sein, bei der eine auf der Antriebswelle 4 montierte Kupplungsscheibe zwischen einem Schwungrad und einer Druckplatte eingeklemmt ist, um ein Drehmoment zu übertragen, und kann einen derartigen Mechanismus zum Durchführen eines Einkuppel-/Auskuppel-Vorgangs aufweisen, bei dem eine Betätigungskraft eines (nicht gezeigten) Kupplungspedals mittels eines hydraulischen Aktuators o. dgl. übertragen wird.
  • Die Anlasserkupplung 3 kann auch eine herkömmliche Kupplung sein, wie eine nasse Mehrscheibenkupplung, eine elektromagnetische Kupplung usw.
  • Das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung, die die Funktion erfüllt, bei der Betätigung eines hydraulischen Aktuators 24 das Hochgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 15 in und außer Eingriff zu bringen. Wenn dabei die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 durch den hydraulischen Aktuator 24 allmählich zusammen gedrückt wird, wird das Drehmoment der Antriebswelle 4 allmählich auf die Abtriebswelle 19 übertragen. Die Rotationsgeschwindigkeit der Abtriebswelle 19 kann hinsichtlich einer Last (eines Straßenzustands, eines Fahrzeugkörpergewichts usw.) durch Steuerung der Kraft zum Zusammenpressen der Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 mittels des hydraulischen Aktuators 24 gesteuert werden. In diesem Fall wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 über eine Übertragungsstrecke von der Abtriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 19 nacheinander über die Anlasserkupplung 3, die Antriebswelle 4, das Hochgeschwindigkeitsantriebszahnrad 5, die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 und das Hochgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 15 (siehe 3) übertragen.
  • Nachfolgend wird ein grundlegendes Ablaufsteuerungsverfahren zur Steuerung des Verbrennungsmotors 1 und des Motorgenerators 11 im Zusammenhang mit der Tabelle 1 in entsprechenden Betriebsmodi beschrieben. Hier wird bezüglich der Gangwechselklauenkupplung 17 der Zustand, in dem sie mit dem Langsamlaufabtriebszahnrad 16 in Eingriff steht, als eine 1. Stellung bezeichnet, der Zustand, in dem sie mit dem Mittelgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 18 in Eingriff steht, als eine 2. Position bezeichnet, während ihr „ausgekuppelter" Zustand als eine N-(Neutral)-Position bezeichnet wird.
  • Figure 00110001
  • Erstens wird ein Steuerungsverfahren im Stillstand beschrieben. Zum Zeitpunkt der Leerlaufleistungsabgabe (Nr. 1 in Tabelle 1) wird die Anlasserkupplung 3 in einen eingekuppelten Zustand „EIN" geschaltet, die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 in einen ausgekuppelten Zustand „AUS" geschaltet, die Gangwechselklauenkupplung 17 in die „N" (Neutral)-Position geschaltet und die Motorgeneratorklauenkupplung 9 in einen eingekuppelten Zustand „EIN" geschaltet. Dementsprechend wird das Drehmoment vom Verbrennungsmotor 1 mittels des Mittelgeschwindigkeitsantriebszahnrades und des Motorgeneratorabtriebszahnrades 8 auf den Motorgenerator 11 übertragen und es ist möglich, in dem Zustand, in dem sich das Fahrzeug befindet, die Leerlaufleistung des Verbrennungsmotors 1 abzugeben. Um weiterhin aus diesem Zustand ein ruckfreies Anfahren zu realisieren ist es notwendig, den Anfahrvorgang des Fahrzeuges während des Schlupfes der Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 durchzuführen. Nach dem Anfahren wird die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 schnell außer Eingriff gebracht, die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 19 werden durch Verwendung des Motorgenerators 11, einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe 22 o. dgl. synchron in Rotationsbewegung versetzt und die Gangwechselklauenkupplung 17 wird in die 1. Position gebracht. Zu dieser Zeit existiert in dem Fall, dass das Übersetzungsverhältnis der Gangstufe, in der sich die Mehrscheibenkupplung im Eingriff befindet, klein ist, das Risiko, dass der Verbrennungsmotor stehen bleibt, ohne dass das Fahrzeug anfährt. In diesem Fall wird der Stillstand des Verbrennungsmotors zum Zeitpunkt des Anfahrens durch eine Erhöhung des Drehmoments des Motorgenerators 11 verhindert. Weiterhin wird als ein anderes Anfahrverfahren ein Verfahren angewendet, bei dem zunächst die Anlasserkupplung 3 in „AUS" geschaltet wird, danach der Motorgenerator 11 derart angesteuert wird, dass sich die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 19 synchron drehen, die Gangwechselklauenkupplung 17 in die 1. Position gebracht wird und, wie allgemein bekannt ist, während des Schlupfes der Anlasserkupplung 3 mit dem Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 oder mit dem Motorgenerator 11 angefahren wird.
  • Nachfolgend wird ein Steuerverfahren während des Leerlaufstillstands (Nr. 2) beschrieben. Der Leerlaufstillstand kommt dadurch zustande, dass die Anlasserkupplung aus dem Zustand der Leerlaufleistungsabgabe (Nr. 1) in „AUS" geschaltet und die Kraftstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor 1 unterbrochen wird. In diesem Fall ist es erforderlich, die Gangwechselklauenkupplung 17 in die 1. Position zu bringen, um ein ruckfreies Anfahren aus dem Leerlaufstillstand zu realisieren. Beim Anfahren ist es möglich, ein Verfahren zum Anfahren mit dem Drehmoment des Motorgenerators 11 und ein Verfahren zum Anfahren mit dem Drehmoment des Motorgenerators 11 und dem Anschiebestart des Verbrennungsmotors 1 zu verwenden. Im Fall des Anschiebestarts des Verbrennungsmotors 1 ist es erforderlich, die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 in einem Bereich zu steuern, in dem ein Anfahren während des Schlupfes der Anlasserkupplung 3 möglich ist. Weiterhin ist es im Falle des Anschiebestarts wichtig, einen Verbrennungsmotor mit elektromagnetisch betätigbaren Einlass- und Auslassventilen zu verwenden. Bei einem Verbrennungsmotor vom herkömmlichen Typ, bei dem die Einlass- und Auslassventile durch Drehen einer Nockenwelle geöffnet und geschlossen werden, ist stets ein Zylinder vorhanden, bei dem, wenn der Verbrennungsmotor steht, die Einlass- und Auslassventile geschlossen sind, wodurch eine große Last erzeugt wird, so dass es notwendig ist, dass der Motorgenerator 11 beim Anschiebestart ein hohes Drehmoment erzeugt. Im Gegenteil ist es bei dem Verbrennungsmotor mit elektromagnetisch betätigbaren Einlass- und Auslassventilen möglich, die Ventile bei sämtlichen Zylindern während des Verbrennungsmotorstillstands zu öffnen und die Last zu verringern, so dass der Anschie bestart leicht durchgeführt werden kann und es nicht notwendig ist, dass der Motorgenerator 11 ein hohes Drehmoment erzeugt, wodurch es möglich ist, den Motorgenerator 11 kompakt zu bauen. Weiterhin kann die Anordnung derart aufgebaut werden, dass wie bei einem herkömmlichen bekannten Anlassermotor (gestrichelte Linie 300 in 1) mit dem Drehmoment des Motorgenerators 11 angefahren wird, der auf der Verbrennungsmotorseite angeordnet ist, und der Verbrennungsmotor 1 durch den Anlassermotor gestartet wird, wobei die Anlasserkupplung allmählich in Eingriff gebracht wird und das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 hinzugeschaltet wird, wodurch ein Anfahren erfolgt.
  • Nachfolgend wird ein Anfahrvorgang mit dem Motorgenerator 11 beschrieben. Bei einer Umsteuerung (Nr. 3) wird die Anlasserkupplung 3 in „AUS" geschaltet, die Motorgeneratorklauenkupplung wird in „EIN" geschaltet und das Langsamlaufabtriebszahnrad 16, das Mittelgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 18 oder das Hochgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 15 ausgewählt wird, so dass sich der Motorgenerator 11 in einer negativen Richtung dreht (die Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs wird als eine positive Richtung und die Rückwärtsrichtung des Fahrzeugs als eine negative Richtung angesehen), wodurch ein Anfahren erfolgt. Es ist bekannt, dass bei der Umsteuerung ein hohes Antriebsdrehmoment erforderlich ist, wobei die Gangwechselklauenkupplung 17 in die 1. Position gebracht und die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 in „AUS" geschaltet werden kann. Weiterhin kann das Fahrzeug im Falle einer Rückwärtsbewegung durch einen Eingriff mit einem (nicht gezeigten) Rückwärtsgang und durch Übertragung des Drehmoments des Verbrennungsmotors 1 auf ein Rad 21 während des Schlupfes der Anlasserkupplung 3, wie allgemein bekannt, rückwärts bewegt werden. Im Falle einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit (Nr. 4) werden die Anlasserkupplung 3 in „AUS" geschaltet, die Gangwechselklauenkupp lung 17 in die 1. Position gebracht, die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 in „AUS" geschaltet und der Motorgenerator 11 dreht sich in der positiven Richtung, so dass sich das Fahrzeug bewegt. Auf die gleiche Art werden im Falle einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit (Nr. 5) die Anlasserkupplung 3 in „AUS" geschaltet, die Gangwechselklauenkupplung 17 in die 2. Position gebracht, die Motorgeneratorklauenkupplung 9 in „EIN" geschaltet und die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 in „AUS" geschaltet. Weiterhin werden im Falle einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit (Nr. 6) die Anlasserkupplung 3 in „AUS" geschaltet, die Gangwechselklauenkupplung 17 in die N-(Neutral-) Position gebracht, die Motorgeneratorklauenkupplung 9 in „EIN" geschaltet und die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 in „EIN" geschaltet. Weiterhin, da der Motorgenerator 11 in den oben erwähnten Betriebsmodi 3 bis 6 mit der Abtriebswelle 19 direkt verbunden ist, kann im Falle einer Geschwindigkeitsreduzierung Energie zurück gewonnen werden. Weiterhin ist es in den oben erwähnten Betriebsmodi 4 bis 6 möglich, die Anlasserkupplung 3 derart zu steuern, dass der Verbrennungsmotor 1 stoßartig angelassen wird. Weiterhin ist es, wie oben erwähnt wurde, möglich, den Verbrennungsmotor 1 durch den Anlassermotor zu starten und die Anlasserkupplung 3 zu steuern, wodurch der Antrieb durch das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 erfolgt.
  • Nachfolgend wird ein Anfahrvorgang mit dem Verbrennungsmotor 1 im Falle einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit (im ersten Gang) beschrieben. Die Anlasserkupplung 3 wird in „EIN" geschaltet, die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 in „AUS" geschaltet, die Gangwechselklauenkupplung wird in die 1. Position gebracht und die Motorgeneratorklauenkupplung 9 wird in „AUS" (Nr. 7) geschaltet. In diesem Fall ist es möglich, mit dem Verbrennungsmotor 1 bei einer niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit anzufahren. Weiterhin wird die Anlasserkupplung 3 in „EIN" geschaltet, die Hochgeschwindig keitsmehrscheibenkupplung 14 in „AUS" geschaltet, die Gangwechselklauenkupplung wird in die 1. Position gebracht und die Motorgeneratorklauenkupplung 9 wird in „EIN" (Nr. 8) geschaltet. In dem Fall, in dem die Restenergie der Batterie 13 klein ist und die Notwendigkeit besteht, Energie durch Antrieb des Motorgenerators 11 durch den Verbrennungsmotor 1 zu erzeugen, kann das Anfahren durch den Verbrennungsmotor 1 und die Energieerzeugung durch den Motorgenerator 11 sichergestellt werden. Weiterhin können in dem Fall, in dem die Batterie 13 voll geladen ist und die Restenergie als Reserve dient, eine Drehmomentunterstützung durch den Motorgenerator 11 und ein Anfahren mit dem Verbrennungsmotor 1 und dem Motorgenerator 11 durchgeführt werden. Weiterhin kann bei dem oben erwähnten Antrieb durch den Verbrennungsmotor Nr. 8 bei einer Geschwindigkeitsreduzierung Energie zurück gewonnen werden, da der Motorgenerator 11 mit der Abtriebswelle 19 direkt verbunden ist.
  • Nachfolgend wird ein Fahrbetrieb mit dem Verbrennungsmotor 1 bei einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit (im zweiten Gang) beschrieben. Die Anlasserkupplung 3 wird in „EIN" geschaltet, die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 in „AUS" geschaltet, die Gangwechselklauenkupplung 17 wird in die 2. Position gebracht und die Motorgeneratorklauenkupplung 9 wird in „AUS" (Nr. 9) geschaltet. In diesem Fall ist es möglich, mit dem Verbrennungsmotor 1 bei einer mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit zu fahren. Weiterhin wird die Anlasserkupplung 3 in „EIN" geschaltet, die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 in „AUS" geschaltet, die Gangwechselklauenkupplung wird in die 2. Position gebracht und die Motorgeneratorklauenkupplung 9 wird in „EIN" (Nr. 10) geschaltet. Auf die gleiche Art wie bei der niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeit kann in dem Fall, in dem die Restenergie der Batterie 13 klein ist und die Notwendigkeit besteht, Energie durch Antrieb des Motorgenerators 11 durch den Verbrennungsmotor 1 zu erzeugen, der Fahrbetrieb durch den Verbrennungsmotor 1 und die Energieerzeugung durch den Motorgenerator 11 sichergestellt werden. Weiterhin können in dem Fall, in dem die Batterie 13 voll geladen ist und die Restenergie als Reserve dient, eine Drehmomentunterstützung durch den Motorgenerator 11 und ein Fahrbetrieb mit dem Verbrennungsmotor 1 und dem Motorgenerator 11 durchgeführt werden. Weiterhin kann bei dem oben erwähnten Antrieb durch den Verbrennungsmotor Nr. 10 bei einer Geschwindigkeitsreduzierung Energie zurück gewonnen werden, da der Motorgenerator 11 mit der Abtriebswelle 19 direkt verbunden ist.
  • Nachfolgend wird ein Fahrbetrieb mit dem Verbrennungsmotor 1 im Falle einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit (im dritten Gang) beschrieben. Die Anlasserkupplung 3 wird in „EIN" geschaltet, die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 in „AUS" geschaltet, die Gangwechselklauenkupplung 17 wird in die N-(Neutral-) Position gebracht und die Motorgeneratorklauenkupplung 9 wird in „AUS" (Nr. 11) geschaltet. In diesem Fall ist es möglich, mit dem Verbrennungsmotor 1 mit einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit zu fahren. Weiterhin wird die Anlasserkupplung 3 auf „EIN" geschaltet, die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 in „AUS" geschaltet, die Gangwechselklauenkupplung wird in die N-(Neutral-) Position gebracht und die Motorgeneratorklauenkupplung 9 wird in „EIN" (Nr. 12) geschaltet. Auf die gleiche Art wie bei der niedrigen und der mittleren Fahrzeuggeschwindigkeit können in dem Fall, dass die Restenergie der Batterie 13 klein ist und die Notwendigkeit besteht, Energie durch Antrieb des Motorgenerators 11 durch den Verbrennungsmotor 1 zu erzeugen, der Fahrbetrieb durch den Verbrennungsmotor 1 und die Energieerzeugung durch den Motorgenerator 11 sichergestellt werden. Weiterhin können in dem Fall, dass die Batterie 13 voll geladen ist und die Restenergie als Reserve dient, eine Drehmomentunterstützung durch den Motorgenerator 11 und der Fahrbetrieb mit dem Verbrennungsmotor 1 und dem Motorgenerator 11 durchgeführt werden. Weiterhin kann bei dem oben erwähnten Antrieb durch den Verbrennungsmotor Nr. 11 bei einer Geschwindigkeitsreduzierung Energie zurück gewonnen werden, da der Motorgenerator 11 mit der Antriebswelle 19 direkt verbunden ist.
  • Weiterhin wird in dem Fall des oben genannten Fahrbetriebs mit dem Verbrennungsmotor 1, in dem eine Energieerzeugung und eine Drehmomentunterstützung durch den Motorgenerator 11 erfolgt, notwendig sein, den Motorgenerator 11 derart zu steuern, dass sich die Motorgeneratorabtriebswelle 10 und die Antriebswelle 4 synchron drehen.
  • Weiterhin ist es bei der Anordnung gemäß der Erfindung möglich, die Energie bei einer Geschwindigkeitsreduzierung während des Fahrbetriebs in allen Antriebsmodi zurück zu gewinnen. Zum Beispiel kann die Energie in den oben erwähnten Antriebsmodi Nr. 7, 9 und 11 bei einer Geschwindigkeitsreduzierung zurück gewonnen werden, wenn die Antriebswelle 4 und die Motorgeneratorabtriebswelle 10 synchronisiert werden und wenn die Motorgeneratorklauenkupplung 9 in „EIN" geschaltet wird.
  • Da weiterhin der Motorgenerator 11 als Anlasser zum Starten des Verbrennungsmotors 1 dient, wird ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Mittelgeschwindigkeitsantriebszahnrad 7 und dem Motorgeneratorabtriebszahnrad 8 derart gewählt, dass das Drehmoment bei der Übertragung von der Antriebswelle 4 auf den Motorgenerator 11 verstärkt wird. Dementsprechend, da es möglich ist, das Drehmoment des Motorgenerators 11, das zum Zeitpunkt des Anlassens des Verbrennungsmotors 1 erforderlich ist, und das Drehmoment des Motorgenerators 11 in reduzierter Weise auf die Antriebswelle 4 übertragen wird, zu reduzieren, ist es möglich, das Drehmoment des Motorgenerators 11 zu reduzieren, das während der Fahrt und der Drehmomentunterstützung durch den Motorgenerator 11 erforderlich ist, so dass es möglich ist, den Motorgenerator 11 kompakt und leicht auszulegen.
  • Weiterhin sind bei einer herkömmlichen Ausführung in einer Drehmomentübertragungsstrecke zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Motorgenerator zwei Zahnradpaare vorzusehen; die Anzahl der Zahnräder wird jedoch bei der Ausführung gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Paar reduziert. Dementsprechend kann der Wirkungsgrad der Drehmomentübertragung bei der Energieerzeugung durch den Verbrennungsmotor 1 erhöht und der spezifische Kraftstoffverbrauch weiter reduziert werden.
  • 2 ist eine schematische Darstellung für den Fall einer Beschleunigung des Fahrzeuges im Fahrbetrieb durch die Antriebskraft des Verbrennungsmotors. Eine dicke gestrichelte Linie in 2 zeigt die Drehmomentübertragungsstrecke. Als Beispiel wird der Fall angenommen, in dem sich die Anlasserkupplung 3 in Eingriff befindet und die Gangwechselklauenkupplung 17 in Eingriff mit dem Langsamlaufabtriebszahnrad 16 steht. In diesem Fall wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 auf die Abtriebswelle 19 mittels des Langsamlaufantriebszahnrads 6 und des Langsamlaufabtriebszahnrads 16 übertragen. Im Falle einer Beschleunigung des Fahrzeuges, da der Motorgenerator 11 von der Antriebswelle 4 durch die Motorgeneratorklauenkupplung 9 getrennt ist und das Trägheitsdrehmoment des Motorgenerators 11 reduziert werden kann, ist es nicht erforderlich, das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 zu erhöhen und der spezifische Kraftstoffverbrauch kann während der Beschleunigung reduziert werden.
  • 3 und 4 sind schematische Darstellungen des Gangwechsels vom ersten Gang in 3 in den zweiten Gang. Wenn sich das Fahrzeug im Zustand eines Gangwechsels befindet, wird die Gangwechselklauenkupplung 17 ausgekuppelt, um die Verbindung zwischen dem Langsamlaufabtriebszahnrad 16 und der Kraftübertragungsabtriebswelle 19 zu trennen, wie in 4 dargestellt ist. Gleichzeitig wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 auf die Abtriebswelle 19 mittels des Hochgeschwindigkeitsabtriebszahnrades 15 durch die Betätigung des hydraulischen Aktuators 24 übertragen, bei der die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 zusammen gedrückt wird. Das Drehmoment des Verbrennungsmotors wird auf die Radantriebswelle 23 durch die Andrückkraft der Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 übertragen, so dass dieses als Antriebsdrehmoment für das Fahrzeug dient, und die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wird infolge der steigenden Last des Verbrennungsmotors 1 reduziert, da das Übersetzungsverhältnis durch das Hochgeschwindigkeitsabtriebszahnrad verringert wird, so dass das Übersetzungsverhältnis zwischen der Abtriebswelle 19 und der Antriebswelle 4 in Richtung und nahe zu dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Gangs ausgehend vom Übersetzungsverhältnis des ersten Gangs (in Richtung kleinerer Werte) geändert wird. In diesem Fall wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 gemäß dem Drehmomentverlauf von der Abtriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 19 nacheinander über die Anlasserkupplung 3, die Antriebswelle 4, das Hochgeschwindigkeitsantriebszahnrad 5, die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 und das Hochgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 15 übertragen. Wenn in diesem Fall das Übersetzungsverhältnis zwischen der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 19 dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Gangs entspricht, wird die Gangwechselklauenkupplung 17 mit dem Mittelgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 18 in Eingriff gebracht, um, wie in 4 dargestellt ist, das Mittelgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 18 mit der Abtriebswelle 19 in Eingriff zu bringen. Wenn der Eingriff vollendet ist, wird der hydraulische Aktuator 24 derart betätigt, dass die Wirkung der Andrückkraft der Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 aufgehoben wird, wodurch der Gangwechsel vom ersten in den zweiten Gang beendet ist. In diesem Fall wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 mittels der Drehmomentübertragungsstrecke von der Abtriebswelle 2 auf die Abtriebswelle 19 nacheinander über die Anlasserkupplung 3, die Antriebswelle 4, das Mittelgeschwindigkeitsantriebszahnrad 6, und das Mittelgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 15 übertragen.
  • Wie oben erwähnt wurde, wird der erste Gang während des Gangwechsels außer Eingriff gebracht, so dass die neutrale Position eingestellt wird; da in diesem Fall jedoch das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 durch die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14, das Hochgeschwindigkeitsantriebszahnrad 5, und das Hochgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 15 auf die Radantriebswelle 23 übertragen wird, ist es nicht erforderlich, dass der Fahrer das Gaspedal zurück stellt (das heißt, es ist nicht erforderlich, dass das Drehmoment und die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 eingestellt werden). Aufgrund dieser Anordnung ist es möglich, einen Gangwechsel des Übersetzungsgetriebes während der Fahrzeugbeschleunigung durchzuführen. Im Gegenteil erfolgt in dem Fall, dass der Fahrer das Gaspedal zurück stellt und die elektronisch betätigbare Drosselklappe 22 derart ansteuert, dass der Drosselquerschnitt während des Fahrbetriebs verringert wird, eine Synchronisation der Drehbewegung zwischen der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 19 durch die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 früher (die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 wird früher reduziert), so dass es möglich ist, die Zeit zum Gangwechseln zu verkürzen.
  • Im Falle des Gangwechsels in den dritten Gang ist es möglich, den Gangwechsel durch die Betätigung des hydraulischen Aktuators 24 derart durchzuführen, dass die maximal erreichbare Andrückkraft der Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 erreicht wird, und durch Auskuppeln der Gangwechselklauenkupplung 17 (Neutralposition). Im Falle einer Erhöhung des Übersetzungsverhältnisses (Herunterschalten) kann der hydraulische Aktuator 24 derart betätigt werden, dass das Zielübersetzungsverhältnis wie in dem in 3 dargestellten Zustand erreicht wird, wodurch die Andrückkraft der Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 eingestellt werden kann. Weiterhin kann das Ansteuerungsverfahren während des oben erwähnten Gangwechsels in dem Fahrmodus durchgeführt werden, in dem der Antrieb durch den Motorgenerator 11 erfolgt, im Fahrmodus, in dem der Antrieb durch den Verbrennungsmotor 1 und die Energieerzeugung durch den Motorgenerator 11 erfolgt, und im Fahrmodus, in dem der Antrieb durch den Verbrennungsmotor 1 und den Motorgenerator 11 erfolgt, zusätzlich zum Fahrmodus, bei dem, wie bei der Ausführung gezeigt wird, der Antrieb durch den Verbrennungsmotor 1 erfolgt.
  • 5 ist eine schematische Ansicht des gesamten Kraftfahrzeugsystems gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung. Dieses System entspricht einer Anordnung, bei der eine Motorgeneratorklauenkupplung 9 auf der Seite der Antriebswelle 4 angeordnet ist und bei der ein Mittelgeschwindigkeitsantriebszahnrad 7b entsprechend derart angeordnet ist, dass es sich in Bezug auf die Antriebswelle 4 wie bei der in 1 gezeigten Anordnung frei dreht. Weiterhin ist auf der Motorgeneratorabtriebswelle 10 ein Motorgeneratorabtriebszahnrad 8b angeordnet. Die anderen Anordnungen entsprechen der, die in 1 dargestellt ist, wobei in 5 für die gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet werden und auf ihre Beschreibung verzichtet wird. Weiterhin tritt im Betrieb der Anordnung der Nachteil auf, dass in dem Fahrmodus, in dem der Antrieb durch den Verbrennungsmotor 1 wie in dem in der Tabelle 1 gezeigten Fahrmodus Nr. 9 erfolgt, sich der Motorgenerator 11 mit dreht; es ist jedoch möglich, in den anderen Fahrmodi, in denen der Antrieb durch den Verbrennungsmotor 1 erfolgt, den Motorgenerator 11 abzuschalten, und da das Trägheitsdrehmoment des Motorgenerators 11 bei der Beschleunigung des Fahrzeuges reduziert werden kann, ist es nicht erforderlich, das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 zu erhöhen, wodurch bei der Beschleunigung der spezifische Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann.
  • 6 ist eine schematische Ansicht des gesamten Kraftfahrzeugsystems gemäß einer dritten Ausführung der Erfindung. Dieses System entspricht einer Anordnung, bei der anstelle der Gangwechselklauenkupplung 17 eine Langsamlaufmehrscheibenkupplung 27 sowie eine Mittelgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 17c bezüglich des Langsamlaufabtriebszahnrades 16 und des Mittelgeschwindigkeitsabtriebszahnrades 18 entsprechend angeordnet sind und anstelle der Motorgeneratorklauenkupplung 9 (wie bei der in 1 gezeigten Anordnung) eine Motorgeneratormehrscheibenkupplung 9c angeordnet ist. Auch bei dieser Anordnung ist es möglich, den in 1 dargestellten gleichen Effekt des Ein- und Auskuppelns der Gangwechselklauenkupplung 17 und der Motorgeneratorklauenkupplung 9 zu realisieren. Wenn zum Beispiel der hydraulische Langsamlaufaktuator 25 derart betätigt wird, dass die maximal erreichbare Andrückkraft der Langsamlaufmehrscheibenkupplung 27 erreicht wird, werden das Langsamlaufabtriebszahnrad 16 und die Abtriebswelle 19 derart verbunden, dass sie sich in dem Zustand befinden, der dem Vorgang des Schaltens der Gangwechselklauenkupplung 17 in die 1. Position in 1 entspricht. Auf die gleiche Art, wenn der hydraulische Mittelgeschwindigkeitsaktuator 26 derart betätigt wird, dass die maximal erreichbare Andrückkraft der Mittelgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 17c erreicht wird, werden das Mittelgeschwindigkeitsabtriebszahnrad 17 und die Kraftübertragungsabtriebswelle 19 derart verbunden, dass sie sich in dem Zustand befinden, der dem Vorgang des Schaltens der Gangwechselklauenkupplung 17 in die 2. Position in 1 entspricht.
  • Wenn weiterhin der hydraulische Langsamlaufaktuator 25 und der hydraulische Mittelgeschwindigkeitsaktuator 26 derart betätigt werden, dass die Andrückkraft der Langsamlaufmehrscheibenkupplung 27 und der Mittelgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 17c aufgehoben werden, nimmt die Anordnung den Zustand an, der dem Vorgang des Schaltens der Gangwechselklauenkupplung 17 in die N-(Neutral-) Position in 1 entspricht. Wenn der hydraulische Aktuator 28 des Motorgenerators derart betätigt wird, dass die maximal erreichbare Andrückkraft der Motorgeneratormehrscheibenkupplung 9c erreicht wird, kann der Vorgang des Ein- und des Auskuppelns der Motorgeneratorklauenkupplung 9 auf die gleiche Art realisiert werden. Die anderen Anordnungen entsprechen der, die in 1 dargestellt ist, wobei in 6 für die gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in 1 verwendet werden und auf ihre Beschreibung verzichtet wird.
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb sowie einem vorne angeordneten Verbrennungsmotor (Fronttrieb-Fahrzeug), bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird. Eine Antriebswelle 804 und eine Abtriebswelle 819 sind im inneren Teil eines Gehäuses 850 parallel zueinander derart angeordnet, dass sie sich frei drehen können. Das Gehäuse 850 ist durch einen im wesentlichen zylindrischen Hauptkörperteil 862, ein Kupplungsgehäuse 851 und ein Differentialgetriebegehäuse 854, die einteilig ausgebildet sind, einen Vorderteil 863, die auf der vorderen Stirnseite des Hauptkörperteils 862 angeordnet ist, und einen Verlängerungsteil 864, die an der hinteren Stirnseite des Hauptkörperteiles 862 angeordnet ist, gebildet. Ein Trägerteil 865, der sich in den mittleren Bereich von einer inneren Umfangsfläche erstreckt, ist auf der hinteren Stirnseite des Hauptkörperteiles 862 ausgebildet, eine Trennwand 853 ist im Vorderteil 863 ausgebildet, die Antriebswelle 804 erstreckt sich durch die Trennwand 853 und deren Endteil erstreckt sich durch ein Lager 852 hindurch, das auf der hinteren Stirnseite des Verlängerungsteiles 864 angeordnet ist, wodurch die Antriebswelle 804 mittels der Trennwand 853 und des Lagers 852 drehbar gelagert ist. In einem Endteil, der sich in das Kupplungsgehäuse 851 der Antriebswelle 804 hinein erstreckt, ist eine Anlasserkupplung 803 angeordnet, wobei die Antriebswelle 804 mit einer Abtriebswelle 802 mittels der Anlasserkupplung 803 verbunden ist. Im Gegenteil ist die Abtriebswelle 819 in Lagern 852 drehbar gelagert, die einzeln im Trennwandteil 853 und an dem Trägerteil 865 angeordnet sind. Weiterhin ist eine Motorgeneratorabtriebswelle 810 auf der gleichen Achse wie die Abtriebswelle 819 angeordnet. Die Motorgeneratorwelle 810 ist in Lagern 852 drehbar gelagert, die einzeln an dem Trägerteil 865 und der inneren Fläche des Verlängerungsteiles 864 angeordnet sind. Im Verlängerungsteil 864 ist ein Motorgenerator 811 angeordnet und eine Motorgeneratorabtriebswelle 810 ist mit seinem Rotor 860 einteilig ausgebildet.
  • Weiterhin ist auf der Motorgeneratorabtriebswelle 810 ein Motorgeneratorabtriebszahnrad 808 fest angeordnet, und ein Motorgeneratorantriebszahnrad 861, das mit dem Motorgeneratorabtriebszahnrad 808 in ständigem Eingriff steht, ist drehbar auf der gleichen Achse wie die Antriebswelle 804 drehbar angeordnet. Das Bezugszeichen 809 bezeichnet eine Motorgeneratorklauenkupplung, die die Funktion erfüllt, das Motorgeneratorantriebszahnrad 861 mit der Antriebswelle 804 in und außer Eingriff zu bringen. Das Differentialgetriebegehäuse 854 ist an einer Außenseite in der radialen Richtung des oben erwähnten Kupplungsgehäuses 851 ausgebildet, wobei ein Differentialgetriebe-träger 858, der ein Ritzel 857 und ein Paar von rechts- und linksseitigen Zahnrädern 866 trägt, die mit dem Ritzel 857 in Eingriff stehen, in seinem Inneren angeordnet sind, und wobei ein Differentialstirnrad 856 am Differentialgetriebeträger 858 fest montiert ist. Dann werden ein Antriebszahnrad 855, das mit dem Differentialstirnrad 856 in Eingriff steht und auf der Abtriebswelle 819 fest montiert ist, und eine Baugruppe 820, die durch das Ritzel 857, den Differentialgetriebeträger 858, das Seitenzahnrad 866, das Differentialstirnrad 856 und das Antriebsrad 855 gebildet wird, insgesamt als die höchste Getriebestufe bezeichnet. In diesem Fall bezeichnet das Bezugszeichen 823 eine Vorderradantriebswelle, die mit dem Seitenzahnrad 866 verbunden ist.
  • 8 ist eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs für ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb sowie einem vorne angeordneten Verbrennungsmotor (Fronttrieb-Fahrzeug), bei der die vorliegende Erfindung auf die gleiche Art wie in 7 angewendet wird und bei der die Art der Anordnung des Motorgenerators und der Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung geändert wurde. In 8 erstreckt sich die Abtriebswelle 919 zur hinteren Stirnseite eines Verlängerungsteiles 964 hin und ist in Lagern 952 drehbar gelagert, die einzeln in einem Hauptkörperteil 962 und einer Innenfläche des Verlängerungsteiles 964 angeordnet sind. Weiterhin bildet der Rotor 960 des Motorgenerators 911 eine Abtriebswelle des Motorgenerators, wobei der Rotor 960 mit einem Motorgeneratorabtriebszahnrad 908 einteilig ausgebildet ist. Das Motorgeneratorabtriebszahnrad 908 und der Rotor 960, die einteilig ausgebildet sind, sind auf der gleichen Achse wie die Antriebswelle 904 drehbar gelagert, wobei die Anordnung derart ausgebildet ist, dass der Motorgenerator 911 mit der Antriebswelle 904 durch den Eingriff einer Motorgeneratorklauenkupplung 909 mit dem Motorgeneratorabtriebszahnrad 908 direkt verbunden ist. Weiterhin sind ein Hochgeschwindigkeitsabtriebsrad 905 und die Abtriebswelle 919 durch Zusammenpressen einer Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 914 verbunden. In diesem Fall wird ein Drehmoment von der Antriebswelle 904 mittels der Drehmomentübertragungsstrecke von der Antriebswelle 904 nacheinander über das Hochgeschwindigkeitsantriebsrad 915, das Hochgeschwindigkeitsabtriebsrad 905 und die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 914 auf die Antriebswelle 919 übertragen. Da die Anordnung mit der Anordnung gemäß 8 entspricht, wird auf deren Beschreibung verzichtet.
  • 9 ist eine schematische Darstellung, die eine Steuereinrichtung eines Hybridfahrzeuges zeigt, das mit dem in 7 dargestellten Antriebsstrang ausgestattet ist. In 9 bezeichnet das Bezugszeichen 2000 Fahrerwunscherfassungsmittel. Die Fahrerwunscherfassungsmittel werden normalerweise durch ein Gaspedal, ein Bremspedal und einen Wahlhebel gebildet. Das Bezugszeichen 1001 bezeichnet einen Verbrennungsmotor, bei dem die Ansaugluftmenge durch eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe 1022 gesteuert wird, die in einem (nicht gezeigten) Ansaugrohr angeordnet ist, wobei eine der Luftmenge entsprechende Kraftstoffmenge von einer (nicht gezeigten) Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzt wird. Weiterhin wird ein Zündzeitpunkt aus Signalen wie Luft-Kraftstoff-Verhältnis, Verbrennungsmotordrehzahl oder dergleichen durch die Luftmenge und die Kraftstoffmenge ermittelt. Das Bezugszeichen 2002 bezeichnet ein Verbrennungsmotorsteuergerät. Das Verbrennungsmotorsteuergerät 2002 ist eine Einrichtung zum Steuern des Verbrennungsmotors durch die elektrisch gesteuerte Drosselklappe 1022, und wird zum Beispiel durch einen Mikrocomputer, eine elektrische Schaltung, einen Motor u. ä. gebildet. Ein Betätigungsweg des Gaspedals, eine Bremsbetätigungskraft, eine Stellung des Wahlhebels, eine Restenergie der Batterie, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Verbrennungsmotordrehzahl und eine Verbrennungsmotordrehgeschwindigkeit werden einem Steuergerät der Drehmomentübertragungsstrecke 2001 in 9 zugeführt. Weiterhin arbeitet das Steuergerät der Drehmomentübertragungsstrecke 2001 derart, dass ein Drehmoment des Verbrennungsmotors 1001 berechnet wird, wobei ein Öffnungsgrad des Drosselventils zum Erreichen des Verbrennungsmotordrehmoments derart berechnet wird, dass er über Datenübertragungsmittel dem Verbrennungsmotorsteuergerät 2002 übermittelt wird, wobei die elektronisch gesteuerte Drosselklappe 1022 den gewünschten Drosselventil-Öffnungsgrad erreicht.
  • Weiterhin wird im Steuergerät der Drehmomentübertragungsstrecke 2001 das Drehmoment des Motorgenerators 1011 derart berechnet, dass es über Datenübertragungsmittel dem Motorsteuergerät 2005 übermittelt wird, wodurch jeder der Aktuatoren angesteuert wird. Das Motorsteuergerät 2005 stellt eine elektrische Energie, die vom Verbrennungsmotor 1001 erzeugt wird, und eine elektrische Rekuperationsenergie, die beim Verringern der Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugt wird, der Batterie bereit, oder liefert entsprechend der Batteriekapazität die elektrische Energie aus der Batterie zum Antrieb des Motorgenerators 1011. Weiterhin bezeichnen in 9 das Bezugszeichen 1003 eine Anlasserkupplung, 1014 eine Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung, 1017 eine Gangwechselklauenkupplung und 1009 eine Motorgeneratorklauenkupplung. Im Steuergerät 2001 der Drehmomentübertragungsstrecke wird eine Zielposition der Anlasserkupplung berechnet und einem Anlasserkupplung-Steuergerät 2003 mittels Datenübertragungsmittel mitgeteilt. Auf die gleiche Art wird die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 1014 von einem Mehrscheibenkupplung-Steuergerät 2005 gesteuert, während die Gangwechselklauenkupplung 1017 und die Motorgeneratorklauenkupplung 1009 von einem Klauenkupplung-Steuergerät 2006 gesteuert werden.
  • 10 ist eine idiomatische Darstellung eines Hybridfahrzeuges, bei dem der in 7 gezeigte Antriebsstrang auf der Vorderradseite vor gesehen ist. Wie in 10 gezeigt ist, ist es möglich, den Antriebsstrang auf dem Fahrzeug zu montieren, ohne den Motorgenerator auf der Antriebsradseite (zum Beispiel, auf der Hinterradseite) anzuordnen.
  • 11 ist eine schematische Darstellung eines Systems (einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung), bei dem ein Motor 300 zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und der Anlasserkupplung 3 bei dem in 1 gezeigten Antriebsstrang angeordnet ist und die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung auf der Seite der Antriebswelle angeordnet ist. Der Motor 300 wird zum Anlassen der Verbrennungsmotors 1 verwendet und wird von ihm angetrieben, so dass er Energie erzeugt. Weiterhin wird die Anlasserkupplung 3 beim Reduzieren der Geschwindigkeit in „EIN" geschaltet, so dass Energie rekuperiert wird. Weiterhin kann der Motor 300 in dem Fall, dass die Restenergie der Batterie ausreichend ist, zur Unterstützung des Drehmoments verwendet werden, wodurch eine große Antriebskraft erzeugt werden kann. Weiterhin werden das Hochgeschwindigkeitsantriebsrad 5 und die Antriebswelle 4 durch Zusammenpressen der Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14 verbunden. In diesem Fall wird ein Drehmoment von der Antriebswelle 4 mittels der Drehmomentübertragungsstrecke von der Antriebswelle 4 auf die Abtriebswelle 19 nacheinander durch die Hochgeschwindigkeitsmehrscheibenkupplung 14, das Hochgeschwindigkeitsantriebsrad 5 und das Hochgeschwindigkeitsabtriebsrad 15 übertragen. Die anderen Anordnungen entsprechen der, die in 1 gezeigt ist, wobei die gleichen Bezugszeichen den gleichen Elementen in 11 zugeordnet sind und auf deren Beschreibung verzichtet wird.
  • In diesem Fall ist die Erfindung nicht auf den Systemaufbau nach jeder der oben erwähnten Ausführungen beschränkt, und der Verbrennungsmotor kann zum Beispiel ein Benzinmotor oder ein Dieselmotor sein. Weiterhin kann bei der Vorrichtung zur Übertragung des Drehmoments zwischen der Antriebswelle und der oben erwähnten elektrischen Rotationsmaschine zusätzlich zum Getriebe ein Mechanismus verwendet werden, der in der Lage ist, Drehmomente zu übertragen, wie ein CVT, eine Kette, ein Zahnriemen o. dgl. Bei dem Kupplungsmechanismus zum Bringen der Antriebswelle in und außer Eingriff mit der elektrischen Rotationsmaschine kann eine Vorrichtung verwendet werden, die in der Lage ist, das Drehmoment selektiv zu übertragen und die Übertragung zu unterbrechen, zum Beispiel eine nasse Mehrscheibenkupplung, eine elektromagnetische Kupplung o. dgl. Weiterhin kann der Gangwechselmechanismus bei der Erfindung derart ausgelegt werden, dass vier oder mehr Stufen für eine Vorwärtsbewegung gewählt werden können, und es kann ein Gangwechselmechanismus verwendet werden, der für die Rückwärtsbewegung eine Stufe vorsieht.
  • Wie aus den obigen Ausführungen erhellt, können bei der vorliegenden Erfindung die folgenden technischen Vorteile erreicht werden:
    • (1) Durch die Kupplung zur Einstellung der Übertragung des Drehmoments zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle in der Gangwechselvorrichtung ist es möglich, den während des Gangwechselvorgangs entstehenden Gangwechselstoß ohne Hinzuschalten der elektrischen Rotationsmaschine auf die Antriebsradseite der Gangwechselvorrichtung zu reduzieren.
    • (2) Durch das Merkmal, dass die Drehbewegung der Abtriebswelle der elektrischen Rotationsmaschine reduziert wird, so dass diese auf die Antriebswelle auf der Verbrennungsmotorseite in reduzierter Weise übertragen wird, wird der elektrische Wirkungsgrad bei erneutem Anlassen des Verbrennungsmotors erhöht.
    • (3) Durch das Merkmal, dass die Zahnräder, die auf der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors angeordnet sind, mit der Abtriebswelle der elektrischen Rotationsmaschine ohne Zwischenschaltung anderer Zahnräder in Eingriff stehen, ist es möglich, während der Energieerzeugung durch den Verbrennungsmotor eine Verringerung des Wirkungsgrades zu beschränken.
    • (4) Durch die Verwendung der Kupplung zum Trennen der Abtriebswelle der elektrischen Rotationsmaschine von der Antriebswelle der Gangwechselvorrichtung auf der Seite der elektrischen Rotationsmaschine ist es möglich, den Verbrennungsmotor von der elektrischen Rotationsmaschine bei Gelegenheit zu trennen und die Wirkung des Trägheitsdrehmoments der elektrischen Rotationsmaschine als Last auf der Seite des Verbrennungsmotors zu verhindern.

Claims (5)

  1. Eine Kraftübertragungsvorrichtung von Kraftfahrzeugen mit: einem Motor (1), einer Gangwechselvorrichtung, die zwischen dem Motor (1) und einer Fahrzeugantriebswelle (23) vorgesehen ist, und einer elektrische Rotationsmaschine (11), die über die Gangwechselvorrichtung mit einer Abtriebswelle (2) des Motors (1) und der Fahrzeugantriebswelle (23) verbunden ist, gekennzeichnet durch eine Kupplung (14), die zwischen einer Antriebswelle (4) und einer Abtriebswelle (19) der Gangwechselvorrichtung vorgesehen ist, um ein Übertragungsdrehmoment zwischen der Antriebswelle (4) und der Abtriebswelle (19) einzustellen.
  2. Eine Kraftübertragungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, wobei die Kupplung (14) an einer Gangstufe montiert ist, die eine minimale Schaltübersetzung in der Gangwechselvorrichtung hat.
  3. Eine Kraftübertragungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge 1 oder 2 hat weiter eine Kupplung (9), um die Abtriebswelle (10) der elektrischen Rotationsmaschine (11) von der Antriebswelle der Gangwechselvorrichtung auf der Seite der elektrischen Rotationsmaschine zu trennen.
  4. Eine Kraftübertragungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge nach ei nem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Drehung einer Abtriebswelle (10) der elektrischen Rotationsmaschine (11) vermindert wird und an eine Antriebswelle (4) der Gangwechselvorrichtung auf Seiten des Motors übertragen wird.
  5. Eine Kraftübertragungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Abtriebswellen des Motors (1) und der elektrischen Rotationsmaschine (11) separiert bereitgestellt werden, und dementsprechend Zahnräder, die auf den beiden Wellen montiert sind, um die Leistung der Abtriebswelle (2) des Motors (1) und der Abtriebswelle (10) der elektrischen Rotationsmaschine (11) zu übertragen, direkt miteinander in Eingriff stehen.
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