WO2005049358A1 - Antriebsstrang für einen hybridantrieb - Google Patents

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WO2005049358A1
WO2005049358A1 PCT/EP2004/010373 EP2004010373W WO2005049358A1 WO 2005049358 A1 WO2005049358 A1 WO 2005049358A1 EP 2004010373 W EP2004010373 W EP 2004010373W WO 2005049358 A1 WO2005049358 A1 WO 2005049358A1
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transmission
clutch
drive
input shaft
internal combustion
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PCT/EP2004/010373
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Karl-Ernst Noreikat
Alfons Rennefeld
Wolfgang Schwienbacher
Gunnar Urbschat
Lars Weinschenker
Roman Wieting
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Daimlerchrysler Ag
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a drive train for a hybrid drive with an internal combustion engine, an electric drive unit and a gear unit, in which a first transmission clutch is arranged between an output shaft of the internal combustion engine and an input shaft of the gear unit, the electric drive unit being arranged coaxially with an axis of rotation of the input shaft is.
  • the invention further relates to a method for operating a drive train according to the invention.
  • a drive train for a hybrid drive with an internal combustion engine, two electric drive units and a gear unit is already known from DE 196 06 771 C2.
  • the so-called electric machine is connected to the internal combustion engine via a freewheel.
  • the gear unit is designed as a superposition or summation planetary gear.
  • the two electric machines act as a generator or motor and are electrically connected to one another and to an electrical energy store via a controller.
  • An electric machine is connected to a reaction shaft of the superposition gear.
  • the other electric machine delivers an additional power in motor operation and is in drive connection with the other shafts of the superposition gear in generator operation.
  • the shafts connected to the electrical machines can be connected in a rotationally fixed manner by means of a controllable lock-up clutch in such a way that the two electrical machines form a common drive motor or a common generator via the interlocking superimposed gear.
  • the reaction shaft is connected to the superposition gear via a two-stage transmission gear.
  • the superposition gear comprises a first and second superposition designed as a planetary gear. gearbox.
  • the ring gear of the first superposition gear is connected to the electric machine via the transmission gear and a first clutch.
  • the web of the first and second superposition gears is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft.
  • the invention is based on the object of designing and arranging a drive train for a hybrid motor in such a way that the structural connection of the electric drive unit is simplified and the system efficiency is increased.
  • the first transmission clutch is designed as a switchable non-positive or form-fitting transmission clutch and a torque can be transmitted from the output shaft to the input shaft and from the input shaft to the output shaft via the first transmission clutch.
  • the first transmission clutch is designed as a switchable or separable clutch with one or more disks, such as an automated motor vehicle clutch.
  • the drive train can be used even when the first transmission clutch is open without connecting the internal combustion engine, if the drive is purely electrical.
  • the integration of an electric drive unit can thus be achieved with the help of conventional coupling parts.
  • the first transmission clutch has at least two coupling elements which can be connected to one another in a frictional and / or form-fitting manner, the first coupling element being connected to the output shaft or a crankshaft of the internal combustion engine and the second coupling element to the input shaft of the transmission unit. This ensures that the electrical drive unit is functionally connected directly after the internal combustion engine and before the gear unit.
  • a rotor is mounted on an intermediate shaft so that it can rotate and / or slide axially coaxially to the input shaft. It is thereby achieved that the rotor or the intermediate shaft can be separated from the drive train.
  • the drive train is operated solely by the internal combustion engine, the connection between the internal combustion engine and the transmission unit is not influenced by the electric drive unit.
  • a second transmission clutch is provided between the rotor and the input shaft, which acts positively and / or non-positively.
  • the electrical drive unit is switched on and off with the aid of the second transmission clutch.
  • the second transmission clutch is designed as a switchable clutch, such as a wedge, claw, tooth or friction clutch.
  • the second transmission clutch has at least two transmission elements which can be connected to one another in a frictional and / or form-fitting manner, the first transmission element being connected in a rotationally fixed manner to the input shaft and the second transmission element being connected in a rotationally fixed manner to the rotor or to the intermediate shaft is.
  • a mechanically simple coupling of the rotor to the input shaft is thereby achieved.
  • the transmission element and / or the second transmission element is mounted so as to be displaceable in the axial direction.
  • at least one transmission element can be switched directly via a control element.
  • Another preferred embodiment provides for the transmission element to be displaced in the axial direction via the intermediate shaft.
  • a controller is assigned to the second transmission clutch for the axial displacement.
  • the transmission unit is designed as a multi-speed manual or automated step transmission or as a double clutch transmission.
  • the drive train can be combined with a conventional multi-step transmission by connecting an electric drive unit according to the invention.
  • the gear unit is designed as a multi-speed automated planetary gear with or without a torque converter.
  • the torque converter is connected between the electric drive unit and the planetary gear.
  • the transmission unit is designed as a continuously variable transmission, such as a thrust link transmission or a bevel gear transmission. It is thereby achieved that the drive train according to the invention can also be combined with pumps or other smaller drives outside the motor vehicle area which use hybrid drives.
  • a torsion damper is provided at least on the output shaft, on the input shaft or on the intermediate shaft.
  • a method according to the invention for operating a drive train is characterized in that a maximum of one electric drive unit is integrated in the entire drive train, which is operated as a motor or as a generator. It is thereby achieved that the method for operating a drive train for a hybrid engine is considerably simplified and the efficiency of the entire system is increased. The losses that would be generated by a second electric drive unit and by other necessary transmission elements are avoided.
  • the method for operating the drive train is simplified in that the number of switchable transmission members and the control of a second electric drive unit are eliminated.
  • the method for operating the drive train can be designed according to the invention in such a way that the internal combustion engine drives the vehicle conventionally without an electric drive unit.
  • the electric drive unit provides a pure drive.
  • the inventive design of the first transmission clutch as a force-locking element enables this procedure for operating the drive train.
  • both transmission clutches are closed.
  • the electric drive unit acts as a motor. Torque is transmitted from the internal combustion engine and from the electric drive unit to the gear unit.
  • the electric drive unit acts as a generator.
  • a torque is transmitted from the gear unit to the input shaft
  • the electric drive unit acts as a generator.
  • Such a process situation arises, for example, when the motor vehicle descends.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a drive train with a manual transmission
  • Fig. 3 is an alternative to the manual transmission continuously variable belt transmission with torque converter.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a drive train 6 according to the invention.
  • the drive train 6 is formed by arranging an internal combustion engine 1, an electric drive unit 2 and a gear unit 3 at least functionally one behind the other.
  • the functional arrangement relates to the course of the transmission of a torque.
  • the functional arrangement one behind the other is not in contradiction to a structural or installation space arrangement of the drive train 6, in which the individual components are not arranged one behind the other in the axial direction.
  • the drive train 6 is shown in simplified form.
  • the individual links of the drive train 6 are arranged one behind the other in the axial direction.
  • the electric drive unit 2 and then the transmission unit 3 connect to the internal combustion engine 1.
  • the drive train 6 is connected to two wheel axles 9, 9 'via a drive shaft 7 connected to the gear unit 3 and a differential gear 8.
  • a wheel 10, 10 ' connects to the wheel axles 9, 9'.
  • the internal combustion engine 1 has an output shaft 1.1, via which the torque of the internal combustion engine 1 is transmitted to a first transmission clutch 4.
  • a piston internal combustion engine with a crankshaft is provided as the internal combustion engine 1 and is simultaneously designed as an output shaft 1.1.
  • the first transmission clutch 4 is designed as an automated motor vehicle clutch, as can be used for hybrid drives.
  • the first transmission clutch 4 has a first clutch element 4a and a second clutch element 4b.
  • the coupling elements 4a, 4b act purely non-positively.
  • the first coupling element 4a is connected to the output shaft 1.1 of the internal combustion engine 1.
  • the second coupling element 4b is connected to an input shaft 3.1 of the gear unit 3.
  • a release bearing of the motor vehicle clutch is not shown for the sake of clarity.
  • the input shaft 3.1 rotates about an axis of rotation 3.2 which is identical to the axis of rotation of the crankshaft 1.1.
  • a second transmission clutch 5 is provided, which is designed as a switchable tooth clutch and is only indicated schematically.
  • a rotor 2.2 of the electric drive unit 2 which is surrounded by a stator 2.1, is arranged coaxially to the input shaft 3.1.
  • the city Tor 2.1 is fixed relative to the movement of the input shaft 3.1 in a gear housing, not shown.
  • the second transmission clutch 5 has a first transmission element 5a and a second transmission element 5b.
  • the first transmission element 5a is connected to the input shaft 3.1.
  • the second transmission element 5b is connected to the rotor 2.2.
  • the second transmission clutch 5 enables the electric drive unit 2 or the rotor 2.2 of the input shaft 3.1 to be switched on.
  • the input shaft 3.1 of the gear unit 3 is functionally inserted after the second transmission clutch 5 into the housing of the gear unit 3 and connected to a first gear member 3.4.
  • the second transmission clutch 5 ensures internal combustion engine operation with or without a coupled electric drive unit 2. This provides an operating method in which the electric drive unit 2 runs in generator mode.
  • the gear unit 3 is designed as a switchable step transmission.
  • the inventive design of a drive train 6 with only one electric drive Unit 2 can also be combined with different gear units 3.
  • FIG. 2 shows a planetary gear with a torque converter 3.5 and a planetary gear set 3.6.
  • the input shaft 3.1 can be connected to an internal combustion engine 1 via a first transmission clutch 4 and to an electric drive unit 2 via a second transmission clutch 5.
  • the transmission unit 3 can be designed as a continuously variable belt transmission with a friction set 3.7, as is indicated schematically in FIG. 3.
  • the stepless belt transmission has a torque converter on the input side corresponding to the planetary transmission according to FIG.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsstrang 6 für einen Hybridantrieb. Ein solcher Antriebsstrang 6 umfasst eine Brennkraftmaschine 1, ein elektrisches Antriebsaggregat 2 und eine Getriebeeinheit 3. Zwischen einer Abtriebswelle 1. 1 der Brennkraftmaschine 1 und einer Eingangswelle 3.1 der Getriebeeinheit 3 ist eine erste Übertragungskupplung 4 angeordnet. Das elektrische Antriebsaggregat 2 ist koaxial zu einer Drehachse 3.2 der Eingangswelle 3.1 angeordnet. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang 6 ist die konstruktive Anbindung des elektrischen Antriebsaggregats 2 vereinfacht und der Systemwirkungsgrad optimiert. Die erste Übertragungskupplung 4 ist als schaltbare kraft- ­oder formschlüssige Übertragungskupplung ausgebildet. Diese überträgt ein Drehmoment von der Abtriebswelle 1.1 auf die Eingangswelle 3.1 und von der Eingangswelle 3.1 auf die Abtriebswelle 1.1. Durch die erste Übertragungskupplung 4 lässt sich die Getriebeeinheit 3 rein elektrisch ohne Anbindung der Brennkraftmaschine 1 antreiben.

Description

ANTRIEBSSTRANG FÜR EINEN HYBRIDANTRIEB
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für einen Hybridantrieb mit einer Brennkraftmaschine, einem elektrischen Antriebsaggregat und einer Getriebeeinheit, bei welchem zwischen einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und einer Eingangswelle der Getriebeeinheit eine erste Übertragungs- kupplung angeordnet ist, wobei das elektrische Antriebsaggregat koaxial zu einer Drehachse der Eingangswelle angeordnet ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.
Es ist bereits ein Antriebsstrang für einen Hybridantrieb mit einer Brennkraftmaschine, zwei elektrischen Antriebsaggregaten und einer Getriebeeinheit aus der DE 196 06 771 C2 bekannt . Die sogenannte Elektromaschine ist über einen Freilauf mit der Brennkraftmaschine verbunden. Die Getriebeeinheit ist als Überlagerungs- beziehungsweise Summierungsplanetengetriebe ausgebildet. Die zwei Elektromaschinen wirken als Generator oder Motor und sind über eine Steuerung elektrisch miteinander und mit einem elektrischen Energiespeicher verbunden. Eine Elektromaschine steht mit einer Reaktionswelle des Überlagerungsgetriebes in Verbindung. Die andere Elektromaschine gibt im Motorbetrieb eine Zusatzleistung ab und steht im Generatorbetrieb mit den übrigen Wellen des Überlagerungs- getriebes in Antriebsverbindung. Die mit den Elektromaschinen in Verbindung stehenden Wellen sind mittels einer ansteuerbaren Überbrückungskupplung derart drehfest verbindbar, dass die beiden Elektromaschinen über das verblockte Überlagerungsgetriebe einen gemeinsamen Antriebsmotor oder einen gemeinsamen Generator bilden. Die Reaktionswelle ist über ein zweistufiges Übersetzungsgetriebe mit dem Überlagerungsgetriebe verbunden. Das Überlagerungsgetriebe umfasst ein als Planetengetriebe ausgebildetes erstes und zweites Überlage- rungsgetriebe . Das Hohlrad des ersten Überlagerungsgetriebes ist über das Übersetzungsgetriebe und eine erste Schaltkupplung mit der Elektromaschine verbunden. Der Steg des ersten und zweiten Überlagerungsgetriebes ist mit der Antriebswelle drehfest verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für einen Hybridmotor derart auszubilden und anzuordnen, dass die konstruktive Anbindung des elektrischen Antriebsaggregats vereinfacht und der Systemwirkungsgrad erhöht wird.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die erste Ubertragungskupplung als schaltbare kraft- oder formschlüssige Ubertragungskupplung ausgebildet ist und über die erste Ubertragungskupplung ein Drehmoment von der Abtriebs- welle auf die Eingangswelle und von der Eingangswelle auf die Abtriebswelle übertragbar ist.
Hierdurch wird erreicht, dass der Antriebsstrang, mit nur einem elektrischen Antriebsaggregat ausgestattet, alle notwendigen Anforderungen hinsichtlich des Betriebs eines Hybridmotors erfüllt . Die Übertragung des Drehmoments in beide Richtungen ermöglicht, das elektrische Antriebsaggregat sowohl als Motor als auch als Generator einzusetzen.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass die erste Ubertragungskupplung als schalt- oder trennbare Kupplung mit einer oder mehreren Scheiben wie beispielsweise eine automatisierte Kraftwagenkupplung ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass der Antriebsstrang auch bei geöffneter erster Übertragungs- kupplung ohne die Anbindung der Brennkraftmaschine einsetzbar ist, wenn der Antrieb rein elektrisch erfolgt. Die Integration eines elektrischen Antriebsaggregats lässt sich somit mit Hilfe von konventionellen Kupplungsteilen erreichen. Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass die erste Ubertragungskupplung zumindest zwei reib- und/oder formschlüssig miteinander verbindbare Kupplungselemente aufweist, wobei das erste Kupplungselement mit der Abtriebswelle oder einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und das zweite Kupplungselement mit der Eingangswelle der Getriebeeinheit verbunden ist. Dadurch wird erreicht, dass die Anbindung des elektrischen Antriebsaggregats funktionell direkt nach der Brennkraftmaschine und vor der Getriebeeinheit erfolgt.
Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Rotor koaxial zur Eingangswelle dreh- und/oder in axialer Richtung verschiebbar auf einer Zwischenwelle gelagert ist. Dadurch wird erreicht, dass der Rotor beziehungsweise die Zwischenwelle vom Antriebsstrang getrennt werden kann. Bei rein verbrennungsmotorischem Betrieb des Antriebsstrangs wird die Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Getriebeeinheit nicht durch das elektrische Antriebsaggregat beeinflusst .
Hierzu ist es vorteilhaft, dass zwischen dem Rotor und der Eingangswelle eine zweite Ubertragungskupplung vorgesehen ist, die form- und/oder kraftschlüssig wirkt. Mit Hilfe der zweiten Ubertragungskupplung wird das elektrische Antriebsaggregat zu- und abgeschaltet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass die zweite Ubertragungskupplung als schaltbare Kupplung wie beispielsweise eine Keil-, Klauen-, Zahn- oder Reibungskupplung ausgebildet ist.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass die zweite Ubertragungskupplung zumindest zwei reib- und/oder formschlüssig miteinander verbindbare Übertragungs- elemente aufweist, wobei das erste Übertragungselement drehfest mit der Eingangswelle und das zweite Übertragungselement drehfest mit dem Rotor oder mit der Zwischenwelle verbunden ist. Dadurch wird eine mechanisch einfache Kopplung des Rotors mit der Eingangswelle erreicht.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass das Übertragungselement und/oder das zweite Übertragungselement in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist. Zumindest ein Übertragungselement ist hierzu unmittelbar über ein Steuerelement schaltbar. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, das Übertragungselement über die Zwischenwelle in axialer Richtung zu verschieben. Für die axiale Verschiebung ist der zweiten Ü- bertragungskupplung eine Steuerung zugeordnet .
Vorteilhaft ist es ferner, dass die Getriebeeinheit als ein mehrgängiges manuelles oder automatisiertes Stufengetriebe oder als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist. Der Antriebsstrang lässt sich durch die erfindungsgemäße Anbindung eines elektrischen Antriebsaggregats mit einem konventionellen Stufengetriebe kombinieren.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Getriebeeinheit als mehrgängiges automatisiertes Planetengetriebe mit oder ohne Drehmomentenwandler ausgebildet ist. Der Drehmomentenwandler ist hierzu zwischen das elektrische Antriebsaggregat und das Planetengetriebe geschaltet.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Getriebeeinheit als stufenloses Getriebe wie beispielsweise ein Schubgliedergetriebe oder ein Kegelradgetriebe ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass sich der erfindungsgemäße Antriebsstrang auch mit Pumpen oder sonstigen kleineren Antrieben außerhalb des Kraftfahrzeugbereichs kombinieren lässt, die Hybridantriebe einsetzen.
Je nach Anwendungsbereich ist es vorteilhaft, dass zumindest auf der Abtriebswelle, auf der Eingangswelle oder auf der Zwischenwelle ein Torsionsdämpfer vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, dass gerade bei geringen Schwungmassen die Spitzenbelastungen reduziert werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Antriebs- Strangs ist dadurch gekennzeichnet, dass im gesamten Antriebsstrang maximal ein elektrisches Antriebsaggregat integriert ist, das als Motor oder als Generator betrieben wird. Dadurch wird erreicht, dass das Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs für einen Hybridmotor wesentlich vereinfacht und der Wirkungsgrad des gesamten Systems vergrößert wird. Die Verluste, die durch ein zweites elektrisches Antriebsaggregat und durch weitere notwendige Getriebeglieder erzeugt würden, werden vermieden. Das Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs wird dadurch vereinfacht, dass die Anzahl von schaltbaren Getriebegliedern und die Steuerung eines zweiten elektrischen Antriebsaggregats entfällt.
Besonders vorteilhaft für das Verfahren ist es, dass während des Fahrbetriebs nach Maßgabe von Betriebsbedingungen des Antriebsstrangs in Teilbetriebsbereichen ein reiner Antrieb durch die Brennkraftmaschine erfolgt. Auch mit nur einem e- lektrischen Antriebsaggregat lässt sich das Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs erfindungsgemäß derart gestalten, dass die Brennkraftmaschine konventionell ohne elektrisches Antriebsaggregat das Fahrzeug antreibt .
Zusätzlich ist es vorteilhaft, dass während des Fahrbetriebs nach Maßgabe von Betriebsbedingungen des .Antriebsstrangs in Teilbetriebsbereichen ein reiner Antrieb durch das elektrische Antriebsaggregat erfolgt. Die erfindungsgemäße Ausbildung der ersten Ubertragungskupplung als kraftschlüssiges E- lement ermöglicht diese Verfahrensweise zum Betreiben des Antriebsstrangs .
In Kombination ist es vorteilhaft, dass während des Fahrbetriebs nach Maßgabe von Betriebsbedingungen des Antriebsstrangs in Teilbetriebsbereichen ein Antrieb über die Brenn- kraftmaschine und gleichzeitig ein Antrieb über das elektrische Antriebsaggregat erfolgt. Hierzu sind beide Übertragungskupplungen geschlossen. Das elektrische Antriebsaggregat wirkt als Motor. Von der Brennkraftmaschine und von dem e- lektrischen Antriebsaggregat wird ein Drehmoment auf die Getriebeeinheit übertragen.
Für den Fall, dass ein Drehmoment von der Getriebeeinheit auf die Eingangswelle übertragen wird, wirkt das elektrische Antriebsaggregat als Generator. Eine solche Verfahrenssituation ergibt sich beispielsweise bei Talfahrt des Kraftfahrzeugs.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs mit einem Schaltgetriebe,
Fig. 2 ein alternativ zum Schaltgetriebe einsetzbares Planetengetriebe mit Drehmomentenwandler,
Fig. 3 ein alternativ zum Schaltgetriebe einsetzbares stufenloses Riemengetriebe mit Drehmomentenwandler.
In Figur 1 ist ein schematischer Aufbau eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 6 dargestellt. Der Antriebsstrang 6 wird durch das zumindest funktioneile Hintereinander-Anordnen einer Brennkraftmaschine 1, eines elektrischen Antriebsaggregats 2 und einer Getriebeeinheit 3 gebildet. Die funktionelle Anordnung bezieht sich auf den Verlauf der Übertragung eines Drehmoments. Das funktionelle Hintereinander-Anordnen steht nicht im Widerspruch zu einer konstruktiven beziehungsweise bauraumseitigen Anordnung des Antriebsstrangs 6, bei der die einzelnen Komponenten nicht in axialer Richtung hintereinander angeordnet sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Antriebsstrang 6 vereinfacht dargestellt. Die einzelnen Glieder des Antriebsstrangs 6 sind in axialer Richtung hintereinander angeordnet. An die Brennkraftmaschine 1 schließt das elektrische Antriebsaggregat 2 und danach die Getriebeeinheit 3 an. Der Antriebsstrang 6 ist über eine an der Getriebeeinheit 3 angeschlossene Antriebswelle 7 und ein Differentialgetriebe 8 mit zwei Radachsen 9, 9' verbunden. An die Radachsen 9, 9' schließt jeweils ein Rad 10, 10' an.
Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Abtriebswelle 1.1 auf, über die das Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 auf eine erste Ubertragungskupplung 4 übertragen wird. Als Brennkraftmaschine 1 ist ein Kolbenverbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle vorgesehen, die gleichzeitig als Abtriebswelle 1.1 ausgebildet ist.
Die erste Ubertragungskupplung 4 ist als automatisierte Kraftwagenkupplung ausgebildet, wie sie für Hybridantriebe einsetzbar ist. Die erste Ubertragungskupplung 4 weist ein erstes Kupplungselement 4a und ein zweites Kupplungselement 4b auf. Die Kupplungselemente 4a, 4b wirken rein kraftschlüssig. Das erste Kupplungselement 4a ist mit der Abtriebswelle 1.1 der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Das zweite Kupplungselement 4b ist mit einer Eingangswelle 3.1 der Getriebeeinheit 3 verbunden. Ein Ausrücklager der Kraftwagenkupplung ist der Übersicht wegen nicht dargestellt.
Die Eingangswelle 3.1 rotiert um eine Drehachse 3.2, die i- dentisch mit der Drehachse der Kurbelwelle 1.1 ist. Auf der Eingangswelle 3.1 ist eine zweite Ubertragungskupplung 5 vorgesehen, die als schaltbare Zahnkupplung ausgebildet und nur schematisch angedeutet ist. Ferner ist koaxial zur Eingangswelle 3.1 ein Rotor 2.2 des elektrischen Antriebsaggregats 2 angeordnet, der von einem Stator 2.1 umgeben ist. Der Sta- tor 2.1 ist relativ zur Bewegung der Eingangswelle 3.1 ortsfest in einem nicht dargestellten Getriebegehäuse gelagert.
Die zweite Ubertragungskupplung 5 weist ein erstes Übertragungselement 5a und ein zweites Übertragungselement 5b auf . Das erste Übertragungselement 5a ist mit der Eingangswelle 3.1 verbunden. Das zweite Übertragungselement 5b ist mit dem Rotor 2.2 verbunden. Durch die zweite Ubertragungskupplung 5 lässt sich das elektrische Antriebsaggregat 2 beziehungsweise der Rotor 2.2 der Eingangswelle 3.1 zuschalten.
Die Eingangswelle 3.1 der Getriebeeinheit 3 ist funktioneil nach der zweiten Ubertragungskupplung 5 in das Gehäuse der Getriebeeinheit 3 eingeführt und mit einem ersten Getriebeglied 3.4 verbunden.
Die erfindungsgemäße Kombination einer ersten Übertragungs- kupplung 4 zwischen der Abtriebswelle 1.1 und der Eingangswelle 3.1 mit einer schaltbaren zweiten Ubertragungskupplung 5 zwischen der Eingangswelle 3.1 und dem elektrischen Antriebsaggregat 2 gewährleistet mehrere Betriebsverfahren des Antriebsstrangs 6. Neben einem rein elektrischen Antrieb bei abgekoppelter Brennkraftmaschine 1 ist auch ein rein verbrennungsmotorischer Betrieb einstellbar. Als elektrisches Antriebsaggregat 2 ist eine Vielzahl bekannter Elektromotoren wie beispielsweise ein Asynchronmotor einsetzbar.
Die zweite Ubertragungskupplung 5 gewährleistet den verbrennungsmotorischen Betrieb mit oder ohne angekoppeltem elektrischem Antriebsaggregat 2. Dadurch wird ein Betriebsverfahren bereitgestellt, bei dem das elektrische Antriebsaggregat 2 im Generatorbetrieb läuft.
Gemäß Figur 1 ist die Getriebeeinheit 3 als schaltbares Stufengetriebe ausgebildet. Die erfindungsgemäße Ausbildung eines Antriebsstrangs 6 mit nur einem elektrischen Antriebs- aggregat 2 lässt sich aber auch mit verschiedenen Getriebeeinheiten 3 kombinieren.
In Figur 2 ist ein Planetengetriebe mit einem Drehmomentenwandler 3.5 und einem Planetensatz 3.6 dargestellt. Die Eingangswelle 3.1 kann entsprechend Figur 1 über eine erste Ü- bertragungskupplung 4 mit einer Brennkraftmaschine 1 und über eine zweite Ubertragungskupplung 5 mit einem elektrischen Antriebsaggregat 2 in Verbindung gebracht werden.
Ebenso kann die Getriebeeinheit 3 als stufenloses Riemengetriebe mit einem Reibsatz 3.7 ausgebildet sein, wie es in Figur 3 andeutungsweise schematisch dargestellt ist. Das stufenlose Riemengetriebe weist eingangsseitig entsprechend dem Planetengetriebe nach Figur 2 einen Drehmomentenwandler auf.
Bezugszeichenliste
1 Brennkraftmaschine
1.1 Abtriebswelle, Kurbelwelle
2 elektrisches Antriebsaggregat
2.1 Stator
2.2 Rotor
3 Getriebeeinheit 3.1 Eingangswelle
3.2 Drehachse
3.3 Zwischenwelle
3.4 Getriebeglied
3.5 Drehmomentenwandler
3.6 Planetensatz
3.7 Reibsatz
4 erste Ubertragungskupplung 4a erstes Kupplungselement
4b zweites Kupplungselement
5 zweite Ubertragungskupplung 5a Übertragungselement
5b zweites Übertragungselement
6 Antriebsstrang
7 Antriebswelle
8 Differentialgetriebe
9 Antriebsachse, Radachse 9' Antriebsachse, Radachse
10 Rad

Claims

Patentansprüche
Antriebsstrang (6) für einen Hybridantrieb mit einer Brennkraftmaschine (1) , einem elektrischen Antriebsaggregat (2) und einer Getriebeeinheit (3) , bei welchem zwischen einer Abtriebswelle (1.1) der Brennkraftmaschine (1) und einer Eingangswelle (3.1) der Getriebeeinheit (3) eine erste Ubertragungskupplung (4) angeordnet ist, wobei das elektrische Antriebsaggregat (2) koaxial zu einer Drehachse (3.
2) der Eingangswelle (3.1) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Ubertragungskupplung (4) als schaltbare kraft- oder formschlüssige Ubertragungskupplung ausgebildet ist und über die erste Ubertragungskupplung (4) ein Drehmoment von der Abtriebswelle (1.1) auf die Eingangswelle (3.1) und von der Eingangswelle (3.1) auf die Abtriebswelle (1.1) übertragbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Ubertragungskupplung (4) als schalt- oder trennbare Kupplung mit einer oder mehreren Scheiben wie beispielsweise eine automatisierte Kraftwagenkupplung ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die erste Ubertragungskupplung (4) zumindest zwei reib- und/oder formschlüssig miteinander verbindbare Kupplungselemente (4a, 4b) aufweist, wobei das erste Kupplungselement (4a) mit der Abtriebswelle (1.1) oder einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (1) und das zweite Kupplungselement (4b) mit der Eingangswelle (3.1) der Getriebeeinheit (3) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Rotor (2.2) koaxial zur Eingangswelle (3.1) dreh- und/oder in axialer Richtung verschiebbar auf einer Zwischenwelle (3.3) gelagert ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem Rotor (2.2) und der Eingangswelle (3.1) eine zweite Ubertragungskupplung (5) vorgesehen ist, die form- und/oder kraftschlüssig wirkt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zweite Ubertragungskupplung (5) als schaltbare Kupplung wie beispielsweise eine Keil-, Klauen-, Zahnoder Reibungskupplung ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zweite Ubertragungskupplung (5) zumindest zwei reib- und/oder formschlüssig miteinander verbindbare Übertragungselemente (5a, 5b) aufweist, wobei das erste Übertragungselement (5a) drehfest mit der Eingangswelle (3.1) und das zweite Übertragungselement (5b) drehfest mit dem Rotor (2.2) oder mit der Zwischenwelle (3.3) verbunden ist .
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Übertragungselement (5a) und/oder das zweite Übertragungselement (5b) in axialer Richtung verschiebbar gelagert ist .
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Getriebeeinheit (3) als ein mehrgängiges manuelles oder automatisiertes Stufengetriebe oder als Doppel - kupplungsgetriebe ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Getriebeeinheit (3) als mehrgängiges automatisiertes Planetengetriebe mit oder ohne Drehmomentenwandler ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Getriebeeinheit (3) als stufenloses Getriebe wie beispielsweise ein Schubgliedergetriebe oder ein Kegelradgetriebe ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest auf der Abtriebswelle (1.1), auf der Eingangswelle (3.1) oder auf der Zwischenwelle (3.3) ein Torsionsdämpfer vorgesehen ist.
13. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass im gesamten Antriebsstrang (6) maximal ein elektrisches Antriebsaggregat (2) integriert ist, das als Motor oder als Generator betrieben wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass während des Fahrbetriebs nach Maßgabe von Betriebsbedingungen des Antriebsstrangs (6) in Teilbetriebsbereichen ein reiner Antrieb durch die Brennkraftmaschine (1) erfolgt .
15. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass während des Fahrbetriebs nach Maßgabe von Betriebsbedingungen des Antriebsstrangs (6) in Teilbetriebsbereichen ein reiner Antrieb durch das elektrische Antriebsaggregat (2) erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass während des Fahrbetriebs nach Maßgabe von Betriebsbedingungen des Antriebsstrangs (6) in Teilbetriebsbereichen ein Antrieb über die Brennkraftmaschine (1) und gleichzeitig ein Antrieb über das elektrische Antriebsaggregat (2) erfolgt.
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