WO2010017786A1 - Antriebsstrang für ein hybridsystem und verfahren zum betreiben eines derartigen antriebsstranges - Google Patents

Antriebsstrang für ein hybridsystem und verfahren zum betreiben eines derartigen antriebsstranges Download PDF

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drive
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Bruno MÜLLER
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Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg
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Definitions

  • the invention relates to a drive train for a hybrid system, comprising a first drive machine and a second drive machine, which can be connected to a transmission separately or jointly via a transmission unit having a converter, in particular in the form of a hydrodynamic component, between the first drive machine and the power transmission unit arranged switchable coupling device for selectively interrupting / implementing the power flow between the first drive machine and the power transmission unit with a pressure medium actuated adjusting device.
  • the invention further relates to a method for operating such a drive train.
  • Hybrid systems for use in vehicles are previously known in a variety of prior art designs. All have in common that in the drive train at least two different drive machines are provided, via which the drive can be either or together, at least one is suitable, in a first mode of operation as a prime mover and in a second mode of operation as a machine for converting the braking energy into a other form of energy for the purpose of intermediate storage and / or act as driving energy for other consumers.
  • the first drive machine is often designed as an internal combustion engine, while the second drive machine is designed as an electric machine, which is suitable to feed the electrical energy in a memory in regenerative operation.
  • Such a hybrid system is shown for example in the document DE 103 10 831 A1 Figure 30.
  • a device for interrupting / realizing the power flow is provided between it and the power transmission unit, which is embodied in the form of a switchable clutch device, which is also referred to as a motor clutch or disconnect clutch.
  • the second drive machine is designed as an electric machine, the rotor is rotatably connected to the power transmission unit.
  • the power transmission unit comprises a hydrodynamic component and a device for at least partially bypassing the power flow via the hydrodynamic component.
  • the downstream transmission which is usually designed as a manual transmission, is characterized by a plurality of fluid-actuated switching elements.
  • a corresponding operating and control means supply system comprising at least one hydraulic circuit system in which the required operating means with the corresponding pressure via a conveyor in the form of a so-called transmission oil pump is promoted.
  • the transmission oil pump is preferably connected in a rotationally fixed manner directly to the input of the power transmission unit. This coupling allows a drive in the different modes of the drive train.
  • the emergency operation is characterized by the drive via the first drive machine, which is started via its own starter.
  • a major disadvantage of such a system is that the known hydraulic systems used for this can idle in the state of the vehicle, especially at standstill one or both prime movers, for example, even during a brief stoppage due to the lack of drive the transmission oil pump, since no maintenance of the circuit on the Transmission oil pump is due to the lack of drive and the system located in the system resources is passed through the respective return back to the resource supply.
  • the transmission oil pump When starting again, for example when pressing a Accelerators would then first the hydraulic supply and thus the transmission oil pump must be driven, which in turn must provide sufficient pressure and volume, so that the required actuating devices to be actuated acted and the hydrodynamic component is filled.
  • the coupling device in the unpressurized state open, the emergency running properties are no longer guaranteed. Even if the internal combustion engine is started via an additional starter, no oil pressure can be built up in the gearbox, since the "unpressurised” clutch device can not be closed to drive the oil pump, however, in contrast to this, if a clutch device is used which is closed in an unpressurized state, In emergency operation, the transmission oil pump is immediately driven and the system behaves like that of a conventional automatic transmission, but a significant disadvantage is the construction effort required to adapt the clutch, however, in the "electric drive” condition, the clutch on the engine side must be fully open is to prevent tow losses. However, in these operating areas and also in the state, however, in most cases the required minimum pressure for opening the coupling is not available.
  • the invention is therefore the object of developing a drive train for a hybrid system of the type mentioned in such a way that this is suitable to avoid the disadvantages mentioned above, free of an additional pump in addition to the already existing and required gear oil pump.
  • the system should also allow the corresponding emergency running properties, especially if the engine is started by its own starter. - A -
  • a drive train according to the invention for a hybrid system comprising a first drive machine and a second drive machine, which are separately or together via a, at least one converter, in particular in the form of a hydrodynamic component having force transmission unit connected to a transmission and one between the first drive machine and the power transmission unit arranged switchable coupling device for selectively interrupting / implementing the power flow between the first drive machine and the power transmission unit with a pressure medium actuated adjusting device, comprising at least one piston element, characterized in that means for transmitting a predefined minimum torque at least before the establishment of the required actuating pressure of the actuating device of the switchable coupling device are provided between the first drive machine and the power transmission unit.
  • the input of the power transmission unit is usually connected to the second drive machine and a conveyor for operating and control media of a Lacffensmakerss- and leadership system.
  • the means for transmitting a predefined minimum torque are designed and dimensioned in such a way that they are suitable for driving at least the conveyor and optionally the second drive machine.
  • the funds are designed to a transmittable minimum torque in the range of 3 to 80 Nm, preferably 3 to 30 Nm, most preferably 3 to 20 Nm.
  • these comprise a device for generating a predefined minimum preload on at least part of the elements which can be brought into operative connection with one another, in particular when designed as a frictionally engaged coupling on the friction-surface-carrying and / or frictional surface-forming elements.
  • the device for generating a predefined minimum preload is arranged and designed according to a first embodiment such that the force exerted by the preload on the engageable together elements of the individual coupling parts of the switchable coupling device force in the same direction as the actuating force on the actuator for closing the switchable Due to the series connection of the action of the device for generating a preload and the switchable coupling device, the adjusting device of the switchable coupling device can be actuated to close with a relatively small actuating force.
  • the device for generating a predefined minimum preload comprises for this purpose at least one biasing element, in particular a spring device - depending on the arrangement and assignment to the actuator at least one disc spring device or a compression or tension spring device - which preferably acts directly on the actuating device of the switchable coupling device.
  • the biasing element is preferably arranged between the adjusting device of the switchable coupling device and the second coupling part or the connection of the second coupling part with the input of the power transmission unit, the input of the power transmission device or an element rotatably connected thereto, in particular a housing.
  • the means for generating a predefined spatialvorlast is arranged and designed such that the force exerted by the preload force is opposite to the direction of the actuating force on the adjusting device for closing the switchable coupling device aligned.
  • the actuator is in transmitting the minimum torque in the deactivated position and must also overcome the minimum preload to close the switchable coupling device.
  • the power transmission unit can be designed in various ways. This preferably comprises a converter in the form of a hydrodynamic component and a further switchable coupling device for bypassing the flow of force through the hydrodynamic component, wherein this is assigned a Radioffenerss- and leadership system.
  • the Radioffeners- and leadership system comprises at least one inlet with in this integrated conveyor, in particular transmission oil pump, a return line and conduits and channels for guiding the operating medium via the power transmission unit between at least two terminals, which are selectively connectable at least each with the flow or the inlet, wherein a first connection to the working space of the hydrodynamic component and a second connection to the interior, in particular a gap between adjusting device of the further switchable coupling device and the housing is connected.
  • connection to the pressure chamber acted upon by pressure medium of the actuating device of the switchable clutch for selectively interrupting / implementing the power flow between the first drive machine and the power transmission unit with the inlet of the Medffenerss- and guide system to the power transmission unit connectable. This ensures that with increasing pressure in the system this is also applied to the switchable coupling device and this is closed quickly.
  • valve devices The constructive implementation takes place in the simplest case via valve devices.
  • a valve device with at least two switching positions for at least selective coupling of pressure medium acted upon pressure chamber of the actuating device of the switchable clutch device for selectively interrupting / implementing the power flow between the first drive machine and the power transmission unit with the supply of Lacffenerss- and leadership system of the power transmission unit or a discharge line or a container provided.
  • At least one further valve device is provided with at least two switching positions for at least selective coupling of the individual terminals of the power transmission unit with the return or the inlet to ensure different flow directions of the power transmission unit and a cooling circuit.
  • At least one pressure limiting device in particular a pressure limiting valve, is provided in the return line of the operating medium supply and guiding system.
  • the clutch environment of the switchable clutch device for selectively interrupting / implementing the power flow between the first drive machine and the power transmission unit with the return of the power transmission unit associated Gasffenerss- and guide system may be connected or have a separate return, in which then also a pressure limiting device is provided.
  • the arranged in the return of the Radioffeners- and leadership system or the return from the clutch formed by the interior of the switchable clutch device arranged pressure relief devices, in particular pressure relief valves are designed such that the minimum pressure in the interior in the unloaded state of the adjusting device of the switchable coupling device associated pressure chamber applied
  • the minimum load of the device for generating a predefined minimum load is compensated in order to generate no additional drag torque via the shiftable clutch device, in particular in the operating mode "electric driving.”
  • the power transmission unit and the switchable clutch device are fluidically with each other, in particular connected via a diaphragm.
  • the arrangement of the pressure limiting devices can be carried out in dependence on the leadership of the return line and the arrangement of this coupled container at any point in the drive train, for example in a hub, within the power transmission unit or a transmission input shaft.
  • the solution according to the invention is particularly suitable for use in hybrid systems whose first drive machine is formed by an internal combustion engine and whose second drive machine is formed by an electric motor which can be operated both mechanically and generically.
  • Other drive concepts for realizing the first and / or second drive machine are also conceivable.
  • FIG. 1a illustrates in a schematic simplified representation of a drive train of a hybrid system with inventive design of the switchable hitch be device
  • FIG. 1b shows a constructive embodiment in a section of an axial section of a drive train of a hybrid system
  • FIGS. 2a to 2d illustrate in a schematic simplified representation of the connection of a Radio Frequency Division Multiple Access (RFMA) system to the power transmission unit and the switchable coupling device and the fluid guide within this in different modes of operation in a first embodiment
  • Figures 3a to 3d illustrate in a schematic simplified representation of the connection of a Radioffenerss- and leadership system to the power transmission unit and the switchable coupling device and the fluid guide within this in different modes of operation in a second embodiment.
  • FIG. 1a shows, in a schematically simplified representation, the basic structure of a drive train 1 designed according to the invention for a hybrid system 2 for use in vehicles
  • FIG. 1b shows a structural design in a section of an axial section.
  • the drive train 1 comprises at least one first drive machine 3, which is preferably designed in the form of an internal combustion engine 4, in particular a diesel engine, and a further second drive machine 5, which is designed as an electric machine 6 that can be operated at least as a motor and / or generator.
  • the hydrodynamic component 10 is designed in a particularly advantageous manner as a hydrodynamic speed / torque converter 11. This serves for the simultaneous conversion of speed and torque in a predefinable relationship to each other.
  • the hydrodynamic speed / torque converter 11 comprises at least one primary wheel P acting as a pump wheel in the power flow from one of the drive machines 3, 5 to the transmission 8, and a secondary wheel functioning as a turbine wheel T, and also at least one reaction member in the form of a stator L, which may be stationary or rotatably mounted.
  • the hydrodynamic component 10 as a hydrodynamic coupling as well. In this case, this comprises at least one acting as a pump impeller primary wheel P and acting as a turbine wheel T secondary wheel.
  • the hydrodynamic coupling is free of a stator and serves only the speed conversion with unchanged transmitted torque.
  • the power transmission unit 9 further comprises a switchable coupling device 12 for bypassing the hydrodynamic component 10 in the power flow to allow use of the power transmission via the hydrodynamic speed / torque converter 11 only in the areas of high efficiency and in the uneconomic areas to bridge this.
  • switchable coupling devices 12 are formed in the form of frictional clutches, preferably in the form of multi-plate clutches.
  • the hydrodynamic component 10 and the switchable clutch device 12 each form a power branch and are arranged between the input E and the output AW of the power transmission unit 9.
  • the power flow can be done either alone via a power branch or at the same time in power split over both power branches.
  • the output AW of the power transmission unit 9 is preceded by a device for damping vibrations T2.
  • the power flow can either be guided in each case by one of the drive machines 3 or 5 via the power transmission unit 9 to the transmission 8 or via both together by the two drive machines 3 and 5 are operated in parallel.
  • a device for selective interruption / realization the power flow between the engine 3 and power transmission unit 9 is provided, which is preferably designed in the form of a switchable coupling device 13, in a particularly advantageous manner in the form of a frictional coupling device.
  • the coupling device 13 is also referred to as engine clutch.
  • This comprises at least a first, at least indirectly, ie directly or via further transmission elements, here a device for damping vibrations T1 connected to the first drive machine coupling part 13E and a second coupling part 13A, which is connected to the input E of the power transmission unit 9 or forms wherein the individual coupling parts 13E, 13A are at least indirectly engageable with each other in operative connection.
  • At least indirectly in this context means that the coupling is direct or can be done via other transmission elements.
  • the individual coupling parts 13E and 13A comprise at least one friction-surface-carrying and / or frictional-surface-forming element in the case of a design as a frictionally engaged clutch in lamellar construction.
  • the friction surfaces are formed directly on the individual disks or else on an additional covering or coating provided thereon.
  • the operative connection is generated via an adjusting device 14, which preferably comprises at least one piston element 18.
  • the adjusting device 14 serves to actuate the coupling device 13 and is characterized by at least two basic functional positions "open” and "closed".
  • the transmission 8 generally comprises adjusting devices, in particular in the form of switching elements for activating / deactivating gear stages. These and the hydrodynamic component 10 are supplied with the corresponding operating and control media, in particular oil via a Radioffenerss- and / or guide system 19, which is not shown here in detail.
  • a transmission oil pump 16 is provided, which is coupled to the input E of the power transmission unit 9.
  • the shiftable clutch device 13 In the basic operating position "open" of the shiftable clutch device 13, in which the drive train is separated from the first drive machine 3, the shiftable clutch device 13 is not actuated, so that the hydraulic system can be idled when the vehicle is held and the drive machine 3 decoupled In this state, the operating medium supply and guide system 19 must remain filled with low pressure In order to immediately provide the required pressure for the hydrodynamic component 10 and the adjusting devices of the shifting elements of the transmission 8 and the shiftable clutch device 13 when closing it, the transmission oil pump must This is inventively by means 17 for transmitting a minimum torque between the engine 3 and input E of the power transmission unit 9 at least before the establishment of the required operating pressure of the actuator 14 d he switchable coupling device 13 realized.
  • This may be a separate device, in particular a towing clutch, which transmits only a predefined minimum torque that is suitable, the transmission oil pump 16, the input of the power transmission unit 9 and the coupled therewith rotor 6.1 of the electric machine 6 and the impeller P. drive.
  • the already existing switchable coupling device 13 is used for this purpose, wherein the minimum torque is transmitted via at least part of the friction-surface-carrying and / or frictional-surface-forming elements of the individual coupling parts 13E and 13A.
  • the means 17 comprise for this purpose a device 20 for generating tion of a predefined disturbingvorlast F min on at least a portion of the engageable with each other in operative connection elements of the switchable coupling device 13 for transmitting a predefined minimum torque.
  • the application of the individual friction surface-supporting and / or frictional surface-forming elements of the individual coupling parts 13E and 13A takes place via the adjusting device 14, which is acted upon by a minimum actuation force required to generate the minimum preload.
  • the device 20 comprises in the simplest case biasing elements 21, in particular in the form of spring units 22, most preferably in the form of a single plate spring, which integrates with bias between the piston member 18 and a connecting element, a biasing force on the piston member 18 and thus the two coupling parts 13E and FIG. 13A shows, as shown in FIG.
  • the biasing member 21 is effective in the radial direction in the region of the radially inner extension of the piston member 18 and is based on a at least indirectly connected to the second coupling part 13A or the input E of the power transmission unit 9 element, here a clutch hub 25, the rotationally fixed is connected to the input E in the form of a bell housing 26.
  • the bell housing 26 is rotatably connected to the impeller shell of the pump impeller P and surrounds the switchable coupling device 12 in the radial and axial directions to form an interior 27 within the power transmission unit 9, which is bounded by the outer periphery of the hydrodynamic component 10 and the inner circumference of the bell housing 26.
  • the bell housing 26 is rotatably connected to the housing 24 of the switchable coupling device 13. It is also conceivable to form the housing bell 26 in one piece for enclosing both the power transmission unit 9 and the switchable clutch device 13. In this case, however, an axially extending pressure chamber limiting wall between switchable coupling device 13 and power transmission unit 9 is to be provided in the axial direction.
  • the housing 24 of the switchable coupling device 13 defines an interior space 28 defining the clutch environment.
  • the adjusting device 14 of the switchable coupling device 13 comprises the piston element 18, which can be actuated via a pressurizable medium 23 pressure chamber.
  • Pressure chamber 23 is formed directly from the piston member 18, in particular its facing away from the switchable coupling device 13 end face and the second coupling part 13A or a rotatably connected thereto element, in particular the input E of the power transmission unit 9, wherein the housing 24 of the switchable coupling device 13 with this rotatably connected.
  • the piston member 18 is pressure-tightly guided on the second coupling part 13E or the input E of the power transmission unit 9 or a member rotatably connected thereto.
  • the drive shaft of the first drive machine 3 in particular the motor drive shaft and the transmission input shaft 15 and arranged therebetween combined power transmission and drive unit 30 of switchable coupling device 13 and power transmission unit 9.
  • the second drive machine 5 in the form of as a motor and / or generator operable electric machine 6. This is rotatably connected in the illustrated case with the input E of the power transmission unit 9, while, as already stated, the first drive machine 3 with the power transmission unit 9 via a switchable coupling device 13 is rotatably connected or from this can be separated.
  • the drive takes place in each case either alone via one of the drive machines 3, 5 or also in parallel over both.
  • the electric machine 6 is to operate at least as a motor, preferably as a generator.
  • the motor function as a starter generator or the function of a power supply in addition to the first drive machine 3 is given
  • the electric machine is preferably operated as a generator and a Infeed of the converted into electrical energy mechanical energy can be done in an energy storage or a power grid.
  • the power transmission unit 9 includes, as already stated, a hydrodynamic component 10 and a switchable clutch device 12.
  • a hydrodynamic component 10 about the hydrodynamic component can be realized in the open state of the switchable clutch device 12, a first power branch, while with closed switchable Kuppiungs owned 12, the power transmission via a second, preferably mechanical power branch is realized.
  • the switchable coupling device 12 is preferably designed as a frictional clutch. In this case, a parallel power transmission is also possible both via the switchable coupling device 12 and via the hydrodynamic component 10.
  • the switchable coupling device 12 is designed as a synchronously switchable coupling. In the illustrated embodiment, it is possible to assemble the individual components in the form of pre-assembled units.
  • the electric machine 6, the power transmission unit 9 and the coupling device 13 may be formed as a combined start-up and power transmission unit 30, which can be integrated between the first drive machine 3 and the load 7 in the power flow.
  • the power transmission unit 9 is designed as a wet-running device due to its operation, in particular due to the hydrodynamic component 10.
  • the device in the form of the switchable coupling device 13 is preferably also designed as a wet clutch device, that is, the components involved in the power transmission are at least during their Operating mode surrounded by an operating fluid, especially oil. This remains even when not activated in these components.
  • the solution according to the invention is particularly suitable in an embodiment of a drive train 1 in the form of a hybrid system 2 with a power transmission unit 9 in two-channel design but also in three-channel construction.
  • the first port A1 is connected to a working chamber A formed by the hydrodynamic component 10, while the second port A2 is formed by a bell housing 26 connected between the outer circumference of the hydrodynamic component 10 and the coupling of the pump impeller P to the input E of the power transmission unit 9 Interspace 29 is connected.
  • the hydrodynamic component 10 is flowed through either centripetal or centrifugal.
  • the resource management takes place virtually via the second port A2 between the individual clutch parts 12A and 12E of the shiftable clutch device 12 generating a corresponding opening pressure for the clutch device 12 to the outer periphery of the hydrodynamic component 10 while filling this and generating a flow circuit in the working space A.
  • the hydrodynamic component is flowed through centrifugally, wherein the pressure on the adjusting device of the switchable clutch device 12 is increased and the switchable clutch device 12 is closed. Both modes of operation can be run both with the first drive machine 3 and the second drive machine 5.
  • the switchable coupling device 13 transmits by the preload a minimum torque and drives the transmission oil pump 16, which in turn promotes higher pressure.
  • the switchable coupling device 12 of the power transmission unit 9 is opened and the power flow takes place via the hydrodynamic power branch.
  • the power supply and guidance system 19 of the power transmission unit 9 comprises lines and channels for guiding the operating means within the power transmission unit 9 between the individual connections A1 and A2 and vice versa and at least one inlet 32, in which the conveyor 16 is arranged and which is connected to a resource supply 31, for example a tank and at least one return 34, which preferably leads into the same tank 35.
  • Means are provided for selectively connecting the individual ports A1 and A2 with one another or in each case one port with the inlet 32 and one port with the return 34.
  • these comprise a valve device V1, which is characterized at least by two switching positions V1 I and V1 II, which can be adjustable stepwise or continuously.
  • the first switching position is characterized by a connection of the port A2 to the inlet 32 and a coupling between the port A1 and the return 34.
  • the second switching position V1 II coupled A2 with the return 34 and A1 with the inlet 32.
  • Within the power transmission unit takes place in the flow direction from the inlet 32 to the return line 34, a connection between the terminals A1 and A2 and vice versa on the working space A, the interior 27 and Gap 29.
  • connection A3 to the pressure chamber 23 is selectively connectable to the pressure of the power transmission unit 9 or a discharge line, in particular a tank 36.
  • a further valve device V2 which has at least two switching positions V2I and V2II, wherein the first switching position V2I is characterized by a connection between the pressure chamber 23 and the inlet 32 and the second switching position V2II by a connection of the terminal A3 with the discharge line or a tank 36.
  • the interior 28 describing the clutch environment is connected to the resource supply and guide system 19 via a further connection A4, the connection to the return 34 being effected.
  • a device for limiting the pressure in particular a pressure-limiting valve DBV1 is provided in the return line 34.
  • the resource supply and guide system 19 in the embodiment shown in Figure 2a is thus coupled to four ports A1 to A4. It is crucial that the pressure chamber 23 of the engine-side shiftable clutch device 13 is preferably connectable via a valve device V2 with the converter supply pressure.
  • the mode of operation in the individual operating modes is reproduced by way of example in FIGS. 2a to 2d on the basis of highly schematic hydraulic diagrams.
  • the structure of the power transmission unit 9 with the hydrodynamic component 10, in particular its working space and the switchable clutch device 12 as well as its associated adjusting device and the associated pressure chamber, which is formed by the intermediate space 29, can be seen in a highly schematic manner.
  • the pressure chamber 23 is coupled to the inlet 32, for example via the position V2I of the valve device V2.
  • the hydrodynamic component 10 is flowed centripetally through, wherein the switchable coupling device 12 is opened and the port A2 are coupled to the inlet 32 and the port A1 to the return 34 via V1 in the position V11.
  • FIG. 2 b illustrates a first basic function state, which corresponds to the normal traction mode when driving via the first drive machine 3.
  • the switchable coupling device 13 in the form of the engine clutch by the preload generated by the device 20 and the pressure from the power transmission unit 9, which act on the actuating device 14 as an actuating force, closed.
  • the power is transmitted via the second power branch, that is, via the switchable coupling device 12, which serves to bridge the hydrodynamic component 10.
  • the switchable clutch device 12 is closed. This is achieved by the pressure achievable in the hydrodynamic converter 11 and the interior 27, which is present at the connection A1 in the second functional position V1 II and which is greater than that at the opposite end side of the actuating device of the switchable coupling device 12.
  • the flow of the hydrodynamic component 10 Centrifugal, that is from the inner diameter in the direction of the outer diameter and of this under the action of actuation of the switchable coupling device 12 back again.
  • the pressurized space 23 of the switchable clutch device 13 is connected to the pressure in the inlet 32 via the valve device V1 in the first switching position V2I and is characterized by this and the preload in the held closed position. At a higher pressure so that the actuation force is increased to the switchable coupling device 10.
  • the first valve device V1 is exemplified as a 4/2-way valve designed.
  • the further, second valve device V2 designed as a 3/2-way valve.
  • a device for limiting the pressure in the return 34 in particular a pressure limiting valve DBV1 is provided.
  • the switchable coupling device 12 for bridging the hydrodynamic component 10 is opened in the operating mode "electric driving with power transmission via the hydrodynamic component 10", while a torque is transmitted via the hydrodynamic component 10, wherein at the same time an external coolant flow via the switchable coupling device 12 while maintaining
  • the first valve device V1 is in its first switching position V11, while the second valve device V2 is located in the second Schait ein V2II, which connects the pressure chamber 23 with a tank 36.
  • the clutch environment is assigned a separate return.
  • the returns 34 and 37 from the Radiomit- teltheses- and guide system 19 of the power transmission unit 9 and the switchable clutch device 13 are preferably formed separately and each provided with a corresponding pressure relief valve DBV1 and DBV2.
  • the individual circuit diagrams are reproduced for the operating modes illustrated in FIGS. 2a to 2d in FIGS. 3a to 3d. These differ in the basic structure only in that the returns 34 and 37 are formed separately for both units and are each separately coupled to a separate or a shared tank. The connections between the pressure chamber 23 and the inlet 32 and the Radioffenflops- and guide system 19 and the power transmission unit 9 are unchanged. The same applies to the mode of operation.
  • the basic structure of the individual valve devices V1 and V2 corresponds to that described in FIGS. 2a to 2d, for which reason the same reference numerals are used for identical elements. LIST OF REFERENCES

Abstract

Ein erfindungsgemäß ausgeführter Antriebsstrang für ein Hybridsystem, umfassend eine erste Antriebsmaschine und eine zweite Antriebsmaschine, die separat oder gemeinsam über eine zumindest eine hydrodynamische Komponente aufweisende Kraftübertragungseinheit mit einem Getriebe verbindbar sind, eine zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit einer druckmittelbetätigbaren Stelleinrichtung, umfassend zumindest ein Kolbenelement, ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes zumindest vor dem Aufbau des erforderlichen Betätigungsdruckes der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit vorgesehen sind.

Description

Antriebsstranq für ein Hvbridsystem und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Antriebsstranges
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridsystem, umfassend eine erste Antriebsmaschine und eine zweite Antriebsmaschine, die separat oder gemeinsam über eine, einen Wandler, insbesondere in Form einer hydrodynamische Komponente aufweisende Kraftübertragungseinheit mit einem Getriebe verbindbar sind, eine zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit einer druckmittelbetätigbaren Stelleinrichtung.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Antriebsstranges.
Hybridsysteme für den Einsatz in Fahrzeugen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Allen gemeinsam ist, dass im Antriebsstrang zumindest zwei unterschiedliche Antriebsmaschinen vorgesehen sind, über die der Antrieb wahlweise oder aber gemeinsam erfolgen kann, wobei zumindest eine geeignet ist, in einer ersten Betriebsweise als Antriebsmaschine und in einer zweiten Betriebsweise als Maschine zur Umwandlung der Bremsenergie in eine andere Energieform zum Zweck der Zwischenspeiche- rung und/oder als Antriebsenergie für weitere Verbraucher zu fungieren. Für den Einsatz in Fahrzeugen ist die erste Antriebsmaschine häufig als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt, während die zweite Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet ist, die geeignet ist, im generatorischen Betrieb die elektrische Energie in einen Speicher einzuspeisen. Ein derartiges Hybridsystem ist beispielsweise in der Druckschrift DE 103 10 831 A1 Figur 30 dargestellt. Dieses offenbart eine Kraftübertragungseinheit, die zwischen zwei Antriebsmaschinen und einem nachgeordneten Verbraucher in Form eines Getriebes angeordnet ist. Zur vollständigen Entkoppelung der ersten Antriebsmaschine vom Antriebsstrang ist zwischen dieser und der Kraftübertragungseinheit eine Einrichtung zur Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses vorgesehen, die in Form einer schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgeführt ist, welche auch als Motorkupplung oder Trennkupplung bezeichnet wird. Die zweite Antriebsmaschine ist als elektrische Maschine ausgebildet, deren Rotor drehfest mit der Kraftübertragungseinheit verbunden ist. Die Kraftübertragungseinheit umfasst eine hydrodynamische Komponente und eine Einrichtung zur zumindest teilweisen Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente. Diese ist vorzugsweise in Form einer reibschlüssigen schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgeführt, welche auch als Überbrückungskupplung bezeichnet wird und im Kraftfluss eine Umgehung der hydrodynamischen Komponente ermög- licht. Das nachgeordnete Getriebe, welches in der Regel als Schaltgetriebe ausgeführt ist, ist durch eine Mehrzahl von druckmittelbetätigten Schaltelementen charakterisiert. Um die Druckmittelversorgung für die Kraftübertragungseinheit und die Schaltelemente des Getriebes zu gewährleisten, ist ein entsprechendes Betriebs- und Steuermittelversorgungssystem vorgesehen, umfassend zumindest ein hydraulisches Kreislaufsystem, in welchem das erforderliche Betriebsmittel mit dem entsprechenden Druck über eine Fördereinrichtung in Form einer so genannten Getriebeölpumpe gefördert wird. Die Getriebeölpumpe ist zur Gewährleistung einer sicheren Funktionsweise vorzugsweise direkt mit dem Eingang der Kraftübertragungseinheit drehfest verbunden. Diese Kopplung ermöglicht einen Antrieb in den unterschiedlichen Betriebsweisen des Antriebsstranges.
Als mögliche Grundbetriebsweisen eines derartigen Antriebsstranges werden im Traktionsbetrieb nachfolgende Betriebsweisen angesehen, welche durch weitere Unterbetriebsweisen modifizierbar sind:
- Fahren, insbesondere motorisches Fahren mit Kraftfluss von der ersten Antriebsmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine über einen ersten und/oder zweiten Leistungszweig der Kraftübertragungseinheit bei geschlossener Einrichtung zur Unterbrechung/ Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit
- Fahren, insbesondere elektrisches Fahren mit Kraftfluss von der zweiten Antriebsmaschine, insbesondere elektrischen Maschine über einen ersten und/oder zweiten Leistungszweig der Kraftübertragungseinheit bei geöffneter/getrennter Einrichtung zur Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit
Der Notlaufbetrieb ist durch den Antrieb über die erste Antriebsmaschine charakterisiert, welche über einen eigenen Anlasser gestartet wird.
Ein wesentlicher Nachteil eines derartigen Systems besteht jedoch darin, dass die dazu verwendeten bekannten Hydrauliksysteme im Stand des Fahrzeuges, insbesondere bei Stillstand einer oder beider Antriebsmaschinen, beispielsweise auch bei kurzzeitigem Stillstand aufgrund des fehlenden Antriebes der Getriebeölpumpe leerlaufen können, da keine Aufrechterhaltung des Kreislaufes über die Getriebeölpumpe aufgrund des fehlenden Antriebes erfolgt und das im System befindliche Betriebsmittel über den jeweiligen Rücklauf zurück zum Betriebsmittelvorrat geführt wird. Beim erneuten Anfahren, beispielsweise bei Betätigung eines Gaspedals müsste dann zuerst die Hydraulikversorgung und damit die Getriebeölpumpe angetrieben werden, welche wiederum ausreichend Druck und Volumen zur Verfügung stellen muss, damit die erforderlichen zu betätigenden Stelleinrichtungen beaufschlagt sowie die hydrodynamische Komponente befüllt wird. Da dies zu erheblichen Verzögerungen in der Reaktion auf die Betätigung des Gaspedals führt, was unter Umständen in einer Vielzahl von Situationen auch ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellt, besteht die Notwendigkeit, dass auch im Stand des Fahrzeuges das Hydrauliksystem des Getriebes mit einem geringem Druck befüllt gehalten werden muss. Die verwendete Getriebeölpumpe muss dabei im Stand insbesondere die Leckagen des Hydrauliksystems abdecken können. Um dies zu gewährleisten, wird im Stand der Technik häufig eine zusätzliche elektrisch angetriebene Ölpumpe verwendet. Alternativ kann die elektrische Maschine des Hybridsystems und die vorhandene Hauptgetriebeölpumpe verwendet werden, was jedoch mit technischen Nachteilen verbunden ist. So bedingt eine zusätzlich vorgesehene und elektrisch angetriebene Ölpumpe einen beachtlichen Mehraufwand. Andererseits ist auch die Nichtanwendung einer derartigen Zusatzpumpe durch eine Vielzahl von Nachteilen geprägt. Ist in einer derartigen Ausführung die Kupplungseinrichtung im drucklosen Zustand offen, sind die Notlaufeigenschaften nicht mehr gewährleistet. Selbst wenn der Verbrennungsmotor über einen zusätzlichen Anlasser gestartet wird, kann kein Öldruck im Getriebe aufgebaut werden, da die „drucklos offene" Kupplungseinrichtung nicht geschlossen werden kann, damit die Ölpumpe angetrieben wird. Wird jedoch im Gegensatz dazu eine im drucklosen Zustand geschlossene Kupplungseinrichtung eingesetzt, wird die Getriebeölpumpe im Notlaufbetrieb sofort mit angetrieben und das System verhält sich wie das eines herkömmlichen Automatikgetriebes. Ein wesentlicher Nachteil besteht jedoch im erforderlichen Bauaufwand für die Anpassung der Kupplungseinrichtung. Allerdings ist es im Zustand „elektrisches Fahren" erforderlich, dass die motorseitige Kupplung vollständig geöffnet ist, um Schleppverluste zu verhindern. Dabei steht in diesen Betriebsbereichen und auch im Stand jedoch in den meisten Fällen nicht der erforderliche Mindestdruck für das Öffnen der Kupplung zur Verfügung.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für ein Hybridsystem der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass dieses geeignet ist, frei von einer Zusatzpumpe zusätzlich zur ohnehin vorhandenen und erforderlichen Getriebeölpumpe die genannten Nachteile zu vermeiden. Das System soll dabei auch die entsprechenden Notlaufeigenschaften ermöglichen, insbesondere wenn der Motor über einen eigenen Anlasser gestartet wird. - A -
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 24 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäß ausgeführter Antriebsstrang für ein Hybridsystem, umfassend eine erste Antriebsmaschine und eine zweite Antriebsmaschine, die separat oder gemeinsam über eine, zumindest einen Wandler, insbesondere in Form einer hydrodynamischen Komponente aufweisenden Kraftübertragungseinheit mit einem Getriebe verbindbar sind und eine zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit einer druckmittelbetätigbaren Stelleinrichtung, umfassend zumindest ein Kolbenelement, ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes zumindest vor dem Aufbau des erforderlichen Betätigungsdruckes der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit vorgesehen sind.
In derartigen Antriebssträngen ist in der Regel der Eingang der Kraftübertragungseinheit mit der zweiten Antriebsmaschine und einer Fördereinrichtung für Betriebs- und Steuermedien eines Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems verbunden. Die Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes werden derart ausgelegt und dimensioniert, dass diese geeignet sind, zumindest die Fördereinrichtung und gegebenenfalls die zweite Antriebsmaschine anzutreiben. Die Mittel werden dazu auf ein übertragbares Mindestmoment im Bereich von 3 bis 80 Nm, bevorzugt 3 bis 30 Nm, ganz besonders bevorzugt 3 bis 20 Nm ausgelegt.
Durch das übertragbare erforderliche Mindestmoment, welches derart bemessen ist, dass dieses ausreicht, zumindest einen Antrieb der Getriebeölpumpe zu gewährleisten, kann auf eine zusätzliche Pumpe und ein dieser zugeordnetes Antriebssystem im Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem und eventuell einen zusätzlichen Behälter verzichtet werden. Die gesamte Betriebs- und Steuermedienbereitstellung erfolgt über eine einzige Fördereinrichtung, wodurch neben der Einsparung der Zusatzpumpe auch die Anordnung der Leitungen und Leitungsverbindungen optimierbar sind.
Bezüglich der Ausgestaltung und Anordnung der Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmoments bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Diese umfassen im einfachsten Fall eine Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast auf zumindest einen Teil der miteinander in Wirkverbindung bringbaren Elemente, insbesondere bei Ausführung als reibschlüssige Kupplung auf die reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden EIe- mente der einzelnen Kupplungsteile der schaltbaren Kupplungseinrichtung zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes zwischen der ersten Antriebsmaschine und dem Eingang der Kraftübertragungseinheit. Dadurch wird die ohnehin vorhandene schaltbare Kupplungseinrichtung zumindest teilweise zur Leistungsübertragung genutzt und die Mittel zur Übertragung des Mindestmomentes sind in platzsparender Weise im ohnehin erforderlichen Bauraum dieser integriert.
Die Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast ist gemäß einer ersten Ausführung derart angeordnet und ausgeführt, dass die durch die Vorlast auf die miteinander in Wirkverbindung bringbaren Elemente der einzelnen Kupplungsteile der schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgeübte Kraft in gleicher Richtung wie die Betätigungskraft auf die Stelleinrichtung zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgerichtet ist Aufgrund der Reihenschaltung der Wirkung der Einrichtung zur Erzeugung einer Vorlast und der schaltbaren Kupplungseinrichtung kann die Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zum Schließen mit einer relativ geringen Stellkraft betätigt werden.
Die Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast umfasst dazu zumindest ein Vorspannelement, insbesondere eine Federeinrichtung - je nach Anordnung und Zuordnung zur Stelleinrichtung zumindest eine Tellerfedereinrichtung oder eine Druck- oder Zugfedereinrichtung - , die vorzugsweise direkt die Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung beaufschlagt. Das Vorspannelement ist vorzugsweise zwischen der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung und dem zweiten Kupplungsteil oder der Verbindung des zweiten Kupplungsteils mit dem Eingang der Kraftübertragungseinheit, dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element , insbesondere einer Gehäusewandung angeordnet.
Gemäß einer zweiten Ausführung ist die Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast derart angeordnet und ausgeführt, dass die durch die Vorlast ausgeübte Kraft entgegengesetzt zur Richtung der Betätigungskraft an der Stelleinrichtung zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgerichtet ist. In diesem Fall ist die Stelleinrichtung bei Übertragung des Mindestmomentes in der deaktivierten Position und muss zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung zusätzlich die Mindestvorlast überwinden.
In beiden Lösungsansätzen kann eine zusätzliche Betätigungseinrichtung zusätzlich zur Stelleinrichtung vorgesehen werden. Die Kraftübertragungseinheit kann verschiedenartig ausgebildet sein. Diese umfasst vorzugsweise einen Wandler in Form einer hydrodynamischen Komponente und eine weitere schaltbare Kupplungseinrichtung zur Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente, wobei dieser ein Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem zugeordnet ist. Das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem umfasst zumindest einen Zulauf mit in dieser integrierter Fördereinrichtung, insbesondere Getriebeölpumpe, einen Rücklauf und Leitungen und Kanäle zur Führung des Betriebsmediums über die Kraftübertragungseinheit zwischen zumindest zwei Anschlüssen, die wahlweise zumindest jeweils mit dem Ablauf oder dem Zulauf verbindbar sind, wobei ein erster Anschluss mit dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Komponente und ein zweiter Anschluss mit dem Innenraum, insbesondere einem Zwischenraum zwischen Stelleinrichtung der weiteren schaltbaren Kupplungseinrichtung und dem Gehäuse verbunden ist. Dabei ist gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung zumindest der Anschluss zur mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckkammer der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit dem Zulauf des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems zur Kraftübertragungseinheit verbindbar. Dadurch wird gewährleistet, dass mit zunehmendem Druck im System dieser auch an der schaltbaren Kupplungseinrichtung angelegt wird und diese rasch geschlossen wird.
Die konstruktive Umsetzung erfolgt im einfachsten Fall über Ventileinrichtungen. Dabei ist eine Ventileinrichtung mit mindestens zwei Schaltstellungen zur zumindest wahlweisen Kopplung des mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraumes der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit dem Zulauf des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems der Kraftübertragungseinheit oder einer Entlastungsleitung oder einem Behälter vorgesehen.
Im Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem ist zumindest eine weitere Ventileinrichtung mit mindestens zwei Schaltstellungen zur zumindest wahlweisen Kopplung der einzelnen Anschlüsse der Kraftübertragungseinheit mit dem Rücklauf oder dem Zulauf vorgesehen, um unterschiedliche Durchströmungsrichtungen der Kraftübertragungseinheit und einen Kühlkreislauf zu gewährleisten.
Um ein Leerlaufen der Leitungen im Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem zu verhindern, ist im Rücklauf des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems zumindest eine Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen. Dabei kann auch die Kupplungsumgebung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit dem Rücklauf des der Kraftübertragungseinheit zugeordneten Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems verbunden sein oder aber einen separaten Rücklauf aufweisen, in welchem dann ebenfalls eine Einrichtung zur Druckbegrenzung vorgesehen ist. Die im Rücklauf des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems oder dem Rücklauf aus dem von der Kupplungsumgebung gebildeten Innenraum der schaltbaren Kupplungseinrichtung angeordneten Einrichtungen zur Druckbegrenzung, insbesondere Druckbegrenzungsventile sind derart ausgelegt, dass der Mindestdruck im Innenraum im entlasteten Zustand des der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zugeordneten Druckraumes die aufgebrachte Mindestlast der Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestlast kompensiert, um insbesondere in der Betriebsweise „elektrisches Fahren" kein zusätzliches Schleppmoment über die schaltbare Kupplungseinrichtung zu erzeugen. Um immer in der Kupplungsumgebung ausreichend Betriebmedium vorzuhalten und das erforderliche Druckniveau einhalten zu können, sind Kraftübertragungseinheit und schaltbare Kupplungseinrichtung strömungstechnisch miteinander, insbesondere über eine Blende verbunden.
Die Anordnung der Einrichtungen zur Druckbegrenzung kann in Abhängigkeit der Führung der Rücklaufleitung und der Anordnung des mit diesem gekoppelten Behälters an beliebiger stelle im Antriebsstrang erfolgen, beispielsweise in einer Nabe, innerhalb der Kraftübertragungseinheit oder einer Getriebeeingangswelle.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz in Hybridsystemen geeignet, deren erste Antriebsmaschine von einer Verbrennungskraftmaschine gebildet wird und deren zweite Antriebsmaschine von einer sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine gebildet wird. Andere Antriebskonzepte zur Realisierung der ersten und/oder zweiten Antriebsmaschine sind ebenfalls denkbar.
Die erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
Figur 1a verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung einen Antriebsstrang eines Hybridsystems mit erfindungsgemäßer Ausführung der schaltbaren Kupp lungseinrichtung; Figur 1b zeigt in einem Ausschnitt aus einem Axialschnitt eines Antriebsstranges eines Hybridsystems eine konstruktive Ausführung;
Figuren 2a bis 2d verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung die Anbindung eines Betriebsm ittel versorg u ngs- und Führungssystems an die Kraftübertragungseinheit und die schaltbare Kupplungseinrichtung und die Strömungsmittelführung innerhalb dieser in unterschiedlichen Betriebsweisen in einer ersten Ausführung;
Figuren 3a bis 3d verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung die Anbindung eines Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems an die Kraftübertragungseinheit und die schaltbare Kupplungseinrichtung und die Strömungsmittelführung innerhalb dieser in unterschiedlichen Betriebsweisen in einer zweiten Ausführung.
Die Figur 1a verdeutlicht in schematisiert stark vereinfachter Darstellung den Grundaufbau eines erfindungsgemäß ausgebildeten Antriebsstranges 1 für ein Hybridsystem 2 für den Einsatz in Fahrzeugen, die Figur 1b in einem Ausschnitt aus einem Axialschnitt eine konstruktive Ausführung. Der Antriebsstrang 1 umfasst zumindest eine erste Antriebsmaschine 3, welche vorzugsweise in Form einer Verbrennungskraftmaschine 4, insbesondere Dieselmotor ausgeführt ist und eine weitere zweite Antriebsmaschine 5, welche zumindest als Motor und/oder Generator betreibbare elektrische Maschine 6 ausgeführt ist. Die Kopplung der einzelnen Antriebsmaschinen 3 und 5 mit einem Verbraucher 7, insbesondere in Form eines Getriebes 8 und den mit diesem gekoppelten restlichen Bestandteilen des Antriebsstranges erfolgt über eine Kraftübertragungseinheit 9, umfassend einen mit der jeweiligen Antriebsmaschine 3, 5 koppelbaren Eingang E, zumindest einen mit dem Getriebe 8 verbundenen Ausgang A und zumindest eine hydrodynamische Komponente 10. Der Ausgang AW der Kraftübertragungseinheit 9 wird dabei entweder direkt von der Getriebeeingangswelle 15 gebildet oder ist mit dieser drehfest verbunden. Die hydrodynamische Komponente 10 ist in besonders vorteilhafter Weise als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler 11 ausgebildet. Dieser dient der gleichzeitigen Wandlung von Drehzahl und Drehmoment in einem vordefinierbaren Verhältnis zueinander. Der hydrodynamische Drehzahl-/Drehmomentwandler 11 umfasst zumindest ein im Kraftfluss von einer der Antriebsmaschinen 3, 5 zum Getriebe 8 als Pumpenrad fungierendes Primärrad P und ein als Turbinenrad T fungierendes Sekundärrad sowie zumin- dest ein Reaktionsglied in Form eines Leitrades L, welches ortsfest oder aber drehbar gelagert sein kann. Ferner ist es denkbar, die hydrodynamische Komponente 10 auch als hydrodynamische Kupplung auszubilden. In diesem Fall umfasst diese zumindest ein als Pumpenrad fungierendes Primärrad P und ein als Turbinenrad T fungierendes Sekundärrad. Die hydrodynamische Kupplung ist frei von einem Leitrad und dient lediglich der Drehzahlwandlung bei unverändert übertragenem Moment. Die Kraftübertragungseinheit 9 umfasst ferner eine schaltbare Kupplungseinrichtung 12 zur Umgehung der hydrodynamische Komponente 10 im Kraftfluss, um eine Nutzung der Leistungsübertragung über den hydrodynamischen Drehzahl- /Drehmomentwandler 11 lediglich in den Bereichen hohen Wirkungsgrades zu ermöglichen und in den unwirtschaftlichen Bereichen diesen zu überbrücken. In der Regel werden derartige schaltbare Kupplungseinrichtungen 12 in Form von reibschlüssigen Kupplungen, vorzugsweise in Form von Lamellenkupplungen ausgebildet. Die hydrodynamische Komponente 10 und die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 bilden jeweils einen Leistungszweig und sind zwischen dem Eingang E und dem Ausgang AW der Kraftübertragungseinheit 9 angeordnet. Der Kraftfluss kann dabei entweder allein über einen Leistungszweig oder aber auch gleichzeitig in Leistungsverzweigung über beide Leistungszweige erfolgen. Dem Ausgang AW der Kraftübertragungseinheit 9 vorgeordnet ist eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen T2.
Der Kraftfluss kann entweder jeweils von einer der Antriebsmaschinen 3 oder 5 über die Kraftübertragungseinheit 9 zum Getriebe 8 geführt werden oder aber über beide gemeinsam, indem die beiden Antriebsmaschinen 3 und 5 parallel betrieben werden. Um eine alleinige Kraftübertragung über die zweite Antriebsmaschine 5 zum Verbraucher 7 zu ermöglichen oder im Schubbetrieb einen hohen Anteil an elektrischer Energie zur Speicherung bereitzustellen, ist zwischen der ersten Antriebsmaschine 3, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine 4, und der Kraftübertragungseinheit 9 eine Einrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen Antriebsmaschine 3 und Kraftübertragungseinheit 9 vorgesehen, welche vorzugsweise in Form einer schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 ausgeführt ist, in besonders vorteilhafter weise in Form einer reibschlüssigen Kupplungseinrichtung. Die Kupplungseinrichtung 13 wird dabei auch als Motorkupplung bezeichnet. Diese umfasst zumindest einen ersten, wenigstens mittelbar, d.h. direkt oder über weitere Übertragungselemente, hier eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen T1 mit der ersten Antriebsmaschine verbundenen Kupplungsteil 13E und einen zweiten Kupplungsteil 13A, der mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 verbunden ist oder diesen bildet, wobei die einzelnen Kupplungsteile 13E, 13A wenigstens mittelbar miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Wenigstens mittelbar in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Kopplung direkt oder über weitere Übertragungselemente erfolgen kann. Die einzelnen Kupplungsteile 13E und 13A umfassen bei Ausführung als reibschlüssige Kupplung in Lamellenbauweise jeweils zumindest ein reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element. Bei Ausführung als Lamellenkupplung werden die Reibflächen direkt an den einzelnen Lamellen gebildet oder aber einem an diesen vorgesehen zusätzlichen Belag oder Beschichtung. Die Wirkverbindung wird über eine Stelleinrichtung 14 erzeugt, wobei diese vorzugsweise zumindest ein Kolbenelement 18 umfasst. Die Stelleinrichtung 14 dient der Betätigung der Kupplungseinrichtung 13 und ist durch zumindest zwei Grundfunktionsstellungen „Offen" und „Geschlossen" charakterisiert.
Das Getriebe 8 umfasst in der Regel Stelleinrichtungen, insbesondere in Form von Schaltelementen zur Aktivierung/Deaktivierung von Gangstufen. Diese und die hydrodynamische Komponente 10 werden über ein Betriebmittelversorgungs- und/oder Führungssystem 19, welches hier im Einzelnen nicht dargestellt ist, mit den entsprechenden Betriebs- und Steuermedien, insbesondere Öl versorgt. Zur Förderung in die einzelnen Kammern und Druckräume ist dazu eine Fördereinrichtung, insbesondere Getriebeölpumpe 16 vorgesehen, welche mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 gekoppelt ist. In der Grundfunktionsstellung „Offen" der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13, in welcher der Antriebsstrang von der ersten Antriebsmaschine 3 getrennt ist, ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 nicht betätigt. Beim Halten des Fahrzeuges und entkoppelter Antriebsmaschine 3 kann das Hydrauliksystem daher leer laufen. Um dies zu vermeiden, muss das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem 19 in diesem Zustand mit geringem Druck befüllt bleiben. Um beim Anfahren sofort den erforderlichen Druck für die hydrodynamische Komponente 10 und die Stelleinrichtungen der Schaltelemente des Getriebes 8 sowie der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 zum Schließen dieser bereitzustellen, muss die Getriebeölpumpe 16 sofort angetrieben werden. Dies, wird erfindungsgemäß durch Mittel 17 zur Übertragung eines Mindestmomentes zwischen Antriebsmaschine 3 und Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 zumindest vor dem Aufbau des erforderlichen Betätigungsdruckes der Stelleinrichtung 14 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 realisiert. Bei dieser kann es sich um eine separate Einrichtung, insbesondere eine Schleppkupplung handeln, die nur ein vordefiniertes Mindestmoment überträgt, das geeignet ist, die Getriebeölpumpe 16, den Eingang der Kraftübertragungseinheit 9 und den mit diesem gekoppelten Rotor 6.1 der elektrischen Maschine 6 sowie das Pumpenrad P anzutreiben. In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird dazu jedoch die ohnehin vorhandene schaltbare Kupplungseinrichtung 13 genutzt, wobei über zumindest einen Teil der reibflächentragenden- und/oder reibflächenbildenden Elemente der einzelnen Kupplungsteile 13E und 13A das Mindestmoment übertragen wird. Die Mittel 17 umfassen dazu eine Einrichtung 20 zur Erzeu- gung einer vordefinierten Mindestvorlast Fmin auf zumindest einen Teil der miteinander in Wirkverbindung bringbaren Elemente der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes. In einer besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt die Beaufschlagung der einzelnen reibflächentragenden- und/oder reibflächenbildenden Elemente der einzelnen Kupplungsteile 13E und 13A über die Stelleinrichtung 14, die mit einer zur Erzeugung der Mindestvorlast erforderlichen Mindestbetätigungskraft beaufschlagt wird. Diese vorzugsweise in axialer Richtung aufgebrachte Mindestvorlast ermöglicht es, dass auch nach einem Anhalten und einem erneuten Starten der ersten Antriebsmaschine 3 sofort ein Drehmoment geringer Größe mittels der Kupplungseinrichtung 13 übertragbar ist, wobei in diesem Fall der Betätigungsdruck der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 noch nicht aufgebaut sein muss. Die Einrichtung 20 umfasst dazu im einfachsten Fall Vorspannelemente 21 , insbesondere in Form von Federeinheiten 22, ganz besonders bevorzugt in Form einer einzelnen Tellerfeder, die mit Vorspannung zwischen Kolbenelement 18 und einem Anschlusselement integriert, eine Vorspannkraft auf das Kolbenelement 18 und damit die beiden Kupplungsteile 13E und 13A aufbringt, wie in Figur 1 b anhand eines Axialschnittes aus einem Ausschnitt aus einem Beispiel für eine konstruktive Ausführung des Antriebsstranges 1 für ein Hybridsystem 2 gemäß Figur 1a dargestellt. Das Vorspannelement 21 ist dabei in radialer Richtung im Bereich der radial inneren Erstreckung des Kolbenelementes 18 an diesem wirksam und stützt sich an einem mit dem zweiten Kupplungsteil 13A oder dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 wenigstens mittelbar verbundenen Element ab, hier einer Kupplungsnabe 25, die drehfest mit dem Eingang E in Form einer Gehäuseglocke 26 verbunden ist. Die Gehäuseglocke 26 ist drehfest mit der Pumpenradschale des Pumpenrades P verbunden und umschließt die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 in radialer und axialer Richtung unter Ausbildung eines Innenraumes 27 innerhalb der Kraftübertragungseinheit 9, welcher vom Außenumfang der hydrodynamischen Komponente 10 und dem Innenumfang der Gehäuseglocke 26 begrenzt wird. Die Gehäuseglocke 26 ist drehfest mit dem Gehäuse 24 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 verbunden. Denkbar ist es auch, die Gehäuseglocke 26 einteilig zum Umschließen sowohl der Kraftübertragungseinheit 9 als auch der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 auszubilden. In diesem Fall ist jedoch in axialer Richtung eine sich in radialer Richtung erstreckende Druckraumbegrenzungswand zwischen schaltbarer Kupplungseinrichtung 13 und Kraftübertragungseinheit 9 vorzusehen. Das Gehäuse 24 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 begrenzt einen, die Kupplungsumgebung definierenden Innenraum 28.
Die Stelleinrichtung 14 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 umfasst das Kolbenelement 18, welches über einen mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum 23 betätigbar ist. Der Druckraum 23 wird dabei direkt vom Kolbenelement 18, insbesondere dessen von der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 abgewandten Stirnseite und dem zweiten Kupplungsteil 13A oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element, insbesondere dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 gebildet, wobei das Gehäuse 24 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 mit diesem drehfest verbunden ist. Das Kolbenelement 18 ist am zweiten Kupplungsteil 13E oder dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 beziehungsweise einem mit diesem drehfest verbundenen Element druckdicht geführt.
Erkennbar ist in Figur 1 b die Antriebswelle der ersten Antriebsmaschine 3, insbesondere die Motorantriebswelle sowie die Getriebeeingangswelle 15 und die dazwischen angeordnete kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit 30 aus schaltbarer Kupplungseinrichtung 13 und Kraftübertragungseinheit 9. Ferner dargestellt ist die zweite Antriebsmaschine 5 in Form der als Motor und/oder Generator betreibbaren elektrischen Maschine 6. Diese ist im dargestellten Fall drehfest mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 verbunden, während, wie bereits ausgeführt, die erste Antriebsmaschine 3 mit der Kraftübertragungseinheit 9 über eine schaltbare Kupplungseinrichtung 13 drehfest verbindbar ist oder aber von dieser getrennt werden kann. Der Antrieb erfolgt jeweils für sich allein wahlweise über eine der Antriebsmaschinen 3, 5 oder auch parallel über beide. Die elektrische Maschine 6 ist dazu zumindest als Motor, vorzugsweise auch als Generator betreibbar. Je nach Betriebsweise der elektrischen Maschine 6 ergeben sich dabei unterschiedliche Funktionen, wobei im motorischen Betrieb die Funktion als Startergenerator oder aber die Funktion einer Leistungseinspeisung zusätzlich zur ersten Antriebsmaschine 3 gegeben ist, während im Bremsbetrieb oder Schubbetrieb die elektrische Maschine vorzugsweise als Generator betrieben wird und einer Einspeisung der in elektrische Energie umgewandelten mechanischen Energie in einen Energiespeicher oder ein Verbrauchsnetz erfolgen kann.
Die Kraftübertragungseinheit 9 umfasst, wie bereits ausgeführt, eine hydrodynamische Komponente 10 und eine schaltbare Kupplungseinrichtung 12. Über die hydrodynamische Komponente kann im geöffneten Zustand der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 ein erster Leistungszweig realisiert werden, während bei geschlossener schaltbarer Kuppiungseinrichtung 12 die Leistungsübertragung über einen zweiten, vorzugsweise mechanischen Leistungszweig realisiert wird. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 ist vorzugsweise als reibschlüssige Kupplung ausgebildet. In diesem Fall ist ferner eine parallele Leistungsübertragung sowohl über die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 als auch über die hydrodynamische Komponente 10 möglich. In einer alternativen Ausführung ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 als synchron schaltbare Kupplung ausführbar. Bei der dargestellten Ausführung ist es möglich, die einzelnen Komponenten in Form von vormontierten Einheiten zusammenzufügen. Dabei können die elektrische Maschine 6, die Kraftübertragungseinheit 9 sowie die Kupplungseinrichtung 13 als kombinierte Anfahr- und Kraftübertragungseinheit 30 ausgebildet sein, die zwischen der ersten Antriebsmaschine 3 und dem Verbraucher 7 im Kraftfluss integrierbar ist. Die Kraftübertragungseinheit 9 ist aufgrund ihrer Funktionsweise als nass laufende Einrichtung ausgebildet, insbesondere aufgrund der hydrodynamischen Komponente 10. Die Einrichtung in Form der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 ist vorzugsweise ebenfalls als nass laufende Kupplungseinrichtung ausgeführt, das heißt, die an der Leistungsübertragung beteiligten Komponenten sind zumindest während ihrer Betriebsweise von einem Betriebsfluid, insbesondere Öl umgeben. Dieses verbleibt auch bei Nichtaktivierung in diesen Komponenten.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Weise in einer Ausführung eines Antriebsstranges 1 in Form eines Hybridsystems 2 mit einer Kraftübertragungseinheit 9 in Zweikanalbauweise aber auch in Dreikanalbauweise geeignet. Dies bedeutet, dass diese zumindest zwei Anschlüsse A1 und A2 aufweist und die Betriebsmittelführung in den einzelnen Betriebsweisen derart erfolgt, dass die Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 über die Druckverhältnisse an den beiden Anschlüssen A1 , A2 steuerbar ist. Der erste An- schluss A1 ist mit einem von der hydrodynamischen Komponente 10 gebildeten Arbeitsraum A verbunden, während der zweite Anschluss A2 mit einem zwischen dem Außenumfang der hydrodynamischen Komponente 10 und der Kopplung des Pumpenrades P mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 verbundenen Gehäuseglocke 26 gebildeten Zwischenraum 29 verbunden ist. Je nach Betriebsweise der Kraftübertragungseinheit 9 wird die hydrodynamische Komponente 10 dabei entweder zentripedal oder zentrifugal durchströmt. Im ersten Fall erfolgt die Betriebsmittelführung quasi über den zweiten Anschluss A2 zwischen den einzelnen Kupplungsteilen 12A und 12E der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 unter Erzeugung eines entsprechenden Öffnungsdruckes für die Kupplungseinrichtung 12 zum Außenumfang der hydrodynamischen Komponente 10 unter Befüllung dieser und Erzeugung eines Strömungskreislaufes im Arbeitsraum A. In der zweiten Betriebsweise der Kraftübertragungseinheit 9 wird die hydrodynamische Komponente zentrifugal durchströmt, wobei der Druck an der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 erhöht wird und die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 geschlossen wird. Beide Betriebsweisen können sowohl mit der ersten Antriebsmaschine 3 als auch der zweiten Antriebsmaschine 5 gefahren werden.
Im Notlauf gemäß Figur 2a, d.h. Antrieb über die erste Antriebsmaschine 3, welche mit einem eigenen Anlasser angetrieben wird, wird über die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 die mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 verbundene Fördereinrichtung 16, insbesondere Getriebeölpumpe angetrieben, welche Ölvolumen bei höherem Druck fördert, der sowohl an die Stelleinrichtungen des Getriebes 8 als auch die Kraftübertragungseinheit 9, insbesondere der hydrodynamischen Komponente 10 angelegt wird. Um diesen Druck auch für die Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 in optimaler Weise nutzen zu können, wird der Druckraum 23 mit dem Druck in der Kraftübertragungseinheit 9, insbesondere dem von der Fördereinrichtung 16 bereitgestellten höheren Druck beaufschlagt.
Die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 überträgt durch die Vorlast ein Mindestmoment und treibt die Getriebeölpumpe 16 an, welche wiederum mit höherem Druck fördert. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 der Kraftübertragungseinheit 9 ist geöffnet und der Leistungsfluss erfolgt über den hydrodynamischen Leistungszweig.
Das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem 19 der Kraftübertragungseinheit 9 um- fasst dazu, wie in der Figur 2a in schematisiert stark vereinfachter Darstellung für die Kraftübertragungseinheit 9 und schaltbare Kupplung 13 wiedergegeben, Leitungen und Kanäle zur Führung des Betriebsmittels innerhalb der Kraftübertragungseinheit 9 zwischen den einzelnen Anschlüssen A1 und A2 und umgekehrt sowie zumindest einen Zulauf 32, in welchem die Fördereinrichtung 16 angeordnet ist und der mit einem Betriebsmittelvorrat 31 verbunden ist, beispielsweise einem Tank und zumindest einen Rücklauf 34, der vorzugsweise in den gleichen Tank 35 führt. Es sind Mittel zur wahlweisen Verbindung der einzelnen Anschlüsse A1 und A2 miteinander oder jeweils eines Anschlusses mit dem Zulauf 32 und eines Anschlusses mit dem Rücklauf 34 vorgesehen. Diese umfassen im einfachsten Fall eine Ventileinrichtung V1 , welche zumindest durch zwei Schaltstellungen V1 I und V1 II charakterisiert ist, die stufenweise oder stufenlos einstellbar sein können. Die erste Schaltstellung ist dabei durch eine Verbindung des Anschlusses A2 mit dem Zulauf 32 und eine Kopplung zwischen dem An- schluss A1 und dem Rücklauf 34 charakterisiert. Die zweite Schaltstellung V1 Il koppelt A2 mit dem Rücklauf 34 und A1 mit dem Zulauf 32. Innerhalb der Kraftübertragungseinheit erfolgt jeweils in Durchflußrichtung vom Zulauf 32 zum Rücklauf 34 eine Verbindung zwischen den Anschlüssen A1 und A2 und umgekehrt über den Arbeitsraum A, den Innenraum 27 beziehungsweise Zwischenraum 29.
Zur Ausnutzung der Druckverhältnisse im Zulauf 32 für die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 ist der Anschluss A3 an den Druckraum 23 wahlweise mit dem Druck der Kraftübertragungseinheit 9 oder einer Entlastungsleitung, insbesondere einem Tank 36 verbindbar. Auch dies wird über eine weiter Ventileinrichtung V2 realisiert, die zumindest zwei Schaltstellungen V2I und V2II aufweist, wobei die erste Schaltstellung V2I durch eine Verbindung zwischen dem Druckraum 23 und dem Zulauf 32 und die zweite Schaltstellung V2II durch eine Verbindung des Anschlusses A3 mit der Entlastungsleitung oder einem Tank 36 charakterisiert ist. Der die Kupplungsumgebung beschreibende Innenraum 28 ist über einen weiteren Anschluss A4 mit dem Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem 19 verbunden, wobei die Anbindung an den Rücklauf 34 erfolgt. Um einen Mindestdruck im Gesamtsystem aufrechtzuerhalten ist im Rücklauf 34 eine Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil DBV1 vorgesehen.
Das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem 19 in der in Figur 2a dargestellten Ausführung ist somit mit vier Anschlüssen A1 bis A4 gekoppelt. Entscheidend ist, dass der Druckraum 23 der motorseitigen schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 vorzugsweise über eine Ventileinrichtung V2 mit dem Wandlerversorgungsdruck verbindbar ist. Die Funktionsweise in den einzelnen Betriebsweisen ist beispielhaft in den Figuren 2a bis 2d anhand stark schematisierter Hydraulikschemata wiedergegeben. Erkennbar ist stark schematisiert der Aufbau der Kraftübertragungseinheit 9 mit der hydrodynamischen Komponente 10, insbesondere deren Arbeitsraum und die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 sowie die dieser zugeordnete Stelleinrichtung und der dazugehörige Druckraum, welcher vom Zwischenraum 29 gebildet wird. Ferner erkennbar ist die der Kraftübertragungseinheit 9 vorgeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung 13 mit ihrer Stelleinrichtung 14 in Form des Kolbenelementes 18 und der dem Kolbenelement 18 zur Betätigung zugeordnete Druckraum 23, welcher an der entgegengesetzt zur Betätigungsrichtung ausgerichteten Stirnseite des Kolbenelementes 18 wirksam wird.
Im Notlaufbetrieb ist der Druckraum 23 an den Zulauf 32 gekoppelt, beispielsweise über die Stellung V2I der Ventileinrichtung V2. Die hydrodynamische Komponente 10 wird zentripetal durchströmt, wobei die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 geöffnet ist und der Anschluss A2 mit dem Zulauf 32 und der Anschluss A1 mit dem Rücklauf 34 über V1 in der Stellung V11 gekoppelt werden.
Die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 und das gesamte Hydrauliksystem können ferner derart ausgelegt werden, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 im Notlaufbetrieb immer im geschlossenen Zustand verbleibt. Ein entscheidender Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass eine konstruktive Ausführung für höhere drucklose Anpresskräfte dann nicht erforderlich ist. Die Figur 2b verdeutlicht einen ersten Grundfunktionszustand, welcher dem normalen Traktionsbetrieb beim Antrieb über die erste Antriebsmaschine 3 entspricht. Bei dieser Ausführung ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 in Form der Motorkupplung durch die über die Einrichtung 20 erzeugte Vorlast sowie den Druck aus der Kraftübertragungseinheit 9, welche auf die Stelleinrichtung 14 als Betätigungskraft wirken, geschlossen. In der Kraftübertragungseinheit 9 erfolgt die Leistungsübertragung über den zweiten Leistungszweig, das heißt über die schaltbare Kupplungseinrichtung 12, welche der Überbrückung der hydrodynamischen Komponente 10 dient. In diesem Fall ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 geschlossen. Dies wird durch den im hydrodynamischen Wandler 11 und dem Innenraum 27 erzielbaren Druck realisiert, der in der zweiten Funktionsstellung V1 Il am Anschluss A1 anliegt und der größer ist als der an der gegenüberliegenden Stirnseite der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12. Der Durchfluss der hydrodynamischen Komponente 10 erfolgt zentrifugal, das heißt vom Innendurchmesser in Richtung des Außendurchmessers und von diesem unter Beaufschlagung und Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 wieder zurück. Der derart geführte Betriebsmittelstrom dient dabei zu Kühlzwecken des Strömungsmediums im Nichtbetrieb der hydrodynamischen Komponente 10. Der Druckraum 23 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 ist an den Druck im Zulauf 32 über die Ventileinrichtung V1 in der ersten Schaltstellung V2I angeschlossen und wird durch diesen und die Vorlast in der geschlossenen Position gehalten. Bei einem höheren Druck wird damit auch die Betätigungskraft an der schaltbaren Kupplungseinrichtung 10 erhöht.
Die erste Ventileinrichtung V1 ist dazu beispielhaft als 4/2-Wege-Ventil ausgeführt. Die weitere, zweite Ventileinrichtung V2 als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet.
Die Funktionsweise „elektrisches Fahren" ist in den Figuren 2c und 2d dargestellt. Unabhängig von der Leistungsübertragung in der Kraftübertragungseinheit 9 ist in diesem Funktionszustand die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 im geöffneten Zustand zu halten, d.h. auch das Mindestmoment sollte zur Vermeidung von Schleppverlusten nicht übertragen werden. Dazu wird der Druckraum 23 der schaltbaren Kupplungseinrichtung entlastet, wobei der Druck in diesem zum vollständigen Öffnen geringer sein muss, als in der Kupplungsumgebung im Innenraum 28. Dabei muss der Druck der Kupplungsumgebung so hoch sein, dass auch die Vorlast kompensiert wird. Dieser Mindestdruck wird durch Befüllung der Kupplungsumgebung, insbesondere des Innenraumes 28 mit Medium aus der Kraftübertragungseinheit 9 gewährleistet. Dazu ist beispielsweise zwischen dem Innenraum 28 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 und der Kraftübertragungseinheit 9 eine Blende B vorgesehen. Diese ist vorzugsweise in der die Druckräume trennenden Wandung zwischen schaltbarer Kupplungseinrich- tung 13 und Kraftübertragungseinheit 9 angeordnet. Die Motorkupplung wird durch den Mindestdruck geöffnet, wobei dieser Mindestdruck sich aus dem Druck in der Kraftübertragungseinheit 9 ergibt. Um sicherzustellen, dass der Druck in der Kupplungsumgebung nicht unter den Mindestdruck abfällt, ist eine Einrichtung zur Druckbegrenzung im Rücklauf 34, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil DBV1 vorgesehen.
Die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 zur Überbrückung der hydrodynamischen Komponente 10 ist in der Betriebsweise „elektrisches Fahren mit Leistungsübertragung über die hydrodynamische Komponente 10" geöffnet, während über die hydrodynamische Komponente 10 ein Moment übertragen wird, wobei gleichzeitig ein externer Kühlmittelstrom über die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 unter Beibehaltung der Öffnungsstellung realisiert wird. In diesem Fall befindet sich die erste Ventileinrichtung V1 in ihrer ersten Schaltstellung V11, während die zweite Ventileinrichtung V2 sich in der zweiten Schaitstellung V2II befindet, die den Druckraum 23 mit einem Tank 36 verbindet.
Der Funktionszustand „elektrisches Fahren mit Leistungsübertragung über die schaltbare Kupplungseinrichtung 12" ist in der Figur 2d dargestellt. In Analogie zur Figur 2b ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 geschlossen und die Ventileinrichtung V1 befindet sich in der Schaltstellung V1 II.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist es vorgesehen, dass der Kupplungsumgebung ein eigener Rücklauf zugeordnet ist. Dazu werden die Rückläufe 34 und 37 aus dem Betriebsmit- telversorgungs- und Führungssystem 19 der Kraftübertragungseinheit 9 und der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 vorzugsweise getrennt ausgebildet und jeweils mit einem entsprechenden Druckbegrenzungsventil DBV1 und DBV2 versehen. Die einzelnen Schaltschemata sind für die in den Figuren 2a bis 2d dargestellten Betriebsweisen in den Figuren 3a bis 3d wiedergegeben. Diese unterscheiden sich im Grundaufbau lediglich dadurch, dass die Rückläufe 34 und 37 für beide Baueinheiten separat ausgebildet sind und jeweils separat mit einem eigenen oder einem gemeinsam genutzten Tank gekoppelt sind. Die Verbindungen zwischen dem Druckraum 23 und dem Zulauf 32 sowie dem Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem 19 und der Kraftübertragungseinheit 9 sind unverändert. Gleiches gilt auch für die Betriebsweise. Der Grundaufbau der einzelnen Ventileinrichtungen V1 und V2 entspricht dem in den Figuren 2a bis 2d beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Bezuqszeichenliste
Antriebsstrang Hybridsystem erste Antriebsmaschine Verbrennungskraftmaschine zweite Antriebsmaschine elektrische Maschine Verbraucher Getriebe Kraftübertragungseinheit hydrodynamische Komponente hydrodynamische Drehzahl-/Drehmomentwandler schaltbare Kupplungseinrichtung E erster Kupplungsteil A zweiter Kupplungsteil schaltbare Kupplungseinrichtung E erster Kupplungsteil A zweiter Kupplungsteil Stelleinrichtung Getriebeeingangswelle Getriebeölpumpe Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes Kolbenelement Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast Vorspannelement Federeinheit Druckraum Gehäuse Kupplungsnabe Gehäuseglocke Innenraum Zwischenraum kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit 31 Betriebsmittelvorrat
32 Zulauf
34 Rücklauf
35 Tank
36 Tank
37 Rücklauf
T1. T2 Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen
V1. V2 Ventileinrichtung
DBV1 , DBV2 Druckbegrenzungsventil
R Rotationsachse
E Eingang der Kraftübertragungseinheit
A Ausgang der Kraftübertragungseinheit

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsstrang (1) für ein Hybridsystem (2), umfassend eine erste Antriebsmaschine (3) und eine zweite Antriebsmaschine (5), die separat oder gemeinsam über eine einen Wandler aufweisende Kraftübertragungseinheit (9) mit einem Getriebe (8) verbindbar sind, eine zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/ Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) mit einer druckmitteibetätigbaren Stelleinrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (17) zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes zumindest vor dem Aufbau des erforderlichen Betätigungsdruckes der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) vorgesehen sind.
2. Antriebstrang (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinheit (9) zumindest einen Eingang (E) umfasst, der mit der zweiten Antriebsmaschine (3) und einer Fördereinrichtung (16) für Betriebs- und Steuermedien eines Be- triebsmittelversorgungs- und Führungssystems (19) verbunden ist und die Mittel (17) zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes derart angeordnet und ausgelegt sind, geeignet zu sein, zumindest die Fördereinrichtung (16) und gegebenenfalls die zweite Antriebsmaschine (5) anzutreiben.
3. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17) zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes auf ein übertragbares Mindestmoment im Bereich von 3 bis 80 Nm, bevorzugt 3 bis 30 Nm, ganz besonders bevorzugt 3 bis 20 Nm ausgelegt sind.
4. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17) zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes eine Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmjn) auf zumindest einen Teil der miteinander in Wirkverbindung bringbaren Elemente der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) umfassen.
5. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) einen ersten, wenigstens mittelbar mit der ersten Antriebsmaschine (3) verbundenen Kupplungsteil (13E) und einen zweiten, mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungseinheit (9) verbundenen Kupplungsteil (13A) mit jeweils zumindest einem reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Element, die über die mit Druckmittel betätigbare Stelleinrichtung (14) miteinander in Wirkverbindung bringbar sind, umfassen.
6. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmjn) derart angeordnet und ausgeführt ist, dass die durch die Mindestvorlast auf die Kupplungsteile (13E, 13A) ausgeübte Kraft in gleicher Richtung, wie die Betätigungskraft auf die Stelleinrichtung (14) zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) ausgerichtet ist.
7. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmιn) derart angeordnet und ausgeführt ist, dass die durch die Mindestvorlast auf die Kupplungsteile (13E, 13A) ausgeübte Kraft entgegengesetzt zur Richtung der Betätigungskraft an der Stelleinrichtung (14) zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) ausgerichtet ist.
8. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmjπ) ein Vorspannelement (21) umfasst, dass die Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) beaufschlagt
9. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmjπ) zumindest ein Vorspannelement (21 ) umfasst, das zwischen der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) und dem Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (9) oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element, insbesondere einer Gehäusewandung angeordnet ist.
10. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmin) zumindest ein Vorspannelement (21 ) umfasst, das zwischen der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) und dem ersten Kupplungsteil (13E) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element angeordnet ist.
11. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmjn) ein zusätzlich zur Stelleinrichtung (14) vorgesehenes Betätigungselement umfasst, das über ein Vorspannelement (21 ) mit einer vordefinierten Mindestlast beaufschlagt wird.
12. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (21 ) in Abhängigkeit der Anordnung und zu erzeugenden Kraftrichtung als eines der nachfolgenden Elemente ausgeführt ist:
Zugfedereinrichtung
Druckfedereinrichtung
Tellerfedereinrichtung
13. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zumindest ein Kolbenelement (18) umfasst, welches über einen mit Druckmittel befüllbaren Druckraum (23) mit einer Kraft beaufschlagbar ist.
14. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinheit (9) einen Wandler in Form einer hydrodynamischen Komponente (10) und eine weitere schaltbare Kupplungseinrichtung (12) zur Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente (10) umfasst und dieser ein Be- triebsmittelversorgungs- und Führungssystem (19) zugeordnet ist, umfassend zumindest einen Zulauf (32) mit in dieser integrierter Fördereinrichtung (16), einen Rücklauf (34) und Leitungen und Kanäle zur Führung des Betriebsmediums über die Kraftübertragungseinheit (9) zwischen zumindest zwei Anschlüssen (A1 , A2), die wahlweise zumindest jeweils mit dem Ablauf (34) oder dem Zulauf (32) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Anschluss (A3) zur mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckkammer (23) der Stelleinrichtung (14) mit dem Zulauf (32) zur Kraftübertragungseinheit (9) verbindbar ist.
15. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinrichtung (V2) mit mindestens zwei Schaltstellungen (V2I, V2II) zur zumindest wahlweisen Kopplung des mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraumes (23) der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) mit dem Zulauf (32) des Betriebsmittelversorgungs- und Führungs- systems (19) der Kraftübertragungseinheit (9) oder einer Entlastungsleitung oder einem Behälter (36) vorgesehen ist.
16. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ventileinrichtung (V1) mit mindestens zwei Schaltstellungen (VD, VDl) zur zumindest wahlweisen Kopplung der einzelnen Anschlüsse (A1 , A2) der Kraftübertragungseinheit (9) mit dem Rücklauf (34) oder dem Zulauf (32) vorgesehen ist.
17. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Rücklauf (34) des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems (19) eine Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil (DBV1 ) vorgesehen ist.
18. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kupplungsumgebung bildende Innenraum (28) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) mit dem Rücklauf (34) des der Kraftübertragungseinheit (9) zugeordneten Betriebsmitteiversorgungs- und Führungssystems (19) verbunden ist.
19. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kupplungsumgebung bildende Innenraum (28) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) eine eigene, mit einem Tank koppelbare Rücklaufleitung (37) aufweist, in welcher eine Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere Druckbegrenzungsventil (DBV2) angeordnet ist.
20. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die im Rücklauf (34) des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems (19) oder dem Rücklauf (37) aus dem von der Kupplungsumgebung gebildeten Innenraum (28) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) angeordnete Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere Druckbegrenzungsventil (DBV1 , DBV2) derart ausgelegt sind, dass der Mindestdruck im Innenraum (28) im entlasteten Zustand des der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zugeordneten Druckraumes (23) die vordefinierte Mindestlast der Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestlast (Fmin) kompensiert.
21. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Druckbegrenzung in einer Nabe (25), der Kraftübertragungseinheit (9) oder einer Getriebeeingangswelle (15) angeordnet sind.
22. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinheit (9) und die schaltbare Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) strömungsmäßig miteinander verbunden sind, insbesondere durch eine Blende (B).
23. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (B) in einer zwischen Kraftübertragungseinheit (9) und schaltbarer Kupplungseinrichtung (13) angeordneten Gehäusewandung angeordnet ist.
24. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (1 ) für ein Hybridsystem (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebsweise „Notlauf" die erste Antriebsmaschine (3) angetrieben wird, die schaltbare Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) mit einer Mindestvorlast beaufschlagt wird und die Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) mit dem Druck im Zulauf (32) zur Kraftübertragungseinheit (9) beaufschlagt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsweise „Notlauf" der Kraftfluss in der Kraftübertragungseinheit (9) über die hydrodynamische Komponente (10) erfolgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsweise „elektrisches Fahren" die Mindestvorlast durch Entlastung der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplung (13) und Einhalten eines Mindestdruckes in dem die Kupplungsumgebung charakterisierenden Innenraum (28) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) kompensiert wird.
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