WO2023110835A1 - Hybrid internal combustion engine - Google Patents

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WO2023110835A1
WO2023110835A1 PCT/EP2022/085561 EP2022085561W WO2023110835A1 WO 2023110835 A1 WO2023110835 A1 WO 2023110835A1 EP 2022085561 W EP2022085561 W EP 2022085561W WO 2023110835 A1 WO2023110835 A1 WO 2023110835A1
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internal combustion
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Uwe Eisenbeis
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Uwe Eisenbeis
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    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range

Definitions

  • the present invention relates to a hybrid internal combustion engine for use in motor vehicles, a hybrid drive module, a motor vehicle with a hybrid drive module, and the use of a hybrid internal combustion engine to drive a motor vehicle.
  • the combination of an internal combustion engine with an electric motor to drive a motor vehicle is known from the prior art as a hybrid drive, particularly in connection with passenger cars.
  • the components of such known drives, in particular the internal combustion engine, the electric motor, the battery and the transmission are usually designed for such vehicles in such a way that the vehicle can be operated purely electrically for short distances, that the electric motor takes over the internal combustion engine at moments when high power requirements are required can support, and that the electric motor can work recuperatively, i.e. as a generator, when braking to recover the kinetic energy of the vehicle.
  • the internal combustion engine After reaching and maintaining the cruising speed for longer distances, the internal combustion engine usually provides the energy required to drive the vehicle and, if necessary, to charge the battery, with the electric motor also working as a generator in this case.
  • the operating modes mentioned offer the user numerous advantages, such as smoother running in purely electric mode, lower consumption and still good driving characteristics, especially when accelerating for a short time, such as when starting the vehicle.
  • the currently known drives are designed in such a way that they are not or hardly suitable for use in light motor vehicles, such as single-track vehicles, three-wheelers, ATVs and the like, due to their size, weight or complexity.
  • the function of the transmission to control the power transmission between the drive train, combustion engine and electric motor depending on the situation as described above, has not been possible so far be realized that it can be used for the above, light vehicles without serious disadvantages.
  • the invention relates to a hybrid internal combustion engine for use in a motor vehicle.
  • the hybrid internal combustion engine includes a crankshaft, the crankshaft configured to be driven by at least one reciprocating piston of the hybrid internal combustion engine; a prime mover with an engine-side prime mover, a freewheel and a transmission-side prime mover; a transmission input shaft; and an electric machine designed as a motor generator.
  • the prime mover is set up to transfer drive torque from the crankshaft to the transmission input shaft.
  • the engine-side prime mover is configured to receive drive torque from the crankshaft.
  • the freewheel is designed to transmit the drive torque from the engine-side primary drive member to the transmission-side primary drive member.
  • the transmission-side primary drive member is set up to transmit the drive torque from the freewheel to the transmission input shaft.
  • the freewheel has a blocking direction for transmitting the drive torque from the engine-side primary drive member to the transmission-side primary drive member and a freewheeling direction for decoupling a transmission of drive torque from the transmission-side primary drive member toward the engine-side primary drive member.
  • the transmission-side primary drive member is mounted coaxially to the transmission input shaft on the transmission input shaft.
  • the electric machine includes a rotor and a stator. The rotor and the transmission side Prime movers are coupled for transmitting drive torque between the rotor and the transmission-side prime mover.
  • a further aspect of the invention relates to the use of a hybrid internal combustion engine according to the embodiments described herein in a motor vehicle for driving the motor vehicle.
  • the free-wheeling direction of the free-wheel is the opposite direction or counter-rotational direction of the locking direction.
  • the blocking direction and the freewheeling direction can be defined by the direction of rotation of the crankshaft, ie the direction of rotation predetermined by the crankshaft.
  • the crankshaft can be coupled to the engine-side primary drive member for the transmission of a drive torque, so that the direction of rotation of the crankshaft dictates the direction of rotation of the engine-side primary drive member.
  • the transmission-side primary drive member is mounted coaxially to the transmission input shaft on the transmission input shaft and can be directly or indirectly connected or coupled to the transmission input shaft.
  • a hybrid powertrain module may include a hybrid internal combustion engine according to any of the embodiments described herein, and a battery.
  • the hybrid power module may include a controller.
  • the battery can be charged as needed by the electric machine in generator mode, or supply electrical energy to operate the electric machine in motor mode.
  • the control unit can be set up to control the electric machine, for example the control unit can control whether the electric machine receives or outputs a drive torque and/or whether the electric machine is operated as a motor or generator. Depending on the operating state, the control unit can operate the electric machine with variable power.
  • the control unit can be configured to sense or measure a condition of the battery.
  • the state of the battery can be, for example, a state of charge of the battery and/or a temperature of the battery, a capacity of the battery, a state of wear of the battery, a defect in the battery or the like.
  • the control unit can be set up to recognize an operating state of the vehicle and to switch on the electric machine accordingly operate.
  • the battery preferably has a capacity of at least 1 kWh.
  • the battery preferably delivers a continuous output of at least 1 kW.
  • the battery preferably has a capacity of less than 10 kWh.
  • the control unit can be set up to operate a starter clutch provided in embodiments.
  • the control unit can operate a control member, such as an actuator, variable motor, actuator or actuator, the control member being able to mechanically engage the starter clutch in order to selectively couple or open the starter clutch.
  • the motor vehicle may include a hybrid drive module and/or a hybrid internal combustion engine according to one of the embodiments described herein.
  • the motor vehicle may include a battery.
  • the battery can be electrically coupled to the electric machine, so that electric power can be made available by the battery to drive the electric machine, or electric power generated by the electric machine can be stored in the battery.
  • the hybrid internal combustion engine includes a crankshaft driven by at least one reciprocating piston.
  • the crankshaft may include a journal.
  • the shaft journal can, for example, protrude from a crankcase at least on the side of the primary drive.
  • the shaft journal can include a component for driving the engine-side prime mover, for example a drive wheel.
  • the component for driving the engine-side primary drive member can be set up, for example by meshing teeth of the respective drive wheels, to transmit a drive torque, for example to the engine-side primary drive member.
  • the reciprocating piston is typically located within a cylinder of an internal combustion engine and moves up and down in the cylinder in accordance with the normal functioning of the respective internal combustion engine.
  • the internal combustion engine can be a 2-stroke or 4-stroke engine, for example.
  • Other types of reciprocating internal combustion engine are also conceivable, for example a diesel engine, compound engine, split-cycle engine or others.
  • Other engines, such as Wankel engines, which use a rotary piston instead of a reciprocating piston, are also considered suitable internal combustion engines in the context of this invention, provided they include a crankshaft driven by the internal combustion engine.
  • the crankshaft is typically housed in a crankcase and is connected to the at least one reciprocating piston via a connecting rod, so that power can be transmitted from the reciprocating piston to the crankshaft, with conversion to rotary motion taking place at the same time.
  • the crankshaft is typically mounted on at least one shaft journal.
  • the journal is typically coaxial with the rotation of the shaft.
  • the crankshaft can be mounted in such a way that during operation there is as little bending as possible due to the forces acting on it.
  • the crankshaft can, for example, be mounted in at least one further bearing between the respective crank webs.
  • the crankshaft may, additionally or exclusively, comprise at least one outboard bearing, which is an outboard bearing if the at least one outboard bearing has a reciprocating piston on only one side of the bearing along the axis of rotation of the crankshaft.
  • the shaft journal can protrude at least at one end in relation to the at least one outboard bearing, for example at the end at which the rotational movement of the crankshaft is transmitted to a prime mover.
  • the same shaft journal, or another shaft journal can protrude at a further end of the crankshaft in relation to the at least one outside bearing, or another outside bearing, for example in such a way that a starter motor can drive the internal combustion engine to start it.
  • the at least one outboard bearing may be a bearing within the engine housing, within the crankcase, within the transmission housing, or the like.
  • the hybrid internal combustion engine includes a prime mover.
  • the primary drive comprises a primary drive member on the engine side, a freewheel and a primary drive member on the transmission side.
  • the primary drive is used to transmit the engine power, i.e. its drive torque, torque and/or rotary motion, which are also referred to herein as (drive) force or (drive) power, to a transmission, whereby in some operating states, which will be explained in more detail below are described, it is also possible to transfer power from the transmission to the engine. If a force or power transmission or the transmission of a drive torque is described below, this is to be understood, unless otherwise stated, as meaning that the force or power transmission can take place in both directions.
  • the engine-side primary drive member is mounted on the transmission input shaft coaxially to the axis of rotation of the transmission input shaft and is coupled to the crankshaft via the drive wheel, so that a drive torque can be transmitted from the crankshaft via the drive wheel to the engine-side primary drive member.
  • the transmission-side primary drive member is mounted coaxially with the transmission input shaft on the transmission input shaft.
  • the storage can be carried out indirectly, in particular the storage can take place at least partially through the freewheel.
  • the bearing can be designed in such a way that there is no direct contact between the primary drive member on the transmission side and the transmission input shaft.
  • the transmission-side primary drive member is designed to drive torque from the Freewheel to receive and transmit to the transmission input shaft.
  • the drive torque can be transmitted from the primary drive element on the transmission side to the transmission input shaft, for example via a transmission clutch.
  • the engine-side primary drive member can be slidably mounted and/or using bearings on the transmission input shaft, wherein the mounting can be set up such that no power transmission takes place between the transmission input shaft and the engine-side primary drive member.
  • the engine-side primary drive member can extend in a section in the axial direction along the transmission input shaft.
  • the transmission-side primary drive member can have a section that corresponds to the section of the engine-side primary drive member, extends coaxially with the transmission input shaft, and is slipped over the section of the engine-side primary drive member.
  • the axially extending section can be sleeve-shaped.
  • the one-way clutch can be located between the axially extending portion of the engine-side and transmission-side prime mover.
  • the freewheel can be provided coaxially to the transmission input shaft between the engine-side primary drive member and the transmission-side primary drive member.
  • the freewheel can include parts of the engine-side primary drive member and/or the transmission-side primary drive member, in particular the respective axially extending section.
  • the hybrid internal combustion engine includes a transmission input shaft.
  • the transmission input shaft can, for example, be a shaft lying parallel to the crankshaft.
  • the transmission input shaft can be an input shaft of a transmission, for example a manual transmission or an automatic transmission, for example a variomatic transmission, a coupled clutch transmission or the like.
  • the transmission input shaft can be set up to transmit the drive torque, in particular the drive torque of the hybrid internal combustion engine, in particular a drive torque originating from the internal combustion engine and/or the electric machine, to a transmission of the motor vehicle.
  • a torque that comes from the vehicle's momentum can be transmitted from the transmission input shaft to the primary drive element on the transmission side, for example to drive the electric machine as a generator.
  • the use of a transmission clutch can be dispensed with for certain types of transmissions, in particular automatic transmissions.
  • the hybrid engine includes a transmission clutch.
  • the transmission clutch is preferably located between the primary drive member on the transmission side and the transmission input shaft, particularly in terms of the power flow of the drive torque.
  • the transmission clutch can be set up to selectively couple and decouple the transmission-side primary drive member to the transmission input shaft for power transmission.
  • the transmission input shaft can be coupled to the transmission-side primary drive member via a transmission clutch, for example a clutch known from conventional engines, such as a multi-plate clutch.
  • the transmission clutch can advantageously be switched by the driver in the known manner, for example via a clutch lever provided for this purpose and which can be operated by the driver.
  • the hybrid internal combustion engine includes a freewheel.
  • the freewheel is set up for the transmission of the drive torque from the engine-side primary drive member to the transmission-side primary drive member.
  • the freewheel which can also be referred to as an overrunning clutch, can have the form of a sleeve for this purpose, which is, for example, mounted coaxially on the transmission input shaft and is preferably predominantly rotationally symmetrical to the transmission input shaft between the engine-side primary drive member and the transmission-side primary drive member.
  • the freewheel can also be integrated in a component of the primary drive, for example in the engine-side and/or the transmission-side primary drive member.
  • the freewheel can also be in whole or in part, for example along the axial direction of the transmission input shaft next to, on or above the motor-side or are transmission-side primary drive member and be connected to this in different ways.
  • freewheels are known to those skilled in the art and can be used for the present hybrid internal combustion engine.
  • freewheels based on pinch rollers, sprags, pawls, claw rings, wrap springs, or other embodiments, and combinations thereof can be used.
  • the freewheel is preferably designed in such a way that when the hybrid internal combustion engine is operated in the intended manner, it represents a component that functions permanently or at least with long maintenance intervals.
  • the freewheel can be designed in such a way that it can be changed, for example, in the course of servicing the hybrid internal combustion engine.
  • the freewheel can be set up to be serviced and/or replaced together with maintenance of the transmission clutch of the hybrid internal combustion engine.
  • the freewheel is set up in such a way that it includes a blocking direction and a freewheeling direction, the freewheeling direction also being able to be referred to as the overtaking direction.
  • the direction of rotation of the engine-side primary drive member is defined by the intended direction of rotation of the crankshaft during normal operation of the internal combustion engine. Tilting, ie reverse running of the engine, as is possible with 2-stroke engines, for example, is not intended; thus, it is obvious to a person skilled in the art that the direction of rotation of the crankshaft is clearly defined even when the crankshaft is stationary.
  • the locking direction typically corresponds to the counter-rotational direction of the transmission-side primary drive member in relation to the engine-side primary drive member, so that force can be transmitted from the engine-side primary drive member to the transmission-side primary drive member via the freewheel when the transmission input shaft and usually, especially when the transmission clutch couples the transmission input shaft to the transmission-side primary drive member, rotate the transmission-side primary drive member at the same speed as the engine-side primary drive member.
  • This condition typically occurs when the hybrid internal combustion engine requires a drive torque from the internal combustion engine via the crankshaft, the engine-side primary drive member, the transmission-side primary drive member and, if present, the transmission clutch to the transmission input shaft.
  • the freewheeling direction of the freewheel typically corresponds to the direction of rotation of the transmission-side primary drive element in relation to the engine-side primary drive element, so that no power can be transmitted from the transmission input shaft to the transmission-side primary drive element via the freewheel if the transmission-side primary drive element rotates faster than the engine-side primary drive element.
  • This state typically occurs when the internal combustion engine, ie the crankshaft of the hybrid internal combustion engine, is rotating slowly or is stationary, for example while the vehicle is rolling with the internal combustion engine stopped.
  • the described function of the freewheel has the advantageous effect that drive power can be delivered by the combustion engine but not absorbed by it, thus e.g. the engine braking effect, which otherwise occurs when the accelerator is released, is avoided.
  • the internal combustion engine can thus be switched off in situations when it is not required and the motor vehicle can be operated purely electrically. This is advantageous, for example, when the motor vehicle is to be moved only at low speed or only for short distances, for example in inner-city, so-called "stop-and-go" traffic; here the driver does not have to operate the clutch lever for each starting process, engage a gear, etc.
  • the hybrid internal combustion engine according to the invention offers advantages, in particular lower noise and exhaust emissions when the vehicle is stationary, since the Idling operation of the internal combustion engine can be dispensed with and the internal combustion engine can be switched off instead.
  • the freewheel function described also means that the internal combustion engine can be used in the usual way to drive the vehicle as soon as its speed is so high that the engine-side primary drive member is coupled to the transmission-side primary drive member. Simultaneously the electric motor can then also provide power and thus increase the available total power of the hybrid internal combustion engine or the vehicle, or the electric machine can act as a generator and convert part of the power of the internal combustion engine into electrical power, which can then be used to charge a battery, for example .
  • the hybrid internal combustion engine includes an electric machine, which may be a motor-generator.
  • motor-generator is to be understood here as meaning that the electric machine can be operated as an electric motor or as a generator. Insofar as the terms electric motor or generator are used here, this is the electrical machine mentioned, typically in the respective operating state.
  • the electric machine includes a rotor and a stator.
  • the rotor of the electrical machine is coupled to the transmission-side primary drive element for the transmission of a drive torque between the rotor and the transmission-side primary drive element.
  • the coupling can be direct or indirect, for example via transmission wheels, such as a transmission-side transmission wheel.
  • connection of the primary drive element on the transmission side to the rotor of the electrical machine can be, for example, a connection via corresponding drive wheels, in particular gear wheels and pinions. It can also be a flexible connection, for example a connection which primarily serves to transmit forces, such as one of the previously described connections between the crankshaft and the engine-side primary drive member, for example a belt drive or the like.
  • the electric machine may include an electric machine shaft.
  • the shaft of the electrical machine can be parallel to one of the shafts of the hybrid internal combustion engine described, for example the crankshaft, the transmission input shaft or a coupled axle.
  • the rotor and/or the stator of the electric machine can be attached coaxially to the shaft of the electric machine.
  • the rotor of the electrical machine can be coupled to the shaft of the electrical machine, in particular so that driving the shaft of the electrical machine causes the rotor to be driven.
  • the rotor of the electrical machine can be an internal rotor. In advantageous embodiments, the rotor of the electrical machine can be an external rotor.
  • the components mentioned are always connected to one another in such a way that a power transmission can take place between them.
  • the electric machine can work as an electric motor, so that the driving force or a driving torque of the electric machine is transmitted from the rotor to the primary drive member on the transmission side and the driving force of the electric machine can subsequently be used to drive the vehicle.
  • a reverse power flow can also take place, so that the kinetic energy of the rolling vehicle is transferred to the rotor of the electrical machine, so that it can then work as a generator, for example, to produce electrical energy.
  • the stator of the electrical machine can be mounted on the shaft of the electrical machine and fixed against rotation by a fixing element.
  • the fixing element can be designed in such a way that it enables the coils to be mounted in a torsion-proof manner with little freedom of movement in the radial direction. Storage in a rubber bushing or the like can be used for this purpose, for example.
  • the fixing element can comprise a housing part of the hybrid internal combustion engine.
  • the stator can be connected to the housing of the hybrid internal combustion engine.
  • the rotor of the electrical machine can include permanent magnets and the stator of the electrical machine can contain a coil pack in which the magnetic field, which can consist of several sub-fields, is generated to drive the electric motor, or in which the magnetic fields of the permanent magnets in generator operation one induce electricity.
  • the electrical machine can be a synchronous motor, in particular a permanent-magnet synchronous motor, for example a brushless DC motor.
  • the electric machine can also have a Include commutator and / or be designed, for example, as a DC motor or self-inducing DC generator.
  • the stator is mounted in such a way that the air gap between the rotor and the stator is small.
  • a small air gap typically leads to a higher efficiency of the electrical machine.
  • the air gap between the rotor and the stator is less than 0.5 mm.
  • the air gap can also be at most 1 mm, at most 1.5 mm or at most 2 mm.
  • the size of the air gap is a component-typical parameter. A larger air gap must typically be chosen when high operating tolerances are expected, for example when the shaft of the electric machine bends, resulting in a displacement of the rotor in relation to the stator.
  • electric machines with a small air gap can be selected in the embodiments described here, since low operating tolerances are to be expected during operation of the hybrid internal combustion engine. For example, no bending of the shaft of the electric machine is to be expected, as is known to occur when the shaft of the electric machine is also the crankshaft, or the shaft of the electric machine is coupled directly to the crankshaft.
  • the electric machine is designed for a maximum drive power of less than 5 kW.
  • the electrical machine can also be designed for a maximum drive power of less than 4 kW, less than 2 kW or less than 1 kW.
  • Drive power is to be understood as meaning the mechanical power that the electric machine can provide permanently, for example for a period of several hours, in electric motor operation.
  • the power of the electrical machine can be significant for short moments, for example for periods of up to 1 min, 30 s or 10 s, i.e. by a factor of up to 10x, above the maximum drive power mentioned, provided that an overload occurs, for example as a result of Overheating of the electrical machine is avoided.
  • the electrical machine can include a thermal sensor that provides a measured value, as a result of which the power of the electrical machine for example by the control unit, is throttled as soon as the electric machine exceeds a temperature limit.
  • the hybrid internal combustion engine includes a switchable starter clutch.
  • the starter clutch may be configured to selectively couple and decouple the rotor and the engine-side prime mover for the transmission of a starter torque from the rotor to the engine-side prime mover.
  • the starter clutch can be provided between the rotor of the electric machine and the primary drive element on the motor side.
  • the power transmission between the rotor and the motor-side primary drive member can take place via the shaft of the electric machine, so that the clutch is located between the shaft of the electric machine and the motor-side primary drive member.
  • the switchable starter clutch can be set up to selectively use the electric machine to drive the internal combustion engine, for example when starting the internal combustion engine, the transmitted starter torque being generated by the electric machine in this case.
  • the switchable starter clutch can be set up to bridge the function of the freewheel, for example so that an operating state of the hybrid internal combustion engine can be produced that corresponds to an engine that does not include a freewheel.
  • the switchable starter clutch can preferably be used when starting the internal combustion engine, but is not limited to this function.
  • the terms starter clutch, starter torque and the like are not to be understood as restricting the function of the components mentioned to starting the internal combustion engine.
  • the starter clutch can be used to ensure that the hybrid internal combustion engine changes from purely electric driving mode to a (hybrid) driving mode in a situation provided for this purpose, for example after exceeding a certain speed, either independently or as a result of a control command from the user or only the combustion engine is used.
  • the switchable starter clutch for example while stationary or while driving, as long as there is a power flow between the electric machine and the internal combustion engine produce until the combustion engine is successfully started by the electrical machine, and then open it again. It can be advantageous to only close the switchable starter clutch if the transmission clutch has previously been opened and the primary drive is not transmitting any power and/or is stationary, so that little or no friction occurs when the starter clutch is closed. This can advantageously mean that the controllable clutch does not have to be designed for slippage and is subject to less wear.
  • the controllable clutch can be, for example, a friction clutch, such as a pull wedge clutch or a multi-plate clutch.
  • the hybrid internal combustion engine includes an engine-side transmission gear, a transmission-side transmission gear, and a switchable starter clutch according to embodiments described herein.
  • the switchable starter clutch can define a clutch axis.
  • the coupling axis can be parallel to other axes and/or shafts of the hybrid internal combustion engine, such as the crankshaft, the transmission input shaft or the shaft of the electric machine.
  • the motor-side transmission wheel and the transmission-side transmission wheel can be attached coaxially to the coupling axis, in particular lie on the coupling axis and/or be arranged thereon such that they can be coupled to one another.
  • the engine-side transmission gear may be coupled to transmit drive torque between the engine-side transmission gear and the engine-side prime mover.
  • the transmission-side transmission wheel can be set up to transmit a drive torque between the transmission-side transmission wheel and the transmission-side primary drive member and the shaft of the electric machine or be coupled to the respective member.
  • the switchable starter clutch can be set up to selectively couple and decouple the engine-side transmission wheel and the transmission-side transmission wheel for the transmission of the starter torque between the engine-side transmission wheel and the transmission-side transmission wheel.
  • the motor-side translation wheel In the coupled state, can be rigidly coupled to the transmission-side translation wheel, so that the motor-side translation wheel and the transmission-side translation wheel rotate together on the coupled axle.
  • the transmission-side transmission wheel can be located between the shaft of the electrical machine and the transmission-side primary drive element, so that the transmission of the drive torque and/or the starter torque between the electrical machine and the transmission-side primary drive element (in the case of the drive torque) or the engine-side primary drive element (in the case of the starter torque) via the transmission-side transmission wheel.
  • the transmission-side transmission wheel can be coupled to a shaft of the electric machine for the transmission of the drive torque between the rotor and the transmission-side primary drive member.
  • the rotor and the transmission-side prime mover can be configured with a gear ratio between the rotor and the transmission-side prime mover for an increased speed of the rotor relative to the transmission-side prime mover.
  • the translation can result in particular from a different size of the transmission-side primary drive member in relation to the transmission-side transmission wheel, and/or through a different size of a pinion of the shaft of the electric machine in relation to the transmission-side transmission wheel.
  • the transmission-side transmission wheel and/or the motor-side transmission wheel can bring about a translation.
  • the translation by the engine-side transmission gear corresponds to the translation by the transmission-side prime mover.
  • the translation by the motor-side translation gear is greater than the translation by the transmission-side primary drive gear, for example when the size of the motor-side translation gear is unequal to the size of the transmission-side translation gear.
  • the transmission-side primary drive member rotates faster than the engine-side primary drive member, and the primary drive members are decoupled via the freewheel.
  • the translation causes an increase in the speed of the rotor in relation to the transmission-side primary drive element of 2:1 to 10:1.
  • the translation causes a speed increase of the rotor in relation to the engine-side prime mover from 2:1 to 10:1.
  • the ratio of the translation of the engine-side primary drive member and the transmission-side primary drive member is 1:1 to 2:1, for example 1:1 to 1.5:1, for example 1.3:1 to 1:1 or 1.1:1 to 1:1.
  • a higher torque can be transmitted from the electric machine to the internal combustion engine when the ratio is not equal to 1:1 between the engine-side transmission wheel and the transmission-side transmission wheel.
  • the said translation can be used to decouple the freewheel from the transmission-side primary drive element when the internal combustion engine is started, so that the starter torque when the starter clutch is closed while driving is not transmitted to the transmission input shaft and is only supplied to the stationary or slowly rotating internal combustion engine.
  • a jerky engagement of the freewheel can be avoided by the translation.
  • the electric machine is set up to act as a flywheel mass of the hybrid internal combustion engine when the engine-side primary drive element is coupled to the transmission-side primary drive element.
  • the primary drive element on the engine side can be coupled to the primary drive element on the transmission side by means of the switchable starter clutch.
  • the coupling can also take place in cases where the electric machine is not used to start the internal combustion engine.
  • the electric machine can be operated in such a way that little or no drive torque is output or absorbed.
  • the operating state can be used to increase the running stability of the internal combustion engine at low speeds of the internal combustion engine.
  • the flywheel mass of the electric machine can be less than the flywheel mass of a conventional, equivalent flywheel, which is mounted on the crankshaft, especially when the speed of the rotor through a translation, especially through the Transmission wheels, is higher than the speed of the coupled combustion engine.
  • a conventional flywheel can be dispensed with.
  • the electric machine is set up to transmit a drive torque to the transmission-side primary drive member to drive the vehicle.
  • the vehicle is driven when the drive torque is transmitted to the transmission input shaft.
  • the drive torque of the electric machine can be made available at the same time as a drive torque originating from the crankshaft or instead of a drive torque originating from the crankshaft.
  • the speed of the engine-side primary drive member can be lower than the speed of the transmission-side primary drive member, so that the freewheel opens and the drive torque is provided solely by the electric machine.
  • the speed of the motor-side primary drive member is equal to the speed of the transmission-side primary drive member, so that the freewheel locks and a drive torque is provided both by the internal combustion engine and by the electric machine.
  • the electric machine is configured to receive drive torque to generate electric power.
  • the drive torque can be transmitted in particular from the transmission-side primary drive member, for example by a drive torque being transmitted from the engine-side primary drive member via the locked freewheel and/or from the transmission input shaft via the transmission clutch to the transmission-side primary drive member.
  • the drive torque can be transmitted to the electric machine via the transmission-side transmission wheel.
  • the drive torque can be transmitted from the transmission-side primary drive member to the transmission-side transmission wheel.
  • the drive torque from the gear-side transmission gear on the shaft Electrical machine, which is coupled to the rotor of the electrical machine, are transmitted.
  • the electric machine of the hybrid internal combustion engine can be set up to convert mechanical energy, which is transferred to the rotor of the electric machine, into electrical energy.
  • the mechanical energy can come from the momentum of the vehicle, for example, and can be transmitted via the transmission and the transmission-side prime mover.
  • the mechanical energy can also come from the internal combustion engine, for example while the vehicle is moving, or also while the vehicle is stationary, for example while the internal combustion engine is idling.
  • the mechanical energy can be a drive torque.
  • the electrical machine is preferably designed in such a way that the load on the generator can be adjusted and it can therefore be regulated how much of the mechanical energy is used to generate the electrical energy.
  • the electrical machine can be regulated in such a way that it functions as a controllable brake, which gives the driver the opportunity, for example when driving downhill, to regulate the speed solely with the braking effect of the electrical machine.
  • the transmission-side primary drive member includes a decoupling element for shock absorption.
  • shock absorption can be understood as shock absorption.
  • Bumps and jerks can occur, for example, with load changes.
  • a shock or jerk can occur when the engine locks into the prime mover such that the one-way clutch suddenly transitions from an open to a locked state.
  • a jolt or jerk can also occur when the operating state of the electric machine changes, for example when suddenly a changed drive torque is delivered from the electric machine to the transmission-side prime mover or is absorbed by the transmission-side prime mover.
  • the decoupling element can serve to reduce the jerk that usually occurs when the internal combustion engine is engaged in the primary drive, in particular when the freewheeling from an open to a locked state.
  • the decoupling element may comprise a rubber decoupling element.
  • the transmission-side primary drive member comprises two essentially rotationally symmetrical parts, which are mounted coaxially with the transmission input shaft on the transmission input shaft.
  • an inner, rotationally symmetrical part and an outer, rotationally symmetrical part can be provided.
  • the inner, rotationally symmetrical part can be mounted indirectly on the transmission input shaft, for example via the freewheel.
  • the outer rotationally symmetrical part can be mounted on the inner rotationally symmetrical part.
  • the two rotationally symmetrical parts can rotate together on the axis of rotation specified by the bearing on the transmission input shaft.
  • the decoupling element couples a first part of the rotationally symmetrical parts to a second part of the rotationally symmetrical parts for damped transmission of the drive torque.
  • the decoupling element can be located between the first part and the second part, for example.
  • the first part can be an inner rotationally symmetrical part.
  • the second part can be a second rotationally symmetrical part.
  • the decoupling element can, for example, be a sleeve, such as a rubber sleeve, which is slipped over the inner, rotationally symmetrical part and couples the outer, rotationally symmetrical part to the inner, rotationally symmetrical part for a damped transmission of the drive torque.
  • the electric machine is provided in an oil-carrying housing part of the hybrid internal combustion engine.
  • the electric machine may include an engine breather of the hybrid internal combustion engine.
  • the engine ventilation of the hybrid internal combustion engine can be at least partially integrated into the electric machine.
  • the rotor of the electric machine can include a rotary oil separator.
  • a further device for venting the housing can advantageously be dispensed with.
  • the oil can be separated by the rotor of the electric machine in its function as a rotary oil separator compared to conventional designs, be improved. For example, it can be reduced to the recirculation of the oil-wet air, for example into an air filter housing of the motor vehicle.
  • the hybrid internal combustion engine components described herein reside in a common housing and include an oil distribution system, such as for lubricating the respective bearings and gears.
  • the oil/air mixture penetrates the electrical machine through openings provided for this purpose, for example openings in a basket-shaped external rotor.
  • the oil contained in the oil-air mixture is separated by the rotating external rotor and returns to the housing as a liquid.
  • An air duct located near the axis of rotation of the external rotor is used to ventilate the housing. Since the air duct in the example mentioned is only reached by air that has passed the external rotor, the vented air is largely free of oil.
  • the hybrid engine includes speed sensors.
  • the hybrid internal combustion engine can include one or more speed sensors that measure the speed of the internal combustion engine, for example the speed of the crankshaft, for example via one or more speed sensors on the crankshaft or on the flywheel.
  • the hybrid internal combustion engine can also include one or more speed sensors that measure the speed of the electric machine. If the electric machine is an electronically controlled, brushless motor-generator, the internal sensor system of the electric machine, which typically includes a speed sensor, can be used.
  • the sensors can be sensors typically used in motor vehicles, such as magnetic sensors, for example Hall sensors.
  • sensors whose signal is provided in a manner that can be processed by a central control logic, for example via a bus system, so that a control logic can bring about active changes in the operating state as a function of the speed signals.
  • the signals from the speed sensors can be transmitted to the control unit.
  • the signals from the sensors can be used by the control unit to adapt the speeds of the engine-side primary drive element and the transmission-side primary drive element to one another before an upcoming load change, in order to enable a smooth transition from one operating state to the next operating state.
  • an operating state change can take place without the driver having to be aware of it and without having to actuate the transmission clutch, for example, to avoid a momentary jolt.
  • the invention relates to the use of an embodiment of the hybrid internal combustion engine and/or an embodiment of the hybrid drive module in a motor vehicle.
  • Embodiments of the invention equally relate to a motor vehicle which includes embodiments of the hybrid internal combustion engine and/or the hybrid drive module.
  • the vehicle is typically a light motor vehicle such as, but not limited to, a motorcycle, ATV or quad bike, trike, snowmobile, or sidecar combination. Vehicles of this type are often also referred to as "Straddled Vehicles" in English, with light cabin vehicles such as auto rickshaws and the like also falling under the generic term of light motor vehicles.
  • the vehicle may include a battery, where the battery may be the vehicle's only battery, or may be another battery alongside an existing battery, eg the vehicle's starter battery.
  • the battery typically serves primarily to operate the electric machine.
  • the battery can be designed to store electrical power and deliver it again as required, for example to the electric machine.
  • the battery can have a voltage which is higher than the voltage of the on-board network of the motor vehicle, approximately equal to or higher than 12V, 24V or 48V.
  • the battery in particular its shape and battery chemistry, are possible.
  • lithium-based batteries such as lithium-ion batteries, lithium-polymer batteries and/or lithium-iron phosphate batteries can be suitable.
  • nickel metal hydride batteries may be suitable.
  • the battery preferably has the highest possible energy and/or power density, so that the lightest possible battery can be selected to provide the desired power and/or energy, since it is widely known that a low overall weight has an advantageous effect on the driving characteristics of a motor vehicle affects.
  • the battery is preferably of a common type and/or is made from common components whose costs are reasonable in relation to the motor vehicle.
  • the battery is preferably placed at a low point in the motor vehicle, that is to say close to the ground, so that the overall center of gravity of the vehicle is low, which has a favorable effect on the driving characteristics of the motor vehicle.
  • the battery can preferably be designed and/or installed in such a way that it can be changed; however, the battery can also be permanently installed.
  • the battery can be charged with electrical power to store electrical energy.
  • the battery is preferably charged primarily by the electric machine in generator mode.
  • the motor vehicle can also be set up to charge the battery with electrical power, e.g. from the mains ("plug-in hybrid").
  • the motor vehicle can have a charge controller, with the charge controller also being able to charge the battery via the generator .
  • the charge controller can represent a separate component that is regulated, for example, by the control unit, or it can be integrated into the control unit.
  • the battery is selected such that it provides sufficient power and/or energy to operate the motor vehicle for short distances at low speeds, for example for approximately 1 km at less than 10 m/s, without the internal combustion engine being active.
  • the battery preferably has a capacity of at least 1 kWh and a continuous output of at least 1 kW. Capacity is the energy that the battery can deliver before it is damaged, for example due to deep discharge. Power is the power that the battery can continuously deliver at approximately 80 percent charge, knowing that the power can decrease as the battery continues to discharge.
  • the battery can advantageously be designed in such a way that it does not excessively impair the driving characteristics of the motor vehicle due to its size and/or its weight.
  • the battery can have a maximum capacity of 10 kWh, 7.5 kWh or 5 kWh, so that the size and/or the weight of the battery is small in relation to the motor vehicle.
  • the motor vehicle is designed in such a way that the hybrid internal combustion engine drives the vehicle either with the electric machine alone, with the combustion engine alone, or with the combustion engine in combination with the electric machine.
  • the internal combustion engine When operating alone with the electric machine, the internal combustion engine is typically decoupled from the transmission by the way the freewheel works.
  • the internal combustion engine can be stationary or moving at a speed that is lower than the speed of the engine-side prime mover, for example at an idle speed.
  • the vehicle according to the invention can offer the advantage that the vehicle catalytic converter cools down less quickly, since after the When the combustion engine is switched off, no more cooling air can get into the exhaust system via the engine.
  • control unit can also be set up to restart the internal combustion engine from a standstill if, for example, the temperature of the catalytic converter falls below a specific value, in order to heat it up again and thus ensure that its effectiveness is maintained.
  • This has the advantage that the vehicle emits fewer pollutants.
  • Other reasons for the automatic start of the Internal combustion engine in purely electric operating mode are conceivable, such as falling below a minimum oil temperature or exceeding a maximum coolant temperature.
  • the temperature of the catalytic converter, the oil system, the cooling system or the like can be measured by an appropriate sensor and, for example, evaluated by the control unit.
  • the internal combustion engine can also be switched on or off as a result of a driver signal, for example if the driver foresees that the power of the electric motor alone will soon no longer be sufficient and therefore delivers a control command to the vehicle that causes the internal combustion engine to start.
  • the electrical machine When operated solely with the internal combustion engine, the entire drive energy or the entire drive torque typically comes from the internal combustion engine.
  • the electrical machine can work as a generator, so that it converts part of the available drive energy into electrical energy.
  • the electrical machine can also be regulated in such a way that no electrical power or only part of the available power is drawn, so that the mechanical resistance of the electrical machine is reduced.
  • This mode in particular the mode in which no electrical power is drawn, can be referred to as the passive mode.
  • the regulation can take place actively, for example via an electrical or electronic component, for example the charge controller.
  • active control can happen automatically, e.g. when the battery is fully charged and no more electrical power is needed to charge the battery, or it can be done by a driver signal, e.g. when the generator is in passive mode but temporarily as an engine brake should act, e.g. as a result of a braking signal provided by the driver.
  • the maximum power of the vehicle is available. This can be advantageous in particular when starting and/or accelerating the vehicle.
  • Said mode can occur automatically or be actively selected, e.g. by the driver, for example when the control unit recognizes that there is a need for additional power, for example when the motor vehicle's throttle grip is in the full throttle position for a certain period of time. Then, for example, when operating the motor vehicle in internal combustion engine mode, the electric motor can be switched on, or when operating the motor vehicle in electric motor mode, the internal combustion engine can be started and/or switched on.
  • Said state can also be wholly or partially dependent on a driver's input, for example the selection of a "sports mode", the actuation of a "boost” button or the like.
  • Said mode can be used to use the electric motor when starting the motor vehicle in addition to the internal combustion engine in the form of a starting aid.
  • the electrical machine can be used as a brake.
  • the use of the electric machine typically requires the electric machine to be operated as a generator and is generally independent of the mode in which the motor vehicle is operated.
  • the function of the generator as an engine brake can be used for recuperation, i.e. for charging the battery with the energy released during braking.
  • the equivalent electric load can include the coils of the electric machine, so that the function of the electric machine corresponds to an eddy-current brake, for example.
  • the controllable electric engine brake can have a beneficial effect on the driving characteristics of the vehicle, for example by enabling a "gliding function" in which the user can keep his speed mostly constant when the combustion engine is at a standstill tries to keep by using the electric machine, typically in the low part-load range, alternately as a motor for slight acceleration, or as a recuperative motor Brake used for light braking.
  • the electric machine can typically be controlled linearly in its entire power range and can have a lower moment of inertia compared to a combustion engine with a flywheel, the load change, i.e. the transition from overrun mode to drive mode, is typically smoother, i.e. less jerky, than with a comparable combustion engine .
  • a "sailing operation" in which the electric machine supports the combustion engine in the manner mentioned, can also be a favorable application.
  • the motor vehicle has a start/stop function.
  • the start/stop function typically relates to the internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is considered to be started when the crankshaft rotates as a result of the operation of the internal combustion engine, and the internal combustion engine is considered to be stopped when the crankshaft is stationary.
  • the start/stop function is preferably set up in such a way that it is carried out primarily automatically. However, it can also be advantageous if the start/stop function can be modified by the driver in such a way that the parameters that are evaluated for the automatic execution of the start/stop function are weighted or considered according to a driver setting. It can also be advantageous if the driver can cause the internal combustion engine to start and stop while the motor vehicle is in operation, together with or instead of the start/stop function.
  • the start/stop function can bring about the stopping of the internal combustion engine when the motor vehicle is stationary for a certain time, for example after 2 seconds, 5 seconds or 10 seconds.
  • the exact time can be adjustable by the driver, for example, or can vary depending on internal or external states of the hybrid internal combustion engine and/or the motor vehicle.
  • the motor vehicle can prevent stopping at a standstill if, for example, the internal combustion engine has not yet reached the operating temperature or there are other reasons which mean that operating the internal combustion engine at idle is preferable to stopping the internal combustion engine.
  • the start/stop function can stop the internal combustion engine when the motor vehicle has only a low load, ie the motor vehicle is being moved in a low load range and only little drive power has to be made available by the hybrid internal combustion engine.
  • a low load can be defined, for example, that for a period of time, which can be an adjustable period, e.g. Can be 30 seconds, 1 minute or 5 minutes, only a drive power was required, which is, for example, below the power that can provide the electric motor alone. This can be the case, for example, when the motor vehicle is moved in slow-moving traffic for longer distances.
  • an adjustable period e.g. Can be 30 seconds, 1 minute or 5 minutes
  • the start/stop function can start the combustion engine when the battery charge level falls below a minimum.
  • the minimum battery charge selected for this can be in a range between 10 and 80 percent of the total charge, for example 30 percent of the total charge, 50 percent of the total charge or 60 percent of the total charge.
  • the minimum battery charge can be an adjustable parameter. Equally, the start/stop function can prevent the combustion engine from stopping if the minimum battery charge or another parameter that represents a second minimum battery charge is not reached.
  • the start/stop function can start the internal combustion engine when additional power is required, for example when the power of the electric motor is no longer sufficient to drive the motor vehicle. This can be the case, for example, when the motor vehicle is being moved up an incline, or when the motor vehicle exceeds a speed at which additional power is required to overcome the wind resistance.
  • the need for additional power can be recognized, for example, by the driver holding the throttle, the accelerator pedal or another device for controlling the power output for a previously defined and preferably adjustable period in a maximum range, for example for more than 2 seconds, for more than 5 seconds , or above 90 percent of maximum power output, commonly referred to as “full throttle,” for over 7 seconds.
  • the start/stop function can start the internal combustion engine when it is foreseeable that additional power will be required shortly, for example when the motor vehicle is accelerated solely using the electric motor until a speed is exceeded at which it is foreseeable that the vehicle can no longer be accelerated with the electric motor alone.
  • the start/stop function can then be set up in such a way that the internal combustion engine is started solely on the basis of the speed of the motor vehicle as soon as a certain, preferably adjustable speed is exceeded.
  • the hybrid internal combustion engine according to the invention, the hybrid drive module according to the invention and a vehicle which includes the hybrid internal combustion engine according to the invention and/or the hybrid drive module according to the invention can offer numerous advantages.
  • the purely electric operating mode is suitable for moving the vehicle, for example in inner-city traffic, entirely or partially without using the combustion engine, thus reducing noise and pollutant emissions and lowering fuel consumption.
  • the internal combustion engine, the battery and the electric machine can be made smaller and lighter than is possible for purely electric or purely conventional vehicles, since the two engine types can support each other in a favorable way:
  • the low range of a relatively small battery can be compensated for by the internal combustion engine, and the low torque of a small displacement internal combustion engine can be compensated for by the electric motor.
  • FIG. 1 sectional view of a hybrid internal combustion engine according to a
  • FIG. 2 side view of a hybrid internal combustion engine according to a
  • FIGS. 1-3 show a hybrid internal combustion engine 100 according to an exemplary embodiment. Individual components of hybrid internal combustion engine 100 known to those skilled in the art are not shown for better clarity, for example the components of internal combustion engine connected to crankshaft 110, components for coupling transmission input shaft 130 to the transmission or the housing of hybrid internal combustion engine 100. For better understanding the hybrid internal combustion engine is shown in three views, wherein features described herein are denoted by the same reference numerals in the views.
  • the hybrid internal combustion engine 100 includes the crankshaft 110, which is shown shortened in the figures.
  • the crankshaft 110 terminates in the journal 112.
  • a drive wheel 114 is mounted on the journal 112, a drive wheel 114 is mounted.
  • Drive wheel 114 transmits an existing drive torque from the crankshaft to engine-side primary drive member 122.
  • Engine-side primary drive member 122, transmission-side primary drive member 124, and freewheel 126 located between engine-side primary drive member 122 and transmission-side primary drive member 124 are components of primary drive 120 of hybrid internal combustion engine 110
  • a transmission clutch 150 is also shown.
  • the transmission clutch 150 can also be understood as a component of the primary drive 120 .
  • the engine-side primary drive member 122 is driven by the drive wheel 114 and is supported by the ball bearing 132 and the roller bearing 134 coaxially to the transmission input shaft 130 on the transmission input shaft 130, but not directly connected to the transmission input shaft 130.
  • a sleeve-shaped section of the engine-side primary drive member 122 extends, adjacent to the transmission input shaft 130, between the ball bearing 132 and the roller bearing 134.
  • the transmission-side primary drive member 124 is also attached coaxially to the transmission input shaft 130, but not directly connected to it.
  • the engine-side prime mover 122, the transmission-side prime mover 124, the transmission clutch 150, and the transmission input shaft 130 may rotate separately or together about the axis of rotation defined by the transmission input shaft 130.
  • the transmission-side primary drive member 124 comprises an inner, rotationally symmetrical part 124a, an outer, rotationally symmetrical part 124b and a decoupling element 170 located between the parts 124a, b coupled to each other in a shock-damped manner.
  • the transmission-side primary drive member 124 in particular the inner rotationally symmetrical part 124a, comprises a sleeve-shaped section which essentially corresponds to the sleeve-shaped section of the engine-side primary drive member 122, but lies in the radial direction outside the sleeve-shaped section of the engine-side primary drive 122 and a cylindrical free space between the respective sleeve-shaped Sections of the motor-side and the transmission-side prime mover 122, 124 are defined.
  • a bearing sleeve 128 is provided between the two rotationally symmetrical parts 124a, b, which allows rotation between the rotationally symmetrical parts 124a, b, such as occurs, for example, when the decoupling element 170 dampens a jolt.
  • the free space between the sleeve-shaped sections of the engine-side primary drive member 122 and the transmission-side primary drive member 124 contains the freewheel 126.
  • clamping bodies are provided in the free space, which together with the engine-side primary drive member 122 and the transmission-side primary drive member 124 form the freewheel.
  • the one-way clutch 126 allows the transmission-side prime mover 124 to overtake the engine-side prime mover 122 and locks once drive torque is transferred from the crankshaft 110 to the prime mover 120 .
  • the one-way clutch 126 may be provided in the form of a cartridge type one-way clutch that includes radial bearings in addition to the sprags.
  • the radial bearings can store the engine-side primary drive member 122 and the transmission-side primary drive member 124 against one another.
  • reference numeral 126 shows two sleeve-type freewheels lying side by side in the axial direction, with the clamping bodies being shown between two outer radial bearings in each case.
  • the use of several sleeved freewheels, for example two or more sleeved freewheels, can advantageously improve the torque transmission and/or ensure reliable torque transmission.
  • the transmission-side primary drive member 124 in particular the outer rotationally symmetrical part 124b, includes a clutch basket for receiving the clutch plates of the transmission clutch 150.
  • the transmission-side primary drive member 124 is locked via the fastening element 136 along the axial direction.
  • Transmission clutch 150 may be a conventional transmission clutch.
  • the hybrid internal combustion engine 100 includes an electric machine 140.
  • the electric machine 140 includes a rotor 142 designed as an external rotor.
  • the rotor is connected to the shaft of the electric machine 146.
  • the stator 144 of the electric machine 140 is fixed to a housing part of the hybrid internal combustion engine 100 (not shown).
  • the wave of the electric Machine 146 includes a pinion that meshes with transmission gear 164 .
  • the electric machine 140 includes a ventilation opening 180.
  • the ventilation opening 180 is connected via a ventilation channel 182 to a free space lying between the rotor 142 and the stator 144.
  • the bleed passage lies within the rotor 142 and thus rotates with the rotor 142. Air flowing through the bleed port 180 and the bleed passage 182 flows along the inside of the rotor 142 such that airborne oil is advantageously separated by the rotation of the rotor 142. with the rotor acting as a rotary oil separator. Air that is removed on the side of the stator 144 is largely free of oil, so that, for example, a housing opening for housing venting can be provided in the area of the stator 144 or the side of the housing opposite the stator.
  • vent opening 180 or vent passage 182 may advantageously assist in cooling electric machine 140 .
  • the ventilation channel 182 can extend as far as the shaft 146 and/or its bearing, and the shaft 146 can contain at least one opening, for example a bore, in the radial direction in the region of the bearing.
  • the bore can be positioned in such a way that the ventilation channel 182 is widened into the interior of the shaft 146 when the bore is in a corresponding rotational position.
  • the shaft 146 may further include an internal passage extending from either end of the shaft, or both ends of the shaft 146 to the bore in the interior of the shaft 146.
  • a venting channel can extend between one or both ends of the shaft 146 via the inner channel to the venting channel 182 and allow venting of the free space via one or both ends of the shaft 146.
  • the starter clutch 160 is located between the shaft of the electric machine 146 and the primary drive 120.
  • the starter clutch defines the coupling axis 166.
  • On the coupling axis are the motor-side transmission gear 162 and the transmission-side transmission wheel 164.
  • the transmission-side transmission wheel 164 is set up to transmit the drive torque between the transmission-side primary drive member 124 and the shaft of the electric machine 146.
  • the transmission of the driving torque between the transmission-side prime mover 124 and the shaft of the electric machine 146 takes place at all times.
  • the engine-side transmission gear 162 is coupled to the engine-side prime mover 122 . When the starter clutch 160 is opened, the engine-side transmission gear 162 spins freely.
  • the starter clutch 160 is actuated mechanically by the actuation of the control member 168 .
  • the actuation of the starter clutch 160 couples the transmission gear 162 on the engine side to the transmission gear 164 on the transmission side.
  • Actuation of starter clutch 160 causes the inner clutch wedge of starter clutch 160 to be displaced along clutch axis 166 and thus to a form-fitting and/or friction-locking connection between the sleeve-shaped area of transmission-side transmission wheel 164 and engine-side transmission wheel 162 located in the region of the sleeve-shaped area
  • the starter clutch 160 is closed or engaged, the engine side gear 162 rotates with the transmission side gear 164.
  • the engine side gear 162 is the same size as the transmission side gear 164 so that no gearing occurs.
  • the engine-side prime mover 122 and the transmission-side prime mover 124 are coupled at a ratio of 1:1 and rotate at the same speed.
  • a transmission can be provided between the engine-side transmission wheel 162 and the transmission-side transmission wheel 164, in particular such that the motor-side transmission wheel 162 has a smaller number of teeth than the transmission-side transmission wheel 164.
  • the engine-side and the transmission-side primary drive member 122, 124 can in this case be adjusted accordingly.
  • Embodiments of the hybrid internal combustion engine described are particularly suitable for use in small motor vehicles and can advantageously improve handling, consumption, smooth running, pollutant emissions and longevity.
  • hybrid internal combustion engine according to any of the embodiments described herein, wherein the hybrid internal combustion engine additionally comprises one or more of the following: speed sensor on the electric machine, speed sensor on the crankshaft, speed sensor on the starter clutch, speed sensor on the engine-side prime mover, speed sensor on the transmission-side primary drive element and/or speed sensor on the transmission input shaft.
  • Hybrid drive module comprising a hybrid internal combustion engine according to one of the embodiments described herein, and a battery, wherein the crankshaft is driven by an internal combustion engine, and wherein the battery on demand
  • Motor vehicle comprising a hybrid drive module according to implementation 7, wherein the battery preferably has a capacity of at least 1 kWh, and wherein the battery preferably delivers a continuous power of at least 1 kW, and wherein the battery preferably has a capacity of less than 10 kWh.

Abstract

A hybrid internal combustion engine (100) for use in a motor vehicle comprises: a crankshaft (110), a primary drive (120) comprising a motor-side primary drive element (122), a freewheel mechanism (126) and a transmission-side primary drive element (124); an electrical machine (140) in the form of a motor-generator unit. The freewheel mechanism (126) is designed for transmitting a driving torque from the motor-side primary drive element (122) to the transmission-side primary drive element (124), and the transmission-side primary drive element (124) is mounted on the transmission input shaft (130) coaxially to the transmission input shaft (130).

Description

Hybrid-Verbrennungsmotor hybrid internal combustion engine
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hybrid-Verbrennungsmotor für den Einsatz in Kraftfahrzeugen, ein Hybrid-Antriebsmodul, ein Kraftfahrzeug mit einem Hybrid- Antriebsmodul, sowie die Verwendung eines Hybrid-Verbrennungsmotors zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges. The present invention relates to a hybrid internal combustion engine for use in motor vehicles, a hybrid drive module, a motor vehicle with a hybrid drive module, and the use of a hybrid internal combustion engine to drive a motor vehicle.
Die Kombination eines Verbrennungsmotors mit einem Elektromotor zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs ist aus dem Stand der Technik als Hybrid-Antrieb, insbesondere in Verbindung mit Personenkraftwagen, bekannt. Die Komponenten solcher bekannten Antriebe, insbesondere der Verbrennungsmotor, der Elektromotor, die Batterie und das Getriebe sind für derartige Fahrzeuge in der Regel so ausgelegt, dass das Fahrzeug für kurze Strecken rein elektrisch betrieben werden kann, dass der Elektromotor in Momenten mit großem Leistungsbedarf den Verbrennungsmotor unterstützen kann, sowie dass der Elektromotor beim Bremsen zur Rückgewinnung der kinetischen Energie des Fahrzeugs rekuperativ, also als Generator, arbeiten kann. The combination of an internal combustion engine with an electric motor to drive a motor vehicle is known from the prior art as a hybrid drive, particularly in connection with passenger cars. The components of such known drives, in particular the internal combustion engine, the electric motor, the battery and the transmission are usually designed for such vehicles in such a way that the vehicle can be operated purely electrically for short distances, that the electric motor takes over the internal combustion engine at moments when high power requirements are required can support, and that the electric motor can work recuperatively, i.e. as a generator, when braking to recover the kinetic energy of the vehicle.
Nach dem Erreichen und zum Halten der Reisegeschwindigkeit für längere Strecken stellt dann in der Regel der Verbrennungsmotor die erforderliche Energie zum Antrieb des Fahrzeugs und, sofern nötig, zum Laden der Batterie zur Verfügung, wobei der Elektromotor in diesem Fall ebenfalls als Generator arbeitet. After reaching and maintaining the cruising speed for longer distances, the internal combustion engine usually provides the energy required to drive the vehicle and, if necessary, to charge the battery, with the electric motor also working as a generator in this case.
Die genannten Betriebsmodi bieten dem Benutzer zahlreiche Vorteile, wie etwa eine höhere Laufruhe im rein elektrischen Betrieb, einen geringeren Verbrauch und dennoch gute Fahreigenschaften, insbesondere beim kurzzeitigen Beschleunigen, wie z.B. beim Anfahren des Fahrzeugs. The operating modes mentioned offer the user numerous advantages, such as smoother running in purely electric mode, lower consumption and still good driving characteristics, especially when accelerating for a short time, such as when starting the vehicle.
Jedoch sind die derzeit bekannten Antriebe so ausgeführt, dass sie für die Verwendung in leichten Kraftfahrzeugen, wie etwa einspurigen Fahrzeugen, Dreirädern, ATVs und dergleichen aufgrund von Größe, Gewicht oder Komplexität nicht oder kaum in Frage kommen. Besonders die Funktion des Getriebes, die Kraftübertragung zwischen Antriebsstrang, Verbrennungsmotor und Elektromotor wie oben beschrieben situationsabhängig zu steuern, kann bislang nicht so verwirklicht werden, dass sie für die oben genannten, leichten Fahrzeuge ohne gravierende Nachteile verwendbar ist. However, the currently known drives are designed in such a way that they are not or hardly suitable for use in light motor vehicles, such as single-track vehicles, three-wheelers, ATVs and the like, due to their size, weight or complexity. In particular, the function of the transmission, to control the power transmission between the drive train, combustion engine and electric motor depending on the situation as described above, has not been possible so far be realized that it can be used for the above, light vehicles without serious disadvantages.
Es besteht somit der Bedarf an einem Antrieb, insbesondere einem Hybrid-Antrieb mit einem Hybrid-Verbrennungsmotor, der die zuvor genannten Vorteile eines Hybrid-Antriebs bietet und gleichzeitig so ausgeführt ist, dass er in den genannten, leichten Kraftfahrzeugen verwendet werden kann. There is therefore a need for a drive, in particular a hybrid drive with a hybrid internal combustion engine, which offers the aforementioned advantages of a hybrid drive and at the same time is designed in such a way that it can be used in the light motor vehicles mentioned.
Die vorliegende Erfindung, insbesondere die Ausführungsformen der unabhängigen Ansprüche, löst dieses Problem. Weitere günstige Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, den Figuren und der Beschreibung. The present invention, in particular the embodiments of the independent claims, solves this problem. Further favorable embodiments emerge from the dependent claims, the figures and the description.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung einen Hybrid-Verbrennungsmotor für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug. Der Hybrid-Verbrennungsmotor beinhaltet eine Kurbelwelle, wobei die Kurbelwelle dazu eingerichtet ist, von zumindest einem Hubkolben des Hybrid-Verbrennungsmotors angetrieben zu werden; einen Primärantrieb mit einem motorseitigen Primärantriebsglied, einem Freilauf und einem getriebeseitigen Primärantriebsglied; eine Getriebeeingangswelle; und eine als Motor-Generator ausgebildete elektrische Maschine. Der Primärantrieb ist dazu eingerichtet, ein Antriebsdrehmoment von der Kurbelwelle auf die Getriebeeingangswelle zu übertragen. Das motorseitige Primärantriebsglied ist zum Empfangen des Antriebsdrehmoments von der Kurbelwelle eingerichtet. Der Freilauf ist zur Übertragung des Antriebsdrehmoments von dem motorseitigen Primärantriebsglied auf das getriebeseitige Primärantriebsglied eingerichtet. Das getriebeseitige Primärantriebsglied ist zur Übertragung des Antriebsdrehmoments von dem Freilauf auf die Getriebeeingangswelle eingerichtet. Der Freilauf hat eine Sperrrichtung zum Übertragen des Antriebsdrehmoments von dem motorseitigen Primärantriebsglied auf das getriebeseitige Primärantriebsglied und eine Freilaufrichtung zum Entkoppeln einer Übertragung eines Antriebsdrehmoments von dem getriebeseitigen Primärantriebsglied hin zu dem motorseitigen Primärantriebsglied. Das getriebeseitige Primärantriebsglied ist koaxial zur Getriebeeingangswelle auf der Getriebeeingangswelle gelagert. Die elektrische Maschine umfasst einen Rotor und einen Stator. Der Rotor und das getriebeseitige Primärantriebsglied sind für die Übertragung eines Antriebsdrehmoments zwischen dem Rotor und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied gekoppelt. According to one aspect, the invention relates to a hybrid internal combustion engine for use in a motor vehicle. The hybrid internal combustion engine includes a crankshaft, the crankshaft configured to be driven by at least one reciprocating piston of the hybrid internal combustion engine; a prime mover with an engine-side prime mover, a freewheel and a transmission-side prime mover; a transmission input shaft; and an electric machine designed as a motor generator. The prime mover is set up to transfer drive torque from the crankshaft to the transmission input shaft. The engine-side prime mover is configured to receive drive torque from the crankshaft. The freewheel is designed to transmit the drive torque from the engine-side primary drive member to the transmission-side primary drive member. The transmission-side primary drive member is set up to transmit the drive torque from the freewheel to the transmission input shaft. The freewheel has a blocking direction for transmitting the drive torque from the engine-side primary drive member to the transmission-side primary drive member and a freewheeling direction for decoupling a transmission of drive torque from the transmission-side primary drive member toward the engine-side primary drive member. The transmission-side primary drive member is mounted coaxially to the transmission input shaft on the transmission input shaft. The electric machine includes a rotor and a stator. The rotor and the transmission side Prime movers are coupled for transmitting drive torque between the rotor and the transmission-side prime mover.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung eines Hybrid- Verbrennungsmotors nach der hierin beschriebenen Ausführungsformen in einem Kraftfahrzeug zum Antrieb des Kraftfahrzeugs. A further aspect of the invention relates to the use of a hybrid internal combustion engine according to the embodiments described herein in a motor vehicle for driving the motor vehicle.
Gemäß einem Aspekt ist die Freilaufrichtung des Freilaufs die Gegenrichtung oder Gegendrehrichtung der Sperrrichtung. Die Sperrrichtung und die Freilaufrichtung können durch die Drehrichtung der Kurbelwelle, also die durch die Kurbelwelle vorgegebener Drehrichtung definiert sein. Die Kurbelwelle kann zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments mit dem motorseitigen Primärantriebsglied gekoppelt sein, sodass die Drehrichtung der Kurbelwelle die Drehrichtung des motorseitigen Primärantriebsglieds vorgibt. Das getriebeseitige Primärantriebsglied ist koaxial zur Getriebeeingangswelle auf der Getriebeeingangswelle gelagert und kann direkt oder indirekt mit der Getriebeeingangswelle verbunden oder gekoppelt sein. According to one aspect, the free-wheeling direction of the free-wheel is the opposite direction or counter-rotational direction of the locking direction. The blocking direction and the freewheeling direction can be defined by the direction of rotation of the crankshaft, ie the direction of rotation predetermined by the crankshaft. The crankshaft can be coupled to the engine-side primary drive member for the transmission of a drive torque, so that the direction of rotation of the crankshaft dictates the direction of rotation of the engine-side primary drive member. The transmission-side primary drive member is mounted coaxially to the transmission input shaft on the transmission input shaft and can be directly or indirectly connected or coupled to the transmission input shaft.
Gemäß einem Aspekt wird ein Hybrid-Antriebsmodul beschrieben. Das Hybrid- Antriebsmodul kann einen Hybrid-Verbrennungsmotor nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen, sowie eine Batterie umfassen. Das Hybrid- Antriebsmodul kann eine Steuereinheit umfassen. Die Batterie kann bedarfsweise von der elektrischen Maschine im Generatorbetrieb geladen werden, oder elektrische Energie zum Betrieb der elektrischen Maschine im Motorbetrieb liefern. Die Steuereinheit kann zur Steuerung der elektrischen Maschine eingerichtet sein, beispielsweise kann die Steuereinheit steuern, ob die elektrische Maschine ein Antriebsdrehmoment empfängt oder abgibt, und/oder ob die elektrische Maschine als Motor oder Generator betrieben wird. Die Steuereinheit kann, je nach Betriebszustand, die elektrische Maschine mit einer variablen Leistung betreiben. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, einen Zustand der Batterie zu fühlen oder zu messen. Der Zustand der Batterie kann beispielsweise ein Ladezustand der Batterie sein, und/oder eine Temperatur der Batterie, eine Kapazität der Batterie, ein Verschleißzustand der Batterie, ein Defekt der Batterie oder dergleichen. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, einen Betriebszustand des Fahrzeugs zu erkennen und die elektrische Maschine entsprechend zu betreiben. Die Batterie weist vorzugsweise eine Kapazität von zumindest 1 kWh auf. Die Batterie liefert vorzugsweise eine Dauerleistung von zumindest 1 kW. Die Batterie weist vorzugsweise eine Kapazität von unter 10 kWh auf. Die Steuereinheit kann dazu eingerichtet sein, eine in Ausführungsformen vorgesehene Starterkupplung zu betreiben. Beispielsweise kann die Steuereinheit ein Steuerglied, wie etwa ein Steller, Verstell motor, Aktor oder Aktuator, betreiben, wobei das Steuerglied mechanisch in die Starterkupplung eingreifen kann, um die Starterkupplung wahlweise zu kuppeln oder zu öffnen. In one aspect, a hybrid powertrain module is described. The hybrid drive module may include a hybrid internal combustion engine according to any of the embodiments described herein, and a battery. The hybrid power module may include a controller. The battery can be charged as needed by the electric machine in generator mode, or supply electrical energy to operate the electric machine in motor mode. The control unit can be set up to control the electric machine, for example the control unit can control whether the electric machine receives or outputs a drive torque and/or whether the electric machine is operated as a motor or generator. Depending on the operating state, the control unit can operate the electric machine with variable power. The control unit can be configured to sense or measure a condition of the battery. The state of the battery can be, for example, a state of charge of the battery and/or a temperature of the battery, a capacity of the battery, a state of wear of the battery, a defect in the battery or the like. The control unit can be set up to recognize an operating state of the vehicle and to switch on the electric machine accordingly operate. The battery preferably has a capacity of at least 1 kWh. The battery preferably delivers a continuous output of at least 1 kW. The battery preferably has a capacity of less than 10 kWh. The control unit can be set up to operate a starter clutch provided in embodiments. For example, the control unit can operate a control member, such as an actuator, variable motor, actuator or actuator, the control member being able to mechanically engage the starter clutch in order to selectively couple or open the starter clutch.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug kann ein Hybrid-Antriebsmodul und/oder einen Hybrid-Verbrennungsmotor nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen umfassen. Das Kraftfahrzeug kann eine Batterie umfassen. Die Batterie kann elektrisch mit der elektrischen Maschine gekoppelt sein, sodass von der Batterie elektrische Leistung zum Antrieb der elektrischen Maschine zur Verfügung gestellt werden kann, oder von der elektrischen Maschine generierte, elektrische Leistung in der Batterie gespeichert werden kann. Another aspect of the invention relates to a motor vehicle. The motor vehicle may include a hybrid drive module and/or a hybrid internal combustion engine according to one of the embodiments described herein. The motor vehicle may include a battery. The battery can be electrically coupled to the electric machine, so that electric power can be made available by the battery to drive the electric machine, or electric power generated by the electric machine can be stored in the battery.
In Ausführungsformen umfasst der Hybrid-Verbrennungsmotor eine von zumindest einem Hubkolben angetriebene Kurbelwelle. Die Kurbelwelle kann einen Wellenzapfen umfassen. Der Wellenzapfen kann beispielsweise zumindest auf der Seite des Primärantriebs aus einem Kurbelgehäuse überstehen. Der Wellenzapfen kann ein Bauteil zum Antrieb des motorseitigen Primärantriebsglieds, beispielsweise ein Antriebsrad umfassen. Das Bauteil zum Antrieb des motorseitigen Primärantriebsglieds kann, beispielsweise durch ineinandergreifende Zähne der jeweiligen Antriebsräder, dazu eingerichtet sein, ein Antriebsdrehmoment zu übertragen, beispielsweise auf das motorseitige Primärantriebsglied. In embodiments, the hybrid internal combustion engine includes a crankshaft driven by at least one reciprocating piston. The crankshaft may include a journal. The shaft journal can, for example, protrude from a crankcase at least on the side of the primary drive. The shaft journal can include a component for driving the engine-side prime mover, for example a drive wheel. The component for driving the engine-side primary drive member can be set up, for example by meshing teeth of the respective drive wheels, to transmit a drive torque, for example to the engine-side primary drive member.
Der Hubkolben befindet sich typischerweise innerhalb eines Zylinders eines Verbrennungsmotors und bewegt sich entsprechend der üblichen Funktionsweise des jeweiligen Verbrennungsmotors im Zylinder auf und ab. Der Verbrennungsmotor kann hierzu beispielsweise ein 2- oder 4-Takt-Motor sein. Auch andere Arten eines Hubkolben-Verbrennungsmotors sind denkbar, beispielsweise ein Dieselmotor, Compound-Motor, Split-Cycle-Motor oder weitere. Es kann eine beliebige Anzahl von Hubkolben in einer beliebigen Anzahl von Zylindern in einer Vielzahl von Anordnungen, wie sie beispielsweise für Twin-, V- oder Boxermotoren, bekannt sind, vorhanden sein. Auch weitere Motoren, wie z.B. Wankelmotoren, die anstelle eines Hubkolbens einen Rotationskolben verwenden, gelten im Kontext dieser Erfindung als geeignete Verbrennungsmotoren, sofern sie eine durch den Verbrennungsmotor angetriebene Kurbelwelle umfassen. The reciprocating piston is typically located within a cylinder of an internal combustion engine and moves up and down in the cylinder in accordance with the normal functioning of the respective internal combustion engine. For this purpose, the internal combustion engine can be a 2-stroke or 4-stroke engine, for example. Other types of reciprocating internal combustion engine are also conceivable, for example a diesel engine, compound engine, split-cycle engine or others. There can be any number of reciprocating pistons in any number of cylinders in a variety of arrangements such as are known for twin, V or opposed engines. Other engines, such as Wankel engines, which use a rotary piston instead of a reciprocating piston, are also considered suitable internal combustion engines in the context of this invention, provided they include a crankshaft driven by the internal combustion engine.
Die Kurbelwelle ist typischerweise in einem Kurbelgehäuse untergebracht und über ein Pleuel mit dem zumindest einen Hubkolben verbunden, sodass eine Kraftübertragung vom Hubkolben auf die Kurbelwelle stattfinden kann, bei der gleichzeitig eine Umwandlung in eine Drehbewegung stattfindet. The crankshaft is typically housed in a crankcase and is connected to the at least one reciprocating piston via a connecting rod, so that power can be transmitted from the reciprocating piston to the crankshaft, with conversion to rotary motion taking place at the same time.
Die Kurbelwelle ist typischerweise an zumindest einem Wellenzapfen gelagert. Der Wellenzapfen liegt typischerweise koaxial zur Drehbewegung der Welle. Die Kurbelwelle kann so gelagert sein, dass während des Betriebs eine möglichst geringe Biegung aufgrund der auf sie wirkenden Kräfte auftritt. Dazu kann die Kurbelwelle beispielsweise zwischen jeweiligen Kurbelwangen in zumindest einem weiteren Lager gelagert sein. Die Kurbelwelle kann, zusätzlich oder ausschließlich, zumindest ein außenseitiges Lager umfassen, wobei es sich um ein außenseitiges Lager handelt, wenn sich für das zumindest eine außenseitige Lager nur auf einer Seite des Lagers entlang der Drehachse der Kurbelwelle ein Hubkolben befindet. The crankshaft is typically mounted on at least one shaft journal. The journal is typically coaxial with the rotation of the shaft. The crankshaft can be mounted in such a way that during operation there is as little bending as possible due to the forces acting on it. For this purpose, the crankshaft can, for example, be mounted in at least one further bearing between the respective crank webs. The crankshaft may, additionally or exclusively, comprise at least one outboard bearing, which is an outboard bearing if the at least one outboard bearing has a reciprocating piston on only one side of the bearing along the axis of rotation of the crankshaft.
Der Wellenzapfen kann an zumindest einem Ende in Bezug auf das zumindest eine außenseitige Lager überstehen, beispielsweise an dem Ende, an dem die Drehbewegung der Kurbelwelle auf einen Primärantrieb übertragen wird. Derselbe Wellenzapfen, oder ein weiterer Wellenzapfen, kann an einem weiteren Ende der Kurbelwelle in Bezug auf das zumindest eine außenseitige Lager, oder ein weiteres außenseitiges Lager, überstehen, beispielsweise so, dass daran ein Startermotor den Verbrennungsmotor zum Starten antreiben kann. Das zumindest eine außenseitige Lager kann ein Lager innerhalb des Motorgehäuses, innerhalb des Kurbelgehäuses, innerhalb des Getriebegehäuses oder dergleichen sein. Das Vorhandensein eines Startermotors, insbesondere in Ausführungsformen, in denen der Hybrid-Verbrennungsmotor für die Verwendung der elektrischen Maschine als Startermotor eingerichtet ist, ist für die Ausführbarkeit der vorliegenden Erfindung nicht essentiell. The shaft journal can protrude at least at one end in relation to the at least one outboard bearing, for example at the end at which the rotational movement of the crankshaft is transmitted to a prime mover. The same shaft journal, or another shaft journal, can protrude at a further end of the crankshaft in relation to the at least one outside bearing, or another outside bearing, for example in such a way that a starter motor can drive the internal combustion engine to start it. The at least one outboard bearing may be a bearing within the engine housing, within the crankcase, within the transmission housing, or the like. The presence of a starter motor, especially in embodiments where the hybrid internal combustion engine for the use of the electric Machine is set up as a starter motor is not essential for the feasibility of the present invention.
In einer Ausführungsform umfasst der Hybrid-Verbrennungsmotor einen Primärantrieb. Der Primärantrieb umfasst ein motorseitiges Primärantriebsglied, einen Freilauf und ein getriebeseitiges Primärantriebsglied. Der Primärantrieb dient zur Übertragung der Motorleistung, also dessen Antriebsdrehmoment, Drehmoment und/oder Drehbewegung, die hierin auch als (Antriebs-) Kraft oder (Antriebs-)Leistung bezeichnet werden, auf ein Getriebe, wobei in manchen Betriebszuständen, die in weiterer Folge genauer beschrieben werden, auch eine Übertragung von Leistung vom Getriebe hin zum Motor möglich ist. Wenn also in weiterer Folge eine Kraft- oder Leistungsübertragung oder die Übertragung eines Antriebsdrehmoments beschrieben wird, ist dies, sofern nicht anders erwähnt, so zu verstehen, dass die Kraft- oder Leistungsübertragung in beide Richtungen stattfinden kann. Auch ist es dem Fachmann bekannt, dass Betriebszustände existieren, in denen beispielsweise ein Drehmoment übertragen wird, ohne dass eine Drehbewegung vorhanden ist, oder dass eine Drehbewegung übertragen wird, ohne dass eine Leistung übertragen wird. Derartige Sonderfälle, wie sie für bestehende Motoren bekannt sind, können auch im erfindungsgemäßen Hybrid- Verbrennungsmotor auftreten, ohne dass sie hierin im Detail beschrieben werden. In one embodiment, the hybrid internal combustion engine includes a prime mover. The primary drive comprises a primary drive member on the engine side, a freewheel and a primary drive member on the transmission side. The primary drive is used to transmit the engine power, i.e. its drive torque, torque and/or rotary motion, which are also referred to herein as (drive) force or (drive) power, to a transmission, whereby in some operating states, which will be explained in more detail below are described, it is also possible to transfer power from the transmission to the engine. If a force or power transmission or the transmission of a drive torque is described below, this is to be understood, unless otherwise stated, as meaning that the force or power transmission can take place in both directions. It is also known to the person skilled in the art that there are operating states in which, for example, a torque is transmitted without a rotational movement being present, or a rotational movement is transmitted without a power being transmitted. Such special cases, as are known for existing engines, can also occur in the hybrid internal combustion engine according to the invention, without being described in detail here.
In Ausführungsformen ist das motorseitige Primärantriebsglied koaxial zur Drehachse der Getriebeeingangswelle auf der Getriebeeingangswelle gelagert und über das Antriebsrad mit der Kurbelwelle gekoppelt, sodass ein Antriebsdrehmoment von der Kurbelwelle über das Antriebsrad auf das motorseitige Primärantriebsglied übertragen werden kann. In embodiments, the engine-side primary drive member is mounted on the transmission input shaft coaxially to the axis of rotation of the transmission input shaft and is coupled to the crankshaft via the drive wheel, so that a drive torque can be transmitted from the crankshaft via the drive wheel to the engine-side primary drive member.
In Ausführungsformen ist das getriebeseitige Primärantriebsglied koaxial zur Getriebeeingangswelle auf der Getriebeeingangswelle gelagert. Die Lagerung kann indirekt ausgeführt sein, insbesondere kann die Lagerung zumindest teilweise durch den Freilauf erfolgen. Beispielsweise kann die Lagerung so gestaltet sein, dass kein direkter Kontakt zwischen dem getriebeseitigen Primärantriebsglied und der Getriebeeingangswelle besteht. Das getriebeseitige Primärantriebsglied ist dazu eingerichtet, ein Antriebsdrehmoment von dem Freilauf zu empfangen und auf die Getriebeeingangswelle zu übertragen. Die Übertragung des Antriebsdrehmoments von dem getriebeseitigen Primärantriebsglied auf die Getriebeeingangswelle kann beispielsweise über eine Getriebekupplung erfolgen. In embodiments, the transmission-side primary drive member is mounted coaxially with the transmission input shaft on the transmission input shaft. The storage can be carried out indirectly, in particular the storage can take place at least partially through the freewheel. For example, the bearing can be designed in such a way that there is no direct contact between the primary drive member on the transmission side and the transmission input shaft. The transmission-side primary drive member is designed to drive torque from the Freewheel to receive and transmit to the transmission input shaft. The drive torque can be transmitted from the primary drive element on the transmission side to the transmission input shaft, for example via a transmission clutch.
In vorteilhaften Ausführungsformen kann das motorseitige Primärantriebsglied gleitend und/oder unter Verwendung von Lagern auf der Getriebeeingangswelle gelagert sein, wobei die Lagerung so eingerichtet sein kann, dass keine Kraftübertragung zwischen der Getriebeeingangswelle und dem motorseitigen Primärantriebsglied stattfindet. Das motorseitige Primärantriebsglied kann sich in einem Abschnitt in axialer Richtung entlang der Getriebeeingangswelle erstrecken. Das getriebeseitige Primärantriebsglied kann einen dem Abschnitt des motorseitigen Primärantriebsglied entsprechenden, sich koaxial zur Getriebeeingangswelle erstreckenden Abschnitt aufweisen, der über den Abschnitt des motorseitigen Primärantriebsglieds gestülpt ist. Der sich axial erstreckende Abschnitt kann hülsenförmig ausgeführt sein. Der Freilauf kann sich zwischen dem sich axial erstreckenden Abschnitt des motorseitigen und des getriebeseitigen Primärantriebsglieds befinden. Insbesondere kann der Freilauf koaxial zur Getriebeeingangswelle zwischen dem motorseitigen Primärantriebsglied und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied vorgesehen sein. Der Freilauf kann Teile des motorseitigen Primärantriebsglieds und/oder des getriebeseitigen Primärantriebsglieds, insbesondere den jeweiligen sich axial erstreckenden Abschnitt, umfassen. In advantageous embodiments, the engine-side primary drive member can be slidably mounted and/or using bearings on the transmission input shaft, wherein the mounting can be set up such that no power transmission takes place between the transmission input shaft and the engine-side primary drive member. The engine-side primary drive member can extend in a section in the axial direction along the transmission input shaft. The transmission-side primary drive member can have a section that corresponds to the section of the engine-side primary drive member, extends coaxially with the transmission input shaft, and is slipped over the section of the engine-side primary drive member. The axially extending section can be sleeve-shaped. The one-way clutch can be located between the axially extending portion of the engine-side and transmission-side prime mover. In particular, the freewheel can be provided coaxially to the transmission input shaft between the engine-side primary drive member and the transmission-side primary drive member. The freewheel can include parts of the engine-side primary drive member and/or the transmission-side primary drive member, in particular the respective axially extending section.
In Ausführungsformen umfasst der Hybrid-Verbrennungsmotor eine Getriebeeingangswelle. Die Getriebeeingangswelle kann beispielsweise eine parallel zur Kurbelwelle liegende Welle sein. Die Getriebeeingangswelle kann eine Eingangswelle eines Getriebes sein, beispielsweise eines Schaltgetriebes oder eines Automatikgetriebes, beispielsweise eines Variomatik-Getriebes, eines Koppelkupplungsgetriebes oder dergleichen. Die Getriebeeingangswelle kann dazu eingerichtet sei, das Antriebsdrehmoment, insbesondere das Antriebsdrehmoment des Hybrid-Verbrennungsmotors, insbesondere ein aus dem Verbrennungsmotor und/oder der elektrischen Maschine stammendes Antriebsdrehmoment, auf ein Getriebe des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Gleichermaßen kann beispielsweise ein Drehmoment, das aus dem Schwung des Fahrzeugs stammt, von der Getriebeeingangswelle auf das getriebeseitige Primärantriebsglied, beispielsweise zum Antrieb der elektrischen Maschine als Generator, übertragen werden. In Ausführungsformen kann für bestimmte Getriebearten, insbesondere Automatikgetriebe, auf die Verwendung einer Getriebekupplung verzichtet werden. In embodiments, the hybrid internal combustion engine includes a transmission input shaft. The transmission input shaft can, for example, be a shaft lying parallel to the crankshaft. The transmission input shaft can be an input shaft of a transmission, for example a manual transmission or an automatic transmission, for example a variomatic transmission, a coupled clutch transmission or the like. The transmission input shaft can be set up to transmit the drive torque, in particular the drive torque of the hybrid internal combustion engine, in particular a drive torque originating from the internal combustion engine and/or the electric machine, to a transmission of the motor vehicle. Equally, for example, a torque that comes from the vehicle's momentum can be transmitted from the transmission input shaft to the primary drive element on the transmission side, for example to drive the electric machine as a generator. In embodiments, the use of a transmission clutch can be dispensed with for certain types of transmissions, in particular automatic transmissions.
In Ausführungsformen umfasst der Hybrid-Verbrennungsmotor eine Getriebekupplung. Die Getriebekupplung liegt vorzugsweise, insbesondere im Sinne des Kraftflusses des Antriebsdrehmoments, zwischen dem getriebeseitigen Primärantriebsglied und der Getriebeeingangswelle. Die Getriebekupplung kann dazu eingerichtet sein, das getriebeseitige Primärantriebsglied zur Kraftübertragung mit der Getriebeeingangswelle wahlweise zu koppeln und zu entkoppeln. Die Getriebeeingangswelle kann über eine Getriebekupplung, beispielsweise eine aus konventionellen Motoren bekannte Kupplung, wie etwa eine Lamellenkupplung, mit dem getriebeseitigen Primärantriebsglied gekoppelt sein. Die Getriebekupplung kann vorteilhafterweise in der bekannten Art vom Fahrer schaltbar sein, beispielsweise über einen dafür vorgesehenen, vom Fahrer bedienbaren Kupplungshebel. In embodiments, the hybrid engine includes a transmission clutch. The transmission clutch is preferably located between the primary drive member on the transmission side and the transmission input shaft, particularly in terms of the power flow of the drive torque. The transmission clutch can be set up to selectively couple and decouple the transmission-side primary drive member to the transmission input shaft for power transmission. The transmission input shaft can be coupled to the transmission-side primary drive member via a transmission clutch, for example a clutch known from conventional engines, such as a multi-plate clutch. The transmission clutch can advantageously be switched by the driver in the known manner, for example via a clutch lever provided for this purpose and which can be operated by the driver.
In Ausführungsformen umfasst der Hybrid-Verbrennungsmotor einen Freilauf. Der Freilauf ist für die Übertragung des Antriebsdrehmoments von dem motorseitigen Primärantriebsglied auf das getriebeseitige Primärantriebsglied eingerichtet. In embodiments, the hybrid internal combustion engine includes a freewheel. The freewheel is set up for the transmission of the drive torque from the engine-side primary drive member to the transmission-side primary drive member.
Der Freilauf, welcher auch als Überholkupplung bezeichnet werden kann, kann hierfür die Form einer Hülse haben, welche beispielsweise koaxial auf der Getriebeeingangswelle gelagert ist und sich vorzugsweise überwiegend rotationssymmetrisch zur Getriebeeingangswelle zwischen dem motorseitigen Primärantriebsglied und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied befindet. Der Freilauf kann auch in ein Bauteil des Primärantriebs, beispielsweise in das motorseitige und/oder das getriebeseitige Primärantriebsglied integriert sein. Der Freilauf kann sich auch ganz oder teilweise, z.B. entlang der axialen Richtung der Getriebeeingangselle neben, auf oder über dem motorseitigen oder getriebeseitigen Primärantriebsglied befinden und mit diesem auf verschiedene Art und Weise verbunden sein. The freewheel, which can also be referred to as an overrunning clutch, can have the form of a sleeve for this purpose, which is, for example, mounted coaxially on the transmission input shaft and is preferably predominantly rotationally symmetrical to the transmission input shaft between the engine-side primary drive member and the transmission-side primary drive member. The freewheel can also be integrated in a component of the primary drive, for example in the engine-side and/or the transmission-side primary drive member. The freewheel can also be in whole or in part, for example along the axial direction of the transmission input shaft next to, on or above the motor-side or are transmission-side primary drive member and be connected to this in different ways.
Verschiedene Ausführungsformen von Freiläufen sind dem Fachmann bekannt und können für den vorliegenden Hybrid-Verbrennungsmotor verwendet werden. Beispielsweise können Freiläufe basierend auf Klemmrollen, Klemmkörpern, Sperrklinken, Klauenringen, Schlingfedern, oder andere Ausführungsformen, sowie Kombinationen daraus verwendet werden. Various embodiments of freewheels are known to those skilled in the art and can be used for the present hybrid internal combustion engine. For example, freewheels based on pinch rollers, sprags, pawls, claw rings, wrap springs, or other embodiments, and combinations thereof can be used.
Der Freilauf ist vorzugsweise so ausgeführt, dass er bei einem Betrieb des Hybrid- Verbrennungsmotors in der dafür vorgesehenen Weise ein dauerhaft oder zumindest mit großen Wartungsintervallen funktionierendes Bauteil darstellt. Der Freilauf kann so ausgeführt sein, dass er beispielsweise im Zuge einer Wartung des Hybrid-Verbrennungsmotors gewechselt werden kann. Der Freilauf kann dazu eingerichtet sein, zusammen mit einer Wartung der Getriebekupplung des Hybrid- Verbrennungsmotors gewartet und/oder getauscht zu werden. The freewheel is preferably designed in such a way that when the hybrid internal combustion engine is operated in the intended manner, it represents a component that functions permanently or at least with long maintenance intervals. The freewheel can be designed in such a way that it can be changed, for example, in the course of servicing the hybrid internal combustion engine. The freewheel can be set up to be serviced and/or replaced together with maintenance of the transmission clutch of the hybrid internal combustion engine.
Erfindungsgemäß ist der Freilauf so eingerichtet, dass er eine Sperrrichtung und eine Freilaufrichtung umfasst, wobei die Freilaufrichtung auch als Überholrichtung bezeichnet werden kann. Die Drehrichtung des motorseitigen Primärantriebsglieds ist durch die vorgesehene Drehrichtung der Kurbelwelle im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors definiert. Ein Kippen, also ein Rückwärtslaufen des Motors, wie es z.B. für 2-Takt-Motoren möglich ist, ist nicht vorgesehen; somit ist es für den Fachmann offensichtlich, dass die Drehrichtung der Kurbelwelle auch dann klar definiert ist, auch wenn die Kurbelwelle stillsteht. Die Sperrrichtung entspricht typischerweise der Gegendrehrichtung des getriebeseitigen Primärantriebsglieds im Verhältnis zum motorseitigen Primärantriebsglied, sodass über den Freilauf Kraft von dem motorseitigen Primärantriebsglied auf das getriebeseitige Primärantriebsglied übertragen werden kann, wenn die Getriebeeingangswelle und üblicherweise, insbesondere wenn die Getriebekupplung die Getriebeeingangswelle mit dem getriebeseitigen Primärantriebsglied koppelt, das getriebeseitige Primärantriebsglied gleich schnell drehen wie das motorseitige Primärantriebsglied. Dieser Zustand tritt typischerweise dann ein, wenn der Hybrid-Verbrennungsmotor ein Antriebsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor über die Kurbelwelle, das motorseitige Primärantriebsglied, das getriebeseitige Primärantriebsglied und, sofern vorhanden, die Getriebekupplung auf die Getriebeeingangswelle überträgt. According to the invention, the freewheel is set up in such a way that it includes a blocking direction and a freewheeling direction, the freewheeling direction also being able to be referred to as the overtaking direction. The direction of rotation of the engine-side primary drive member is defined by the intended direction of rotation of the crankshaft during normal operation of the internal combustion engine. Tilting, ie reverse running of the engine, as is possible with 2-stroke engines, for example, is not intended; thus, it is obvious to a person skilled in the art that the direction of rotation of the crankshaft is clearly defined even when the crankshaft is stationary. The locking direction typically corresponds to the counter-rotational direction of the transmission-side primary drive member in relation to the engine-side primary drive member, so that force can be transmitted from the engine-side primary drive member to the transmission-side primary drive member via the freewheel when the transmission input shaft and usually, especially when the transmission clutch couples the transmission input shaft to the transmission-side primary drive member, rotate the transmission-side primary drive member at the same speed as the engine-side primary drive member. This condition typically occurs when the hybrid internal combustion engine requires a drive torque from the internal combustion engine via the crankshaft, the engine-side primary drive member, the transmission-side primary drive member and, if present, the transmission clutch to the transmission input shaft.
Die Freilaufrichtung des Freilaufs entspricht typischerweise der Drehrichtung des getriebeseitigen Primärantriebsglieds im Verhältnis zum motorseitigen Primärantriebsglied, sodass über den Freilauf keine Kraft von der Getriebeeingangswelle auf das getriebeseitige Primärantriebsglied übertragen werden kann, wenn das getriebeseitige Primärantriebsglied schneller dreht als das motorseitige Primärantriebsglied. Dieser Zustand tritt typischerweise ein, wenn der Verbrennungsmotor, also die Kurbelwelle des Hybrid-Verbrennungsmotors, langsam dreht oder stillsteht, beispielsweise während das Fahrzeug mit stillstehendem Verbrennungsmotor rollt. The freewheeling direction of the freewheel typically corresponds to the direction of rotation of the transmission-side primary drive element in relation to the engine-side primary drive element, so that no power can be transmitted from the transmission input shaft to the transmission-side primary drive element via the freewheel if the transmission-side primary drive element rotates faster than the engine-side primary drive element. This state typically occurs when the internal combustion engine, ie the crankshaft of the hybrid internal combustion engine, is rotating slowly or is stationary, for example while the vehicle is rolling with the internal combustion engine stopped.
Durch die beschriebene Funktion des Freilaufs ergibt sich der vorteilhafte Effekt, dass Antriebsleistung vom Verbrennungsmotor abgegeben werden kann, jedoch nicht von ihm aufgenommen wird, somit also z.B. der Motorbremseffekt, der sonst beim Gaswegnehmen auftritt, vermieden wird. Somit kann der Verbrennungsmotor in Situationen, wenn dieser nicht benötigt wird, ausgeschaltet sein und das Kraftfahrzeug rein elektrisch betrieben werden. Das ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn das Kraftfahrzeug nur mit geringer Geschwindigkeit oder nur für kurze Strecken bewegt werden soll, beispielsweise im innerstädtischen, so genannten «Stop-and-go»-Verkehr; hier muss der Fahrer dann beispielsweise nicht für jeden Anfahrvorgang den Kupplungshebel betätigen, einen Gang einlegen, etc. Auch in Ausführungsformen mit automatischen Getrieben bietet der erfindungsgemäße Hybrid-Verbrennungsmotor Vorteile, insbesondere geringere Lärm- und Abgas-Emissionen im Stillstand des Fahrzeugs, da auf den Leerlaufbetrieb des Verbrennungsmotors verzichtet werden kann und der Verbrennungsmotor stattdessen abgeschaltet werden kann. The described function of the freewheel has the advantageous effect that drive power can be delivered by the combustion engine but not absorbed by it, thus e.g. the engine braking effect, which otherwise occurs when the accelerator is released, is avoided. The internal combustion engine can thus be switched off in situations when it is not required and the motor vehicle can be operated purely electrically. This is advantageous, for example, when the motor vehicle is to be moved only at low speed or only for short distances, for example in inner-city, so-called "stop-and-go" traffic; here the driver does not have to operate the clutch lever for each starting process, engage a gear, etc. Even in embodiments with automatic transmissions, the hybrid internal combustion engine according to the invention offers advantages, in particular lower noise and exhaust emissions when the vehicle is stationary, since the Idling operation of the internal combustion engine can be dispensed with and the internal combustion engine can be switched off instead.
Durch die beschriebene Funktion des Freilaufs ergibt sich auch, dass der Verbrennungsmotor, sobald dessen Drehzahl so hoch liegt, dass das motorseitige Primärantriebsglied mit dem getriebeseitigen Primärantriebsglied gekoppelt ist, in gewohnter Weise zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt werden kann. Gleichzeitig kann dann der Elektromotor ebenfalls Leistung bereitstellen und so die zur Verfügung stehende Gesamtleistung des Hybrid-Verbrennungsmotors oder des Fahrzeugs erhöhen, oder die elektrische Maschine kann als Generator einen Teil der Leistung des Verbrennungsmotors in elektrische Leistung umwandeln, die dann beispielsweise zum Laden einer Batterie nutzbar ist. The freewheel function described also means that the internal combustion engine can be used in the usual way to drive the vehicle as soon as its speed is so high that the engine-side primary drive member is coupled to the transmission-side primary drive member. Simultaneously the electric motor can then also provide power and thus increase the available total power of the hybrid internal combustion engine or the vehicle, or the electric machine can act as a generator and convert part of the power of the internal combustion engine into electrical power, which can then be used to charge a battery, for example .
In einer Ausführungsform umfasst der Hybrid-Verbrennungsmotor eine elektrische Maschine, bei der es sich um einen Motor-Generator handeln kann. Unter der Bezeichnung Motor-Generator ist hierin zu verstehen, dass die elektrische Maschine als Elektromotor oder als Generator betrieben werden kann. Sofern hierin die Begriffe Elektromotor oder Generator verwendet werden, handelt es sich hierbei um die genannte elektrische Maschine, typischerweise im jeweiligen Betriebszustand. Die elektrische Maschine umfasst einen Rotor und einen Stator. Der Rotor der elektrischen Maschine ist mit dem getriebeseitigen Primärantriebsglied für die Übertragung eines Antriebsdrehmoments zwischen dem Rotor und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied gekoppelt. Die Kopplung kann direkt sowie indirekt, beispielsweise über Übersetzungsräder, wie etwa ein getriebeseitiges Übersetzungsrad, erfolgen. Bei der Verbindung des getriebeseitigen Primärantriebsglieds mit dem Rotor der elektrischen Maschine kann es sich beispielsweise um eine Verbindung über entsprechende Antriebsräder, insbesondere Zahnräder und Ritzel handeln. Es kann sich auch um eine flexible Verbindung handeln, beispielsweise eine Verbindung, die vorrangig der Übertragung von Kräften dient, wie z.B. eine der zuvor beschriebenen Verbindungen zwischen der Kurbelwelle und dem motorseitigen Primärantriebsglied, beispielsweise einen Riemenantrieb oder dergleichen. In one embodiment, the hybrid internal combustion engine includes an electric machine, which may be a motor-generator. The term motor-generator is to be understood here as meaning that the electric machine can be operated as an electric motor or as a generator. Insofar as the terms electric motor or generator are used here, this is the electrical machine mentioned, typically in the respective operating state. The electric machine includes a rotor and a stator. The rotor of the electrical machine is coupled to the transmission-side primary drive element for the transmission of a drive torque between the rotor and the transmission-side primary drive element. The coupling can be direct or indirect, for example via transmission wheels, such as a transmission-side transmission wheel. The connection of the primary drive element on the transmission side to the rotor of the electrical machine can be, for example, a connection via corresponding drive wheels, in particular gear wheels and pinions. It can also be a flexible connection, for example a connection which primarily serves to transmit forces, such as one of the previously described connections between the crankshaft and the engine-side primary drive member, for example a belt drive or the like.
In Ausführungsformen kann die elektrische Maschine eine Welle der elektrischen Maschine umfassen. Die Welle der elektrischen Maschine kann parallel zu einer der beschriebenen Wellen des Hybrid-Verbrennungsmotors liegen, beispielsweise der Kurbelwelle, der Getriebeeingangswelle oder einer Kuppelachse. Der Rotor und/oder der Stator der elektrischen Maschine können koaxial zur Welle der elektrischen Maschine angebracht sein. Der Rotor der elektrischen Maschine kann mit der Welle der elektrischen Maschine gekoppelt sein, insbesondere sodass das Antreiben der Welle der elektrischen Maschine einen Antrieb des Rotors bewirkt. Der Rotor der elektrischen Maschine kann ein Innenläufer-Rotor sein. In vorteilhaften Ausführungsformen kann der Rotor der elektrischen Maschine ein Außenläufer-Rotor sein. In embodiments, the electric machine may include an electric machine shaft. The shaft of the electrical machine can be parallel to one of the shafts of the hybrid internal combustion engine described, for example the crankshaft, the transmission input shaft or a coupled axle. The rotor and/or the stator of the electric machine can be attached coaxially to the shaft of the electric machine. The rotor of the electrical machine can be coupled to the shaft of the electrical machine, in particular so that driving the shaft of the electrical machine causes the rotor to be driven. The rotor of the electrical machine can be an internal rotor. In advantageous embodiments, the rotor of the electrical machine can be an external rotor.
Durch die Verbindung zwischen dem getriebeseitigen Primärantriebsglied und dem Rotor der elektrischen Maschine sind die genannten Bauteile jederzeit miteinander so verbunden, sodass zwischen ihnen eine Kraftübertragung stattfinden kann. Es kann beispielsweise die elektrische Maschine als Elektromotor arbeiten, sodass die Antriebskraft beziehungsweise ein Antriebsdrehmoment der elektrischen Maschine vom Rotor hin zum getriebeseitigen Primärantriebsglied übertragen wird und die Antriebskraft der elektrischen Maschine in weiterer Folge zum Antrieb des Fahrzeugs genutzt werden kann. Ein umgekehrter Kraftfluss kann ebenfalls stattfinden, sodass die kinetische Energie des rollenden Fahrzeugs auf den Rotor der elektrischen Maschine übertragen wird, sodass diese dann beispielsweise als Generator arbeiten kann, um elektrische Energie zu produzieren. Due to the connection between the transmission-side primary drive element and the rotor of the electrical machine, the components mentioned are always connected to one another in such a way that a power transmission can take place between them. For example, the electric machine can work as an electric motor, so that the driving force or a driving torque of the electric machine is transmitted from the rotor to the primary drive member on the transmission side and the driving force of the electric machine can subsequently be used to drive the vehicle. A reverse power flow can also take place, so that the kinetic energy of the rolling vehicle is transferred to the rotor of the electrical machine, so that it can then work as a generator, for example, to produce electrical energy.
In Ausführungsformen kann der Stator der elektrischen Maschine auf der Welle der elektrischen Maschine gelagert und durch ein Fixierelement gegen Drehung fixiert sein. Das Fixierelement kann so ausgeführt sein, dass es eine verdrehsichere Lagerung der Spulen mit geringer Bewegungsfreiheit in radialer Richtung ermöglicht. Dazu kann beispielsweise eine Lagerung in einer Gummibuchse oder ähnlichem dienen. Das Fixierelement kann ein Gehäuseteil des Hybrid-Verbrennungsmotors umfassen. Der Stator kann mit dem Gehäuse des Hybrid-Verbrennungsmotors verbunden sein. In embodiments, the stator of the electrical machine can be mounted on the shaft of the electrical machine and fixed against rotation by a fixing element. The fixing element can be designed in such a way that it enables the coils to be mounted in a torsion-proof manner with little freedom of movement in the radial direction. Storage in a rubber bushing or the like can be used for this purpose, for example. The fixing element can comprise a housing part of the hybrid internal combustion engine. The stator can be connected to the housing of the hybrid internal combustion engine.
In Ausführungsformen kann der Rotor der elektrischen Maschine Permanentmagnete umfassen und der Stator der elektrischen Maschine kann ein Spulenpaket beinhalten, in welchem das Magnetfeld, welches aus mehreren Teilfeldern bestehen kann, zum Antrieb des Elektromotors erzeugt wird, oder in welchem die Magnetfelder der Permanentmagnete im Generatorbetrieb einen Strom induzieren. Die elektrische Maschine kann ein Synchronmotor, insbesondere ein permanentmagneterregter Synchronmotor, beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor sein. Die elektrische Maschine kann auch einen Kommutator umfassen und/oder beispielsweise als Gleichstrommotor bzw. selbstinduzierender Gleichstromgenerator ausgeführt sein. In embodiments, the rotor of the electrical machine can include permanent magnets and the stator of the electrical machine can contain a coil pack in which the magnetic field, which can consist of several sub-fields, is generated to drive the electric motor, or in which the magnetic fields of the permanent magnets in generator operation one induce electricity. The electrical machine can be a synchronous motor, in particular a permanent-magnet synchronous motor, for example a brushless DC motor. The electric machine can also have a Include commutator and / or be designed, for example, as a DC motor or self-inducing DC generator.
In günstigen Ausführungsformen ist die Lagerung des Stators so ausgeführt, dass der zwischen dem Rotor und dem Stator liegende Luftspalt klein ist. Ein gering bemaßter Luftspalt führt typischerweise zu einem höheren Wirkungsgrad der elektrischen Maschine. In einem günstigen Ausführungsbeispiel beträgt der Luftspalt zwischen Rotor und Stator weniger als 0,5 mm. Der Luftspalt kann auch höchstens 1 mm, höchstens 1 ,5 mm oder höchstens 2 mm betragen. Die Größe des Luftspalts ist eine Bauteil-typische Kenngröße. Ein größerer Luftspalt muss typischerweise dann gewählt werden, wenn hohe Betriebstoleranzen zu erwarten sind, beispielsweise wenn sich die Welle der elektrischen Maschine biegt, sodass eine Verschiebung des Rotors im Verhältnis zum Stator ergibt. Vorteilhafterweise können in den hier beschriebenen Ausführungsformen elektrische Maschinen mit einem gering bemaßten Luftspalt gewählt werden, da im Betrieb des Hybrid- Verbrennungsmotors geringe Betriebstoleranzen zu erwarten sind. Beispielsweise ist keine Biegung der Welle der elektrischen Maschine zu erwarten, wie sie bekannterweise etwa dann auftritt, wenn die Welle der elektrischen Maschine gleichzeitig die Kurbelwelle ist, oder die Welle der elektrischen Maschine direkt mit der Kurbelwelle gekoppelt ist. In favorable embodiments, the stator is mounted in such a way that the air gap between the rotor and the stator is small. A small air gap typically leads to a higher efficiency of the electrical machine. In a favorable embodiment, the air gap between the rotor and the stator is less than 0.5 mm. The air gap can also be at most 1 mm, at most 1.5 mm or at most 2 mm. The size of the air gap is a component-typical parameter. A larger air gap must typically be chosen when high operating tolerances are expected, for example when the shaft of the electric machine bends, resulting in a displacement of the rotor in relation to the stator. Advantageously, electric machines with a small air gap can be selected in the embodiments described here, since low operating tolerances are to be expected during operation of the hybrid internal combustion engine. For example, no bending of the shaft of the electric machine is to be expected, as is known to occur when the shaft of the electric machine is also the crankshaft, or the shaft of the electric machine is coupled directly to the crankshaft.
In Ausführungsformen ist die elektrische Maschine für eine maximale Antriebsleistung von unter 5 kW ausgelegt. Die elektrische Maschine kann auch für eine maximale Antriebsleistung von unter 4 kW, unter 2 kW oder unter 1 kW ausgelegt sein. Unter Antriebsleistung ist die mechanische Leistung zu verstehen, die die elektrische Maschine im Elektromotorbetrieb dauerhaft, also beispielsweise für einen Zeitraum von mehreren Stunden, bereitstellen kann. Die Leistung der elektrischen Maschine kann für kurze Momente, etwa für Zeiträume von bis zu 1 min, 30 s oder 10 s signifikant, also mit einem Faktor von bis zu 10x, über der genannten maximalen Antriebsleistung liegen, sofern hierbei eine Überlastung, beispielsweise infolge von Überhitzen der elektrischen Maschine vermieden wird. Dazu kann die elektrische Maschine einen Thermosensor umfassen, der einen Messwert bereitstellt, infolge dessen die Leistung der elektrischen Maschine, beispielsweise durch die Steuereinheit, gedrosselt wird, sobald die elektrische Maschine einen Temperaturgrenzwert überschreitet. In embodiments, the electric machine is designed for a maximum drive power of less than 5 kW. The electrical machine can also be designed for a maximum drive power of less than 4 kW, less than 2 kW or less than 1 kW. Drive power is to be understood as meaning the mechanical power that the electric machine can provide permanently, for example for a period of several hours, in electric motor operation. The power of the electrical machine can be significant for short moments, for example for periods of up to 1 min, 30 s or 10 s, i.e. by a factor of up to 10x, above the maximum drive power mentioned, provided that an overload occurs, for example as a result of Overheating of the electrical machine is avoided. For this purpose, the electrical machine can include a thermal sensor that provides a measured value, as a result of which the power of the electrical machine for example by the control unit, is throttled as soon as the electric machine exceeds a temperature limit.
In günstigen Ausführungsformen umfasst der Hybrid-Verbrennungsmotor eine schaltbare Starterkupplung. Die Starterkupplung kann dazu eingerichtet sein, den Rotor und das motorseitige Primärantriebglied für die Übertragung eines Starterdrehmoments von dem Rotor auf das motorseitige Primärantriebsglied wahlweise zu koppeln und zu entkoppeln. Die Starterkupplung kann dazu zwischen dem Rotor der elektrischen Maschine und dem motorseitigen Primärantriebsglied vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Kraftübertragung zwischen dem Rotor und dem motorseitigen Primärantriebsglied über die Welle der elektrischen Maschine stattfinden, sodass die Kupplung zwischen der Welle der elektrischen Maschine und dem motorseitigen Primärantriebsglied liegt. Die schaltbare Starterkupplung kann dazu eingerichtet sein, wahlweise die elektrische Maschine zum Antrieb des Verbrennungsmotors zu nutzen, beispielsweise beim Starten des Verbrennungsmotors, wobei das übertragene Starterdrehmoment in diesem Fall von der elektrischen Maschine erzeugt wird. Die schaltbare Starterkupplung kann dazu eingerichtet sein, die Funktion des Freilaufs zu überbrücken, beispielsweise sodass ein Betriebszustand des Hybrid- Verbrennungsmotors hergestellt werden kann, der einem Motor entspricht, der keinen Freilauf umfasst. Die schaltbare Starterkupplung kann vorzugsweise beim Starten des Verbrennungsmotors eingesetzt werden, ist jedoch nicht auf diese Funktion beschränkt. Die Begriffe Starterkupplung, Starterdrehmoment und dergleichen sind nicht als eine Einschränkung der Funktion der genannten Bauteile auf das Starten des Verbrennungsmotors zu verstehen. In favorable embodiments, the hybrid internal combustion engine includes a switchable starter clutch. The starter clutch may be configured to selectively couple and decouple the rotor and the engine-side prime mover for the transmission of a starter torque from the rotor to the engine-side prime mover. For this purpose, the starter clutch can be provided between the rotor of the electric machine and the primary drive element on the motor side. For example, the power transmission between the rotor and the motor-side primary drive member can take place via the shaft of the electric machine, so that the clutch is located between the shaft of the electric machine and the motor-side primary drive member. The switchable starter clutch can be set up to selectively use the electric machine to drive the internal combustion engine, for example when starting the internal combustion engine, the transmitted starter torque being generated by the electric machine in this case. The switchable starter clutch can be set up to bridge the function of the freewheel, for example so that an operating state of the hybrid internal combustion engine can be produced that corresponds to an engine that does not include a freewheel. The switchable starter clutch can preferably be used when starting the internal combustion engine, but is not limited to this function. The terms starter clutch, starter torque and the like are not to be understood as restricting the function of the components mentioned to starting the internal combustion engine.
Die Starterkupplung kann dazu genutzt werden, dass der Hybrid- Verbrennungsmotor in einer dafür vorgesehenen Situation, beispielsweise nach dem Überschreiten einer bestimmten Geschwindigkeit, selbstständig oder in Folge eines Steuerbefehls des Benutzers, vom rein elektrischen Fahrzustand in einen (hybriden) Fahrzustand übergeht, in dem auch oder ausschließlich der Verbrennungsmotor genutzt wird. Hierzu kann die schaltbare Starterkupplung, beispielsweise während des Stillstands oder auch während der Fahrt, so lange einen Kraftfluss zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor herstellen, bis der Verbrennungsmotor von der elektrischen Maschine erfolgreich gestartet ist, und danach wieder öffnen. Es kann vorteilhaft sein, die schaltbare Starterkupplung nur dann zu schließen, wenn die Getriebekupplung zuvor geöffnet wurde und der Primärantrieb keine Kraft überträgt und/oder stillsteht, sodass beim Schließen der Starterkupplung keine oder wenig Reibung auftritt. Dies kann vorteilhafterweise dazu führen, dass die steuerbare Kupplung nicht für Schlupf ausgelegt sein muss und weniger verschleißt. Bei der steuerbaren Kupplung kann es sich beispielsweise um eine Reibkupplung, wie beispielsweise eine Ziehkeiloder eine Lamellenkupplung handeln. The starter clutch can be used to ensure that the hybrid internal combustion engine changes from purely electric driving mode to a (hybrid) driving mode in a situation provided for this purpose, for example after exceeding a certain speed, either independently or as a result of a control command from the user or only the combustion engine is used. For this purpose, the switchable starter clutch, for example while stationary or while driving, as long as there is a power flow between the electric machine and the internal combustion engine produce until the combustion engine is successfully started by the electrical machine, and then open it again. It can be advantageous to only close the switchable starter clutch if the transmission clutch has previously been opened and the primary drive is not transmitting any power and/or is stationary, so that little or no friction occurs when the starter clutch is closed. This can advantageously mean that the controllable clutch does not have to be designed for slippage and is subject to less wear. The controllable clutch can be, for example, a friction clutch, such as a pull wedge clutch or a multi-plate clutch.
In Ausführungsformen umfasst der Hybrid-Verbrennungsmotor ein motorseitiges Übersetzungsrad, ein getriebeseitiges Übersetzungsrad und eine schaltbare Starterkupplung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen. Die schaltbare Starterkupplung kann eine Kuppelachse definieren. Die Kuppelachse kann parallel zu weiteren Achsen und/oder Wellen des Hybrid-Verbrennungsmotors liegen, wie beispielsweise der Kurbelwelle, der Getriebeeingangswelle oder der Welle der elektrischen Maschine. Das motorseitige Übersetzungsrad und das getriebeseitige Übersetzungsrad können koaxial zur Kuppelachse angebracht sein, insbesondere auf der Kuppelachse liegen und/oder darauf miteinander kuppelbar angeordnet sein. Das motorseitige Übersetzungsrad kann zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments zwischen dem motorseitigen Übersetzungsrad und dem motorseitigen Primärantriebsglied gekoppelt sein. Das getriebeseitige Übersetzungsrad kann zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments zwischen dem getriebeseitigen Übersetzungsrad und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied sowie der Welle der elektrischen Maschine eingerichtet beziehungsweise mit dem jeweiligen Glied gekoppelt sein. Die schaltbare Starterkupplung kann dazu eingerichtet sein, das motorseitige Übersetzungsrad und das getriebeseitige Übersetzungsrad zur Übertragung des Starterdrehmoments zwischen dem motorseitigen Übersetzungsrad und dem getriebeseitigen Übersetzungsrad wahlweise zu koppeln und zu entkoppeln. Im gekoppelten Zustand kann das motorseitige Übersetzungsrad mit dem getriebeseitigen Übersetzungsrad starr gekoppelt sein, sodass sich das motorseitige Übersetzungsrad und das getriebeseitige Übersetzungsrad gemeinsam auf der Kuppelachse drehen. In Ausführungsformen kann das getriebeseitige Übersetzungsrad zwischen der Welle der elektrischen Maschine und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied liegen, sodass die Übertragung des Antriebsdrehmoments und/oder des Starterdrehmoments zwischen der elektrischen Maschine und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied (im Fall des Antriebsdrehmoments) beziehungsweise dem motorseitigen Primärantriebsglied (im Fall des Starterdrehmoments) über das getriebeseitige Übersetzungsrad erfolgt. Insbesondere kann das getriebeseitige Übersetzungsrad für die Übertragung des Antriebsdrehmoments zwischen dem Rotor und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied mit einer Welle der elektrischen Maschine gekoppelt sein. In embodiments, the hybrid internal combustion engine includes an engine-side transmission gear, a transmission-side transmission gear, and a switchable starter clutch according to embodiments described herein. The switchable starter clutch can define a clutch axis. The coupling axis can be parallel to other axes and/or shafts of the hybrid internal combustion engine, such as the crankshaft, the transmission input shaft or the shaft of the electric machine. The motor-side transmission wheel and the transmission-side transmission wheel can be attached coaxially to the coupling axis, in particular lie on the coupling axis and/or be arranged thereon such that they can be coupled to one another. The engine-side transmission gear may be coupled to transmit drive torque between the engine-side transmission gear and the engine-side prime mover. The transmission-side transmission wheel can be set up to transmit a drive torque between the transmission-side transmission wheel and the transmission-side primary drive member and the shaft of the electric machine or be coupled to the respective member. The switchable starter clutch can be set up to selectively couple and decouple the engine-side transmission wheel and the transmission-side transmission wheel for the transmission of the starter torque between the engine-side transmission wheel and the transmission-side transmission wheel. In the coupled state, the motor-side translation wheel can be rigidly coupled to the transmission-side translation wheel, so that the motor-side translation wheel and the transmission-side translation wheel rotate together on the coupled axle. In embodiments, the transmission-side transmission wheel can be located between the shaft of the electrical machine and the transmission-side primary drive element, so that the transmission of the drive torque and/or the starter torque between the electrical machine and the transmission-side primary drive element (in the case of the drive torque) or the engine-side primary drive element (in the case of the starter torque) via the transmission-side transmission wheel. In particular, the transmission-side transmission wheel can be coupled to a shaft of the electric machine for the transmission of the drive torque between the rotor and the transmission-side primary drive member.
In Ausführungsformen können der Rotor und das getriebeseitige Primärantriebsglied mit einer Übersetzung zwischen dem Rotor und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied für eine gesteigerte Drehzahl des Rotors im Verhältnis zum getriebeseitigen Primärantriebsglied eingerichtet sein. Die Übersetzung kann sich insbesondere durch eine unterschiedliche Größe des getriebeseitigen Primärantriebsglieds im Verhältnis zum getriebeseitigen Übersetzungsrad, und/oder durch eine unterschiedliche Größe eines Ritzels der Welle der elektrischen Maschine im Verhältnis zum getriebeseitigen Übersetzungsrad ergeben. Insbesondere kann das getriebeseitige Übersetzungsrad und/oder das motorseitige Übersetzungsrad eine Übersetzung bewirken. In Ausführungsformen entspricht die Übersetzung durch das motorseitige Übersetzungsrad der Übersetzung durch das getriebeseitige Primärantriebsglied. In weiteren Ausführungsformen ist die Übersetzung durch das motorseitige Übersetzungsrad größer als die Übersetzung durch das getriebeseitige Primärantriebsrad, beispielsweise dann, wenn die Größe des motorseitigen Übersetzungsrads ungleich der Größe des getriebeseitigen Übersetzungsrads ist. In diesen Fällen dreht das getriebeseitige Primärantriebsglied, wenn das motorseitige und das getriebeseitige Übersetzungsrad über die schaltbare Starterkupplung gekoppelt sind, schneller als das motorseitige Primärantriebsglied, und die Primärantriebsglieder sind über den Freilauf entkoppelt. In Ausführungsformen bewirkt die Übersetzung eine Drehzahlsteigerung des Rotors im Verhältnis zum getriebeseitigen Primärantriebsglied von 2:1 bis 10:1. In Ausführungsformen bewirkt die Übersetzung eine Drehzahlsteigerung des Rotors im Verhältnis zum motorseitigen Primärantriebsglied von 2:1 bis 10:1. In Ausführungsformen beträgt das Verhältnis der Übersetzung des motorseitigen Primärantriebsglieds und des getriebeseitigen Primärantriebsglieds 1 :1 bis 2:1 , beispielsweise 1 :1 bis 1.5:1 , beispielsweise 1.3:1 bis 1 :1 oder 1.1 :1 bis 1 :1. Vorteilhafterweise kann bei einer Übersetzung von ungleich 1 :1 zwischen dem motorseitigen Übersetzungsrad und dem getriebeseitigen Übersetzungsrad ein höheres Drehmoment von der elektrischen Maschine auf den Verbrennungsmotor übertragen werden. Vorteilhafterweise kann durch die genannte Übersetzung der Freilauf beim Starten des Verbrennungsmotors von dem getriebeseitigen Primärantriebsglied entkoppelt werden, sodass das Starterdrehmoment beim Schließen der Starterkupplung während der Fahrt nicht auf die Getriebeeingangswelle übertragen wird und ausschließlich dem stillstehenden oder sich langsam drehenden Verbrennungsmotor zugeführt wird. Vorteilhafterweise kann durch die Übersetzung ein ruckartiges Einkuppeln des Freilaufs vermieden werden. In embodiments, the rotor and the transmission-side prime mover can be configured with a gear ratio between the rotor and the transmission-side prime mover for an increased speed of the rotor relative to the transmission-side prime mover. The translation can result in particular from a different size of the transmission-side primary drive member in relation to the transmission-side transmission wheel, and/or through a different size of a pinion of the shaft of the electric machine in relation to the transmission-side transmission wheel. In particular, the transmission-side transmission wheel and/or the motor-side transmission wheel can bring about a translation. In embodiments, the translation by the engine-side transmission gear corresponds to the translation by the transmission-side prime mover. In further embodiments, the translation by the motor-side translation gear is greater than the translation by the transmission-side primary drive gear, for example when the size of the motor-side translation gear is unequal to the size of the transmission-side translation gear. In these cases, when the engine-side and transmission-side transmission gears are coupled via the switchable starter clutch, the transmission-side primary drive member rotates faster than the engine-side primary drive member, and the primary drive members are decoupled via the freewheel. In embodiments, the translation causes an increase in the speed of the rotor in relation to the transmission-side primary drive element of 2:1 to 10:1. In embodiments, the translation causes a speed increase of the rotor in relation to the engine-side prime mover from 2:1 to 10:1. In embodiments, the ratio of the translation of the engine-side primary drive member and the transmission-side primary drive member is 1:1 to 2:1, for example 1:1 to 1.5:1, for example 1.3:1 to 1:1 or 1.1:1 to 1:1. Advantageously, a higher torque can be transmitted from the electric machine to the internal combustion engine when the ratio is not equal to 1:1 between the engine-side transmission wheel and the transmission-side transmission wheel. Advantageously, the said translation can be used to decouple the freewheel from the transmission-side primary drive element when the internal combustion engine is started, so that the starter torque when the starter clutch is closed while driving is not transmitted to the transmission input shaft and is only supplied to the stationary or slowly rotating internal combustion engine. Advantageously, a jerky engagement of the freewheel can be avoided by the translation.
In Ausführungsformen ist die elektrische Maschine dazu eingerichtet, bei der Kopplung des motorseitigen Primärantriebsglieds mit dem getriebeseitigen Primärantriebsglied als Schwungmasse des Hybrid-Verbrennungsmotors zu wirken. Die Kopplung des motorseitigen Primärantriebsglieds mit dem getriebeseitigen Primärantriebsglied kann durch die schaltbare Starterkupplung erfolgen. Die Kopplung kann auch in Fällen erfolgen, bei denen die elektrische Maschine nicht zum Starten des Verbrennungsmotors eingesetzt wird. Beispielsweise kann die elektrische Maschine so betrieben werden, dass kein oder nur ein geringes Antriebsdrehmoment abgegeben oder aufgenommen wird. Beispielsweise kann der Betriebszustand eingesetzt werden, um die Laufstabilität des Verbrennungsmotors bei geringen Drehzahlen des Verbrennungsmotors zu erhöhen. Vorteilhafterweise kann die Schwungmasse der elektrischen Maschine geringer sein, als die Schwungmasse eines konventionellen, gleichwertigen Schwungrads, welches auf der Kurbelwelle angebracht ist, insbesondere wenn die Drehzahl des Rotors durch eine Übersetzung, insbesondere durch die Übersetzungsräder, höher ist als die Drehzahl des gekoppelten Verbrennungsmotors. Vorteilhafterweise kann auf die Verwendung eines konventionellen Schwungrads verzichtet werden. In embodiments, the electric machine is set up to act as a flywheel mass of the hybrid internal combustion engine when the engine-side primary drive element is coupled to the transmission-side primary drive element. The primary drive element on the engine side can be coupled to the primary drive element on the transmission side by means of the switchable starter clutch. The coupling can also take place in cases where the electric machine is not used to start the internal combustion engine. For example, the electric machine can be operated in such a way that little or no drive torque is output or absorbed. For example, the operating state can be used to increase the running stability of the internal combustion engine at low speeds of the internal combustion engine. Advantageously, the flywheel mass of the electric machine can be less than the flywheel mass of a conventional, equivalent flywheel, which is mounted on the crankshaft, especially when the speed of the rotor through a translation, especially through the Transmission wheels, is higher than the speed of the coupled combustion engine. Advantageously, the use of a conventional flywheel can be dispensed with.
In Ausführungsformen ist die elektrische Maschine dazu eingerichtet, ein Antriebsdrehmoment auf das getriebeseitige Primärantriebsglied zum Antrieb des Fahrzeugs zu übertragen. Der Antrieb des Fahrzeugs ist dann gegeben, wenn das Antriebsdrehmoment auf die Getriebeeingangswelle übertragen wird. Das Antriebsdrehmoment der elektrischen Maschine kann, je nach Betriebszustand des Hybrid-Verbrennungsmotors, gleichzeitig zu einem von der Kurbelwelle stammenden Antriebsdrehmoment oder anstelle eines von der Kurbelwelle stammenden Antriebsdrehmoments zur Verfügung gestellt werden. In einem beispielhaften Betriebszustand kann die Drehzahl des motorseitigen Primärantriebsglied geringer sein als die Drehzahl des getriebeseitigen Primärantriebsglieds, sodass der Freilauf öffnet und das Antriebsdrehmoment alleine durch die elektrische Maschine bereitgestellt wird. In einem weiteren, beispielhaften Betriebszustand gleicht die Drehzahl des motorseitigen Primärantriebsglieds der Drehzahl des getriebeseitigen Primärantriebsglieds, sodass der Freilauf sperrt und ein Antriebsdrehmoment sowohl von dem Verbrennungsmotor als auch von der elektrischen Maschine bereitgestellt wird. In embodiments, the electric machine is set up to transmit a drive torque to the transmission-side primary drive member to drive the vehicle. The vehicle is driven when the drive torque is transmitted to the transmission input shaft. Depending on the operating state of the hybrid internal combustion engine, the drive torque of the electric machine can be made available at the same time as a drive torque originating from the crankshaft or instead of a drive torque originating from the crankshaft. In an exemplary operating state, the speed of the engine-side primary drive member can be lower than the speed of the transmission-side primary drive member, so that the freewheel opens and the drive torque is provided solely by the electric machine. In a further exemplary operating state, the speed of the motor-side primary drive member is equal to the speed of the transmission-side primary drive member, so that the freewheel locks and a drive torque is provided both by the internal combustion engine and by the electric machine.
In Ausführungsformen ist die elektrische Maschine dazu eingerichtet, ein Antriebsdrehmoment zur Erzeugung elektrischer Leistung zu empfangen. Das Antriebsdrehmoment kann insbesondere von dem getriebeseitigen Primärantriebsglied übertragen werden, beispielsweise, indem ein Antriebsdrehmoment von dem motorseitigen Primärantriebsglied über den gesperrten Freilauf und/oder von der Getriebeeingangswelle über die Getriebekupplung auf das getriebeseitige Primärantriebsglied übertragen wird. Insbesondere kann das Antriebsdrehmoment über das getriebeseitige Übersetzungsrad an die elektrische Maschine übertragen werden. Insbesondere kann das Antriebsdrehmoment von dem getriebeseitigen Primärantriebsglied auf das getriebeseitige Übersetzungsrad übertragen werden. Insbesondere kann das Antriebsdrehmoment von dem getriebeseitigen Übersetzungsrad auf die Welle der elektrischen Maschine, der mit dem Rotor der elektrischen Maschine gekoppelt ist, übertragen werden. In embodiments, the electric machine is configured to receive drive torque to generate electric power. The drive torque can be transmitted in particular from the transmission-side primary drive member, for example by a drive torque being transmitted from the engine-side primary drive member via the locked freewheel and/or from the transmission input shaft via the transmission clutch to the transmission-side primary drive member. In particular, the drive torque can be transmitted to the electric machine via the transmission-side transmission wheel. In particular, the drive torque can be transmitted from the transmission-side primary drive member to the transmission-side transmission wheel. In particular, the drive torque from the gear-side transmission gear on the shaft Electrical machine, which is coupled to the rotor of the electrical machine, are transmitted.
Die elektrische Maschine des Hybrid-Verbrennungsmotors kann dazu eingerichtet sein, mechanische Energie, die auf den Rotor der elektrischen Maschine übertragen wird, in elektrische Energie umzuwandeln. Die mechanische Energie kann beispielsweise aus dem Schwung des Fahrzeugs stammen und über das Getriebe und das getriebeseitige Primärantriebsglied übertragen werden. Die mechanische Energie kann ebenfalls aus dem Verbrennungsmotor stammen, beispielsweise während der Fahrt des Fahrzeugs, oder auch während des Stillstands des Fahrzeugs, beispielsweise während des Leerlaufs des Verbrennungsmotors. Die mechanische Energie kann ein Antriebsdrehmoment sein. Die elektrische Maschine ist vorzugsweise so ausgelegt, dass die Last des Generators einstellbar ist und somit geregelt werden kann, wie viel der mechanischen Energie zur Generierung der elektrischen Energie verwendet wird. In Ausführungsformen kann die elektrische Maschine dergestalt regelbar sein, dass sie als steuerbare Bremse funktioniert, die dem Fahrer, beispielsweise beim Bergabfahren, die Möglichkeit gibt, die Geschwindigkeit alleine mit der Bremswirkung der elektrischen Maschine zu regeln. The electric machine of the hybrid internal combustion engine can be set up to convert mechanical energy, which is transferred to the rotor of the electric machine, into electrical energy. The mechanical energy can come from the momentum of the vehicle, for example, and can be transmitted via the transmission and the transmission-side prime mover. The mechanical energy can also come from the internal combustion engine, for example while the vehicle is moving, or also while the vehicle is stationary, for example while the internal combustion engine is idling. The mechanical energy can be a drive torque. The electrical machine is preferably designed in such a way that the load on the generator can be adjusted and it can therefore be regulated how much of the mechanical energy is used to generate the electrical energy. In embodiments, the electrical machine can be regulated in such a way that it functions as a controllable brake, which gives the driver the opportunity, for example when driving downhill, to regulate the speed solely with the braking effect of the electrical machine.
In Ausführungsformen umfasst das getriebeseitige Primärantriebsglied ein Entkopplungselement zur Stoßdämpfung. Als Stoßdämpfung kann insbesondere eine Ruckdämpfung verstanden werden. Stöße und Rücke können beispielsweise bei Lastwechseln auftreten. Insbesondere kann ein Stoß oder Ruck entstehen, wenn der Verbrennungsmotor in den Primärantrieb einkoppelt, sodass der Freilauf plötzlich von einem geöffneten in einen gesperrten Zustand übergeht. Ein Stoß oder Ruck kann ebenfalls entstehen, wenn sich der Betriebszustand der elektrischen Maschine ändert, beispielsweise, wenn plötzlich ein geändertes Antriebsdrehmoment von der elektrischen Maschine auf das getriebeseitige Primärantriebsglied abgegeben oder von dem getriebeseitigen Primärantriebsglied aufgenommen wird. Das Entkopplungselement kann dazu dienen, den üblicherweise entstehenden Ruck beim Einkuppeln des Verbrennungsmotors in den Primärantrieb, insbesondere beim Übergang des Freilaufs von einem geöffneten in einen gesperrten Zustand, zu mindern. Das Entkopplungselement kann ein Gummientkopplungselement umfassen. In embodiments, the transmission-side primary drive member includes a decoupling element for shock absorption. In particular, shock absorption can be understood as shock absorption. Bumps and jerks can occur, for example, with load changes. In particular, a shock or jerk can occur when the engine locks into the prime mover such that the one-way clutch suddenly transitions from an open to a locked state. A jolt or jerk can also occur when the operating state of the electric machine changes, for example when suddenly a changed drive torque is delivered from the electric machine to the transmission-side prime mover or is absorbed by the transmission-side prime mover. The decoupling element can serve to reduce the jerk that usually occurs when the internal combustion engine is engaged in the primary drive, in particular when the freewheeling from an open to a locked state. The decoupling element may comprise a rubber decoupling element.
In Ausführungsformen umfasst das getriebeseitige Primärantriebsglied zwei im Wesentlichen rotationssymmetrische Teile, die koaxial zur Getriebeeingangswelle auf der Getriebeeingangswelle gelagert sind. Beispielsweise kann ein inneres rotationssymmetrisches Teil und ein äußeres rotationssymmetrisches Teil vorgesehen sein. Das innere rotationssymmetrische Teil kann auf der Getriebeeingangswelle indirekt, beispielsweise über den Freilauf, gelagert sein. Das äußere rotationssymmetrische Teil kann auf dem inneren rotationssymmetrischen Teil gelagert sein. Die zwei rotationssymmetrischen Teile können gemeinsam auf der durch die Lagerung auf der Getriebeeingangswelle vorgegebene Drehachse rotieren. In embodiments, the transmission-side primary drive member comprises two essentially rotationally symmetrical parts, which are mounted coaxially with the transmission input shaft on the transmission input shaft. For example, an inner, rotationally symmetrical part and an outer, rotationally symmetrical part can be provided. The inner, rotationally symmetrical part can be mounted indirectly on the transmission input shaft, for example via the freewheel. The outer rotationally symmetrical part can be mounted on the inner rotationally symmetrical part. The two rotationally symmetrical parts can rotate together on the axis of rotation specified by the bearing on the transmission input shaft.
In Ausführungsformen koppelt das Entkopplungselement ein erstes Teil der rotationssymmetrischen Teile mit einem zweiten Teil der rotationssymmetrischen Teile zur gedämpften Übertragung des Antriebsdrehmoments. Das Entkopplungselement kann beispielsweise zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil liegen. Das erste Teil kann ein inneres rotationssymmetrisches Teil sein. Das zweite Teil kann ein zweites rotationssymmetrisches Teil sein. Das Entkopplungselement kann beispielsweise eine Hülse, wie etwa eine Gummihülse sein, die über das innere rotationssymmetrische Teil gestülpt ist und das äußere rotationssymmetrische Teil für eine gedämpfte Übertragung des Antriebsdrehmoments an das innere rotationssymmetrische Teil koppelt. In embodiments, the decoupling element couples a first part of the rotationally symmetrical parts to a second part of the rotationally symmetrical parts for damped transmission of the drive torque. The decoupling element can be located between the first part and the second part, for example. The first part can be an inner rotationally symmetrical part. The second part can be a second rotationally symmetrical part. The decoupling element can, for example, be a sleeve, such as a rubber sleeve, which is slipped over the inner, rotationally symmetrical part and couples the outer, rotationally symmetrical part to the inner, rotationally symmetrical part for a damped transmission of the drive torque.
In Ausführungsformen ist die elektrische Maschine in einem Öl-führenden Gehäuseteil des Hybrid-Verbrennungsmotors vorgesehen. Die elektrische Maschine kann eine Motorentlüftung des Hybrid-Verbrennungsmotors umfassen. Die Motorentlüftung des Hybrid-Verbrennungsmotors kann zumindest teilweise in die elektrische Maschine integriert sein. Der Rotor der elektrischen Maschine kann einen Rotations-Ölabscheider umfassen. Dadurch kann vorteilhafterweise auf eine weitere Vorrichtung zur Gehäuseentlüftung verzichtet werden. Zusätzlich kann die Ölabscheidung durch den Rotor der elektrischen Maschine in der Funktion als Rotations-Ölabscheider gegenüber herkömmlichen Ausführungsformen, verbessert sein. Beispielsweise kann auf die Rückführung der Öl-nassen Luft, beispielsweise in ein Luftfiltergehäuse des Kraftfahrzeugs, reduziert werden. In embodiments, the electric machine is provided in an oil-carrying housing part of the hybrid internal combustion engine. The electric machine may include an engine breather of the hybrid internal combustion engine. The engine ventilation of the hybrid internal combustion engine can be at least partially integrated into the electric machine. The rotor of the electric machine can include a rotary oil separator. As a result, a further device for venting the housing can advantageously be dispensed with. In addition, the oil can be separated by the rotor of the electric machine in its function as a rotary oil separator compared to conventional designs, be improved. For example, it can be reduced to the recirculation of the oil-wet air, for example into an air filter housing of the motor vehicle.
In einer beispielhaften Ausführungsform liegen die hierin beschriebenen Bestandteile des Hybrid-Verbrennungsmotors in einem gemeinsamen Gehäuse und umfassen ein Ölverteilsystem, beispielsweise zum Schmieren der entsprechenden Lager und Räder. Das Öl- Luft-Gemisch dringt durch dafür vorgesehene Öffnungen, beispielsweise Öffnungen in einem korbförmigen Außenläufer-Rotor in die elektrische Maschine ein. Das im Öl-Luft-Gemisch enthaltene Öl wird durch den rotierenden Außenläufer-Rotor abgeschieden und gelangt als Flüssigkeit in das Gehäuse zurück. Ein nahe der Drehachse des Außenläufer-Rotors gelegener Luftkanal dient der Entlüftung des Gehäuses. Da der Luftkanal im genannten Beispiel nur von Luft erreicht wird, die den Außenläufer-Rotor passiert hat, ist die entlüftete Luft weitestgehend frei von Öl. In an exemplary embodiment, the hybrid internal combustion engine components described herein reside in a common housing and include an oil distribution system, such as for lubricating the respective bearings and gears. The oil/air mixture penetrates the electrical machine through openings provided for this purpose, for example openings in a basket-shaped external rotor. The oil contained in the oil-air mixture is separated by the rotating external rotor and returns to the housing as a liquid. An air duct located near the axis of rotation of the external rotor is used to ventilate the housing. Since the air duct in the example mentioned is only reached by air that has passed the external rotor, the vented air is largely free of oil.
In Ausführungsformen umfasst der Hybrid-Verbrennungsmotor Drehzahlsensoren. Insbesondere kann der Hybrid-Verbrennungsmotor einen oder mehrere Drehzahlsensoren umfassen, die die Drehzahl des Verbrennungsmotors, beispielsweise die Drehzahl der Kurbelwelle messen, beispielsweise über einen oder mehrere Drehzahlsensoren an der Kurbelwelle oder am Schwungrad. Der Hybrid-Verbrennungsmotor kann weiterhin einen oder mehrere Drehzahlsensoren umfassen, die die Drehzahl der elektrischen Maschine messen. Sofern es sich bei der elektrischen Maschine um einen elektronisch geregelten, bürstenlosen Motor- Generator handelt, kann die interne Sensorik der elektrischen Maschine, welche typischerweise einen Drehzahlsensor umfasst, verwendet werden. Bei den Sensoren kann es sich um im KFZ-Bereich typischerweise verwendete Sensoren, wie beispielsweise Magnetsensoren, beispielsweise Hall-Sensoren, handeln. Vorzugsweise handelt es sich um Sensoren, deren Signal in einer durch eine zentrale Steuerlogik verarbeitbaren Weise, beispielsweise über ein Bussystem, bereitgestellt wird, sodass eine Steuerlogik in Abhängigkeit der Drehzahlsignale aktive Betriebszustandsänderungen bewirken kann. Die Signale der Drehzahlsensoren können an die Steuereinheit übermittelt werden. Die Signale der Sensoren können von der Steuereinheit dazu genutzt werden, die Drehzahlen des motorseitigen Primärantriebsglieds und des getriebeseitigen Primärantriebsglieds vor einem anstehenden Lastwechsel aneinander anzupassen, um so einen sanften Übergang von einem Betriebszustand in den nächsten Betriebszustand zu ermöglichen. Dadurch kann ein solcher Betriebszustandswechsel stattfinden, ohne dass der Fahrer sich dessen bewusst sein muss und beispielsweise zur Vermeidung eines kurzzeitigen Rucks die Getriebekupplung betätigen muss. In embodiments, the hybrid engine includes speed sensors. In particular, the hybrid internal combustion engine can include one or more speed sensors that measure the speed of the internal combustion engine, for example the speed of the crankshaft, for example via one or more speed sensors on the crankshaft or on the flywheel. The hybrid internal combustion engine can also include one or more speed sensors that measure the speed of the electric machine. If the electric machine is an electronically controlled, brushless motor-generator, the internal sensor system of the electric machine, which typically includes a speed sensor, can be used. The sensors can be sensors typically used in motor vehicles, such as magnetic sensors, for example Hall sensors. These are preferably sensors whose signal is provided in a manner that can be processed by a central control logic, for example via a bus system, so that a control logic can bring about active changes in the operating state as a function of the speed signals. The signals from the speed sensors can be transmitted to the control unit. The signals from the sensors can be used by the control unit to adapt the speeds of the engine-side primary drive element and the transmission-side primary drive element to one another before an upcoming load change, in order to enable a smooth transition from one operating state to the next operating state. As a result, such an operating state change can take place without the driver having to be aware of it and without having to actuate the transmission clutch, for example, to avoid a momentary jolt.
In günstigen Ausführungsformen betrifft die Erfindung die Verwendung einer Ausführungsform des Hybrid-Verbrennungsmotors und/oder einer Ausführungsform des Hybrid-Antriebsmoduls in einem Kraftfahrzeug. Ausführungsformen der Erfindung betreffen gleichermaßen ein Kraftfahrzeug, welches Ausführungsformen des Hybrid-Verbrennungsmotors und/oder des Hybrid-Antriebsmoduls beinhaltet. Das Fahrzeug ist typischerweise ein leichtes Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Kraftrad, ein ATV oder Quadbike, ein Trike, ein Schneemobil oder ein Beiwagen-Gespann, wobei die Liste nicht abschließend ist. Derartige Fahrzeuge werden im Englischen oft auch als «Straddled Vehicles» bezeichnet, wobei leichte Kabinenfahrzeuge wie z.B. Auto-Rikschas und dergleichen ebenfalls unter den Oberbegriff des leichten Kraftfahrzeugs fallen können. In favorable embodiments, the invention relates to the use of an embodiment of the hybrid internal combustion engine and/or an embodiment of the hybrid drive module in a motor vehicle. Embodiments of the invention equally relate to a motor vehicle which includes embodiments of the hybrid internal combustion engine and/or the hybrid drive module. The vehicle is typically a light motor vehicle such as, but not limited to, a motorcycle, ATV or quad bike, trike, snowmobile, or sidecar combination. Vehicles of this type are often also referred to as "Straddled Vehicles" in English, with light cabin vehicles such as auto rickshaws and the like also falling under the generic term of light motor vehicles.
Das Fahrzeug kann eine Batterie umfassen, wobei die Batterie die einzige Batterie des Fahrzeugs sein kann, oder eine weitere Batterie neben einer bereits vorhandenen Batterie, z.B. der Starterbatterie des Fahrzeugs, sein kann. Die Batterie dient typischerweise vorrangig dem Betrieb der elektrischen Maschine. Die Batterie kann dazu ausgelegt sein, elektrische Leistung zu speichern und bedarfsweise wieder abzugeben, beispielsweise an die elektrische Maschine. Um die dafür nötigen Ströme gering zu halten, kann die Batterie eine Spannung aufweisen, die über der Spannung des Bordnetzes des Kraftfahrzeugs liegt, etwa gleich oder mehr als 12V, 24V oder 48V. Verschiedene Ausführungsformen für die Batterie, insbesondere deren Form und Batteriechemie, kommen in Frage. Insbesondere können Lithium-basierte Batterien, wie etwa Lithium-Ionen-Akkus, Lithium-Polymer-Akkus und/oder Lithium-Eisenphosphat-Akkus geeignet sein. Gleichermaßen können Nickelmetallhydrid-Akkus geeignet sein. Vorzugsweise besitzt die Batterie eine möglichst hohe Energie- und/oder Leistungsdichte, sodass für die Bereitstellung der gewünschten Leistung und/oder Energie eine möglichst leichte Batterie gewählt werden kann, da es weithin bekannt ist, dass ein geringes Gesamtgewicht sich vorteilhaft auf die Fahreigenschaften eines Kraftfahrzeugs auswirkt. Die Batterie ist vorzugsweise ein gängiger Typ und/oder ist aus gängigen Komponenten gefertigt, dessen/deren Kosten in Relation zum Kraftfahrzeug vertretbar sind. Vorzugsweise ist die Batterie an einer niedrigen, also bodennahen Stelle im Kraftfahrzeug platziert, sodass der Gesamtschwerpunkt des Fahrzeugs niedrig liegt, was sich günstig auf die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs auswirkt. Die Batterie kann vorzugsweise so ausgeführt und/oder montiert sein, dass sie wechselbar ist; die Batterie kann jedoch auch fest verbaut sein. The vehicle may include a battery, where the battery may be the vehicle's only battery, or may be another battery alongside an existing battery, eg the vehicle's starter battery. The battery typically serves primarily to operate the electric machine. The battery can be designed to store electrical power and deliver it again as required, for example to the electric machine. In order to keep the currents required for this low, the battery can have a voltage which is higher than the voltage of the on-board network of the motor vehicle, approximately equal to or higher than 12V, 24V or 48V. Various embodiments for the battery, in particular its shape and battery chemistry, are possible. In particular, lithium-based batteries such as lithium-ion batteries, lithium-polymer batteries and/or lithium-iron phosphate batteries can be suitable. Likewise, nickel metal hydride batteries may be suitable. The battery preferably has the highest possible energy and/or power density, so that the lightest possible battery can be selected to provide the desired power and/or energy, since it is widely known that a low overall weight has an advantageous effect on the driving characteristics of a motor vehicle affects. The battery is preferably of a common type and/or is made from common components whose costs are reasonable in relation to the motor vehicle. The battery is preferably placed at a low point in the motor vehicle, that is to say close to the ground, so that the overall center of gravity of the vehicle is low, which has a favorable effect on the driving characteristics of the motor vehicle. The battery can preferably be designed and/or installed in such a way that it can be changed; however, the battery can also be permanently installed.
Die Batterie kann zur Speicherung von elektrischer Energie mit elektrischer Leistung geladen werden. Vorzugsweise wird die Batterie vorrangig von der elektrischen Maschine im Generatorbetrieb geladen. Das Kraftfahrzeug kann jedoch auch dazu eingerichtet sein, die Batterie mit elektrischer Leistung z.B. aus dem Stromnetz zu laden («Plug-in Hybrid»), Hierfür kann das Kraftfahrzeug einen Laderegler umfassen, wobei der Laderegler auch die Ladung der Batterie über den Generator ausführen kann. Der Laderegler kann ein gesondertes Bauteil darstellen, das beispielsweise durch die Steuereinheit geregelt wird, oder in die Steuereinheit integriert sein. The battery can be charged with electrical power to store electrical energy. The battery is preferably charged primarily by the electric machine in generator mode. However, the motor vehicle can also be set up to charge the battery with electrical power, e.g. from the mains ("plug-in hybrid"). For this purpose, the motor vehicle can have a charge controller, with the charge controller also being able to charge the battery via the generator . The charge controller can represent a separate component that is regulated, for example, by the control unit, or it can be integrated into the control unit.
In einer günstigen Ausführungsform ist die Batterie so gewählt, dass sie genügend Leistung und/oder Energie bereit stellt, um das Kraftfahrzeug ohne Wirkung des Verbrennungsmotors für kurze Strecken bei niedrigen Geschwindigkeiten, beispielsweise für etwa 1 km bei unter 10 m/s, zu betreiben. Dazu hat die Batterie vorzugsweise eine Kapazität von zumindest 1 kWh und eine Dauerleistung von zumindest 1 kW. Als Kapazität ist die Energie zu verstehen, die die Batterie abgeben kann, bevor diese beispielsweise aufgrund von Tiefentladung Schaden nimmt. Als Leistung ist die Leistung zu verstehen, die die Batterie bei etwa 80 prozentiger Ladung dauerhaft abgeben kann, wobei bekannt ist, dass die Leistung bei einer fortschreitenden Entladung der Batterie zurückgehen kann. Die Batterie kann vorteilhafterweise so ausgeführt sein, dass sie die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs durch ihre Größe und/oder ihr Gewicht nicht übermäßig verschlechtert. Dazu kann die Batterie eine maximale Kapazität von 10 kWh, von 7,5 kWh oder von 5 kWh aufweisen, sodass die Größe und/oder das Gewicht der Batterie in Relation zum Kraftfahrzeug gering ist. In a favorable embodiment, the battery is selected such that it provides sufficient power and/or energy to operate the motor vehicle for short distances at low speeds, for example for approximately 1 km at less than 10 m/s, without the internal combustion engine being active. For this purpose, the battery preferably has a capacity of at least 1 kWh and a continuous output of at least 1 kW. Capacity is the energy that the battery can deliver before it is damaged, for example due to deep discharge. Power is the power that the battery can continuously deliver at approximately 80 percent charge, knowing that the power can decrease as the battery continues to discharge. The battery can advantageously be designed in such a way that it does not excessively impair the driving characteristics of the motor vehicle due to its size and/or its weight. For this purpose, the battery can have a maximum capacity of 10 kWh, 7.5 kWh or 5 kWh, so that the size and/or the weight of the battery is small in relation to the motor vehicle.
In einem günstigen Ausführungsbeispiel ist das Kraftfahrzeug so ausgeführt, dass der Hybrid-Verbrennungsmotor das Fahrzeug wahlweise alleine mit der elektrischen Maschine, alleine mit dem Verbrennungsmotor, oder mit dem Verbrennungsmotor in Kombination mit der elektrischen Maschine antreibt. In a favorable exemplary embodiment, the motor vehicle is designed in such a way that the hybrid internal combustion engine drives the vehicle either with the electric machine alone, with the combustion engine alone, or with the combustion engine in combination with the electric machine.
Bei dem Betreib alleine mit der elektrischen Maschine ist der Verbrennungsmotor typischerweise durch die Wirkungsweise des Freilaufs vom Getriebe entkoppelt. Der Verbrennungsmotor kann stillstehen oder sich mit einer Drehzahl bewegen, die geringer ist als die Drehzahl des motorseitigen Primärantriebsglieds, beispielsweise mit einer Leerlaufdrehzahl. When operating alone with the electric machine, the internal combustion engine is typically decoupled from the transmission by the way the freewheel works. The internal combustion engine can be stationary or moving at a speed that is lower than the speed of the engine-side prime mover, for example at an idle speed.
Ob der Verbrennungsmotor im rein elektrischen Betriebsmodus im Leerlauf läuft oder stillsteht, kann beispielsweise automatisch, z.B. durch die Steuereinheit gesteuert werden, wobei die Steuereinheit dann vorzugsweise automatisch den Verbrennungsmotor abschaltet, wenn dieser nicht benötigt wird. Im Vergleich zu herkömmlichen, modernen Verbrennungsmotoren, bei denen bei vollkommener Gaswegnahme kein Kraftstoff mehr eingespritzt wird, aber im Schiebebetrieb dennoch kalte Luft eingesogen und ausgeblasen wird, kann das erfindungsgemäße Fahrzeug den Vorteil bieten, dass der Fahrzeug-Katalysator weniger schnell auskühlt, da nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors keine kühlende Luft mehr über den Motor ins Abgassystem gelangt. Whether the internal combustion engine is idling or standing still in the purely electric operating mode can be controlled automatically, e.g. by the control unit, with the control unit then preferably automatically switching off the internal combustion engine when it is not required. Compared to conventional, modern internal combustion engines, in which no more fuel is injected when the gas is completely removed, but cold air is still sucked in and blown out during overrun, the vehicle according to the invention can offer the advantage that the vehicle catalytic converter cools down less quickly, since after the When the combustion engine is switched off, no more cooling air can get into the exhaust system via the engine.
Vorteilhafterweise kann die Steuereinheit zusätzlich dazu eingerichtet sein, dass sie den Verbrennungsmotor aus dem Stillstand dann wieder startet, wenn beispielsweise die T emperatur des Katalysators unter einen bestimmten Wert fällt, um diesen wieder aufzuheizen und damit sicherzustellen, dass dessen Wirkung erhalten bleibt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass das Fahrzeug weniger Schadstoffe ausstößt. Weitere Gründe für das automatische Starten des Verbrennungsmotors im rein elektrischen Betriebsmodus sind denkbar, wie z.B. das Unterschreiten einer minimalen Öl-Temperatur oder das Überschreiten einer maximalen Kühlmitteltemperatur. Die Temperatur des Katalysators, des Öl- Systems, des Kühlsystems oder dergleichen kann durch einen entsprechenden Fühler gemessen werden und beispielsweise durch die Steuereinheit ausgewertet werden. Der Verbrennungsmotor kann auch in Folge eines Fahrersignals ein- oder ausschaltbar sein, beispielsweise wenn der Fahrer vorhersieht, dass in Kürze die Leistung des Elektromotors alleine nicht mehr genügen wird und deshalb einen Steuerbefehl an das Fahrzeug liefert, das zum Starten des Verbrennungsmotors führt. Advantageously, the control unit can also be set up to restart the internal combustion engine from a standstill if, for example, the temperature of the catalytic converter falls below a specific value, in order to heat it up again and thus ensure that its effectiveness is maintained. This has the advantage that the vehicle emits fewer pollutants. Other reasons for the automatic start of the Internal combustion engine in purely electric operating mode are conceivable, such as falling below a minimum oil temperature or exceeding a maximum coolant temperature. The temperature of the catalytic converter, the oil system, the cooling system or the like can be measured by an appropriate sensor and, for example, evaluated by the control unit. The internal combustion engine can also be switched on or off as a result of a driver signal, for example if the driver foresees that the power of the electric motor alone will soon no longer be sufficient and therefore delivers a control command to the vehicle that causes the internal combustion engine to start.
Bei dem Betrieb alleine mit dem Verbrennungsmotor stammt typischerweise die gesamte Antriebsenergie bzw. das gesamte Antriebsdrehmoment aus dem Verbrennungsmotor. Die elektrische Maschine kann in diesem Betriebsmodus als Generator arbeiten, sodass sie einen Teil der zur Verfügung stehenden Antriebsenergie in elektrische Energie umwandelt. Die elektrische Maschine kann außerdem so geregelt werden, dass keine elektrische Leistung oder nur ein Teil der zur Verfügung stehenden Leistung entnommen wird, sodass sich der mechanische Widerstand der elektrischen Maschine verringert. Dieser Modus, insbesondere der Modus, in dem keine elektrische Leistung entnommen wird, kann als Passiv-Modus bezeichnet werden. Die Regelung kann aktiv erfolgen, beispielsweise über ein elektrisches oder elektronisches Bauteil, beispielsweise den Laderegler. Die aktive Regelung kann beispielsweise automatisch geschehen, z.B. wenn die Batterie voll geladen ist und keine elektrische Leistung mehr zum Laden der Batterie benötigt wird, oder sie kann durch ein Fahrersignal erfolgen, beispielsweise wenn der Generator sich im Passiv-Modus befindet, aber zeitweise als Motorbremse wirken soll, z.B. in Folge eines durch den Fahrer bereitgestellten Bremssignals. When operated solely with the internal combustion engine, the entire drive energy or the entire drive torque typically comes from the internal combustion engine. In this operating mode, the electrical machine can work as a generator, so that it converts part of the available drive energy into electrical energy. The electrical machine can also be regulated in such a way that no electrical power or only part of the available power is drawn, so that the mechanical resistance of the electrical machine is reduced. This mode, in particular the mode in which no electrical power is drawn, can be referred to as the passive mode. The regulation can take place actively, for example via an electrical or electronic component, for example the charge controller. For example, active control can happen automatically, e.g. when the battery is fully charged and no more electrical power is needed to charge the battery, or it can be done by a driver signal, e.g. when the generator is in passive mode but temporarily as an engine brake should act, e.g. as a result of a braking signal provided by the driver.
Beim Antrieb des Fahrzeugs mit sowohl dem Verbrennungsmotor als auch der elektrischen Maschine als Elektromotor steht die maximale Leistung des Fahrzeugs zur Verfügung. Das kann insbesondere beim Anfahren und/oder Beschleunigen des Fahrzeugs vorteilhaft sein. Der genannte Modus kann automatisch eintreten oder aktiv, z.B. durch den Fahrer, gewählt werden, beispielsweise wenn die Steuereinheit erkennt, dass Bedarf an zusätzlicher Leistung besteht, z.B. wenn sich der Gasgriff des Kraftfahrzeugs für eine gewisse Zeit in der Vollgasposition befindet. Dann kann beispielsweise beim Betrieb des Kraftfahrzeugs im Verbrennungsmotor-Modus der Elektromotor zugeschalten werden, oder beim Betrieb des Kraftfahrzeugs im Elektromotor-Modus kann der Verbrennungsmotor gestartet und/oder zugeschalten werden. Der genannte Zustand kann auch ganz oder teilweise von einer Fahrereingabe abhängig sein, beispielsweise der Auswahl eines «Sport-Modus», der Betätigung einer «Boost»- Taste oder dergleichen. Der genannte Modus kann dazu dienen, den Elektromotor beim Anfahren des Kraftfahrzeugs zusätzlich zum Verbrennungsmotor in Form einer Anfahrhilfe zu nutzen. When driving the vehicle with both the internal combustion engine and the electric machine as an electric motor, the maximum power of the vehicle is available. This can be advantageous in particular when starting and/or accelerating the vehicle. Said mode can occur automatically or be actively selected, e.g. by the driver, for example when the control unit recognizes that there is a need for additional power, for example when the motor vehicle's throttle grip is in the full throttle position for a certain period of time. Then, for example, when operating the motor vehicle in internal combustion engine mode, the electric motor can be switched on, or when operating the motor vehicle in electric motor mode, the internal combustion engine can be started and/or switched on. Said state can also be wholly or partially dependent on a driver's input, for example the selection of a "sports mode", the actuation of a "boost" button or the like. Said mode can be used to use the electric motor when starting the motor vehicle in addition to the internal combustion engine in the form of a starting aid.
In einem günstigen Ausführungsbeispiel kann die elektrische Maschine als Bremse genutzt werden. Die Nutzung der elektrischen Maschine setzt typischerweise den Betrieb der elektrischen Maschine als Generator voraus und ist in der Regel unabhängig davon, in welchem Modus das Kraftfahrzeug betrieben wird. Die Funktion des Generators als Motorbremse kann zur Rekuperation, also zum Laden der Batterie mit der beim Bremsen freigesetzten Energie, genutzt werden. Insbesondere im elektrischen Bremsmodus kann es zusätzlich zum rekuperativen Bremsen vorteilhaft sein, wenn der Hybrid-Verbrennungsmotor eine elektrische Ersatzlast umfasst, um weitere, überschüssige Bremsenergie abzuführen, die z.B. vom Laderegler nicht genutzt werden kann, da sie beispielsweise dessen Normleistung übersteigt. Die elektrische Ersatzlast kann die Spulen der elektrischen Maschine umfassen, sodass die elektrische Maschine in ihrer Funktion z.B. einer Wirbelstrombremse entspricht. In a favorable exemplary embodiment, the electrical machine can be used as a brake. The use of the electric machine typically requires the electric machine to be operated as a generator and is generally independent of the mode in which the motor vehicle is operated. The function of the generator as an engine brake can be used for recuperation, i.e. for charging the battery with the energy released during braking. In electric braking mode in particular, it can be advantageous in addition to recuperative braking if the hybrid internal combustion engine includes an electrical equivalent load in order to dissipate additional excess braking energy that cannot be used by the charge controller, for example, because it exceeds its standard output, for example. The equivalent electric load can include the coils of the electric machine, so that the function of the electric machine corresponds to an eddy-current brake, for example.
Die steuerbare elektrische Motorbremse kann sich, neben der offensichtlichen Energieeinsparung durch die Rekuperation und den geringeren Verschleiß des konventionellen Bremssystems, vorteilhaft auf die Fahreigenschaften des Kraftfahrzeugs auswirken, beispielsweise indem sie eine «Segelfunktion» ermöglicht, in der der Nutzer bei stillstehendem Verbrennungsmotor seine Geschwindigkeit überwiegend konstant zu halten versucht, indem er bedarfsweise die elektrische Maschine, typischerweise im niedrigen Teillastbereich, abwechselnd als Motor zur geringfügigen Beschleunigung, oder als rekuperative Bremse zum leichten Bremsen benutzt. Da die elektrische Maschine typischerweise linear in ihrem gesamten Leistungsbereich angesteuert werden kann, und im Vergleich zu einem Verbrennungsmotor mit Schwungrad ein geringeres Trägheitsmoment aufweisen kann, ist der Lastwechsel, also der Übergang vom Schiebebetrieb in den Antriebsbetrieb typischerweise glatter, also ruckärmer als bei einem vergleichbaren Verbrennungsmotor. Ein «Segelbetrieb», in dem die elektrische Maschine den Verbrennungsmotor in der genannten Art und Weise unterstützt, kann ebenfalls eine günstige Anwendung sein. In addition to the obvious energy savings through recuperation and the lower wear of the conventional braking system, the controllable electric engine brake can have a beneficial effect on the driving characteristics of the vehicle, for example by enabling a "gliding function" in which the user can keep his speed mostly constant when the combustion engine is at a standstill tries to keep by using the electric machine, typically in the low part-load range, alternately as a motor for slight acceleration, or as a recuperative motor Brake used for light braking. Since the electric machine can typically be controlled linearly in its entire power range and can have a lower moment of inertia compared to a combustion engine with a flywheel, the load change, i.e. the transition from overrun mode to drive mode, is typically smoother, i.e. less jerky, than with a comparable combustion engine . A "sailing operation", in which the electric machine supports the combustion engine in the manner mentioned, can also be a favorable application.
In einem günstigen Ausführungsbeispiel umfasst das Kraftfahrzeug eine Start/Stop-Funktion. Die Start/Stop- Funktion bezieht sich typischerweise auf den Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor als gestartet gilt, wenn sich die Kurbelwelle in Folge der Funktionsweise des Verbrennungsmotors dreht, und der Verbrennungsmotor als gestoppt gilt, wenn die Kurbelwelle stillsteht. In a favorable exemplary embodiment, the motor vehicle has a start/stop function. The start/stop function typically relates to the internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is considered to be started when the crankshaft rotates as a result of the operation of the internal combustion engine, and the internal combustion engine is considered to be stopped when the crankshaft is stationary.
Die Start/Stop-Funktion ist vorzugsweise so eingerichtet, dass sie vorwiegend automatisch ausgeführt wird. Jedoch kann es auch vorteilhaft sein, wenn die Start/Stop-Funktion durch den Fahrer so modifiziert werden kann, dass die Parameter, die für die automatische Ausführung der Start/Stop-Funktion ausgewertet werden, gemäß einer Einstellung des Fahrers gewichtet oder betrachtet werden. Außerdem kann es von Vorteil sein, wenn der Fahrer während des Betriebs des Kraftfahrzeugs gemeinsam mit oder anstelle der Start/Stop- Funktion ein Starten und Stoppen des Verbrennungsmotors bewirken kann. The start/stop function is preferably set up in such a way that it is carried out primarily automatically. However, it can also be advantageous if the start/stop function can be modified by the driver in such a way that the parameters that are evaluated for the automatic execution of the start/stop function are weighted or considered according to a driver setting. It can also be advantageous if the driver can cause the internal combustion engine to start and stop while the motor vehicle is in operation, together with or instead of the start/stop function.
Die Start/Stop-Funktion kann das Stoppen des Verbrennungsmotors beim Stillstand des Kraftfahrzeugs für eine gewisse Zeit, beispielsweise nach 2 Sekunden, 5 Sekunden oder 10 Sekunden bewirken. Die genaue Zeit kann z.B. durch den Fahrer einstellbar sein, oder in Abhängigkeit von internen oder externen Zuständen des Hybrid-Verbrennungsmotors und/oder des Kraftfahrzeugs variieren. Das Kraftfahrzeug kann das Stoppen im Stillstand verhindern, wenn z.B. der Verbrennungsmotor die Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat oder andere Gründe vorhanden sind, die dazu führen, dass ein Betrieb des Verbrennungsmotors im Leerlauf gegenüber einem Stoppen des Verbrennungsmotors vorzuziehen ist. Die Start/Stop- Funktion kann den Verbrennungsmotor stoppen, wenn das Kraftfahrzeug nur eine niedrige Last hat, also das Kraftfahrzeug in einem niedrigen Lastbereich bewegt wird und vom Hybrid-Verbrennungsmotor nur wenig Antriebsleistung zur Verfügung gestellt werden muss. Eine niedrige Last kann beispielsweise dadurch definiert werden, dass für einen Zeitraum, bei dem es sich um einen einstellbaren Zeitraum handeln kann und derz.B. 30 Sekunden, 1 Minute oder 5 Minuten betragen kann, ausschließlich eine Antriebsleistung benötigt wurde, die z.B. unterhalb der Leistung liegt, die der Elektromotor alleine bereitstellen kann. Das kann z.B. dann der Fall sein, wenn das Kraftfahrzeug für längere Strecken in langsamem Verkehr bewegt wird. The start/stop function can bring about the stopping of the internal combustion engine when the motor vehicle is stationary for a certain time, for example after 2 seconds, 5 seconds or 10 seconds. The exact time can be adjustable by the driver, for example, or can vary depending on internal or external states of the hybrid internal combustion engine and/or the motor vehicle. The motor vehicle can prevent stopping at a standstill if, for example, the internal combustion engine has not yet reached the operating temperature or there are other reasons which mean that operating the internal combustion engine at idle is preferable to stopping the internal combustion engine. The start/stop function can stop the internal combustion engine when the motor vehicle has only a low load, ie the motor vehicle is being moved in a low load range and only little drive power has to be made available by the hybrid internal combustion engine. A low load can be defined, for example, that for a period of time, which can be an adjustable period, e.g. Can be 30 seconds, 1 minute or 5 minutes, only a drive power was required, which is, for example, below the power that can provide the electric motor alone. This can be the case, for example, when the motor vehicle is moved in slow-moving traffic for longer distances.
Die Start/Stop- Funktion kann den Verbrennungsmotor starten, wenn ein minimaler Batterieladezustand unterschritten wird. Die dazu gewählte, minimale Batterieladung kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 10 und 80 Prozent der Gesamtladung liegen, z.B. bei 30 Prozent der Gesamtladung, bei 50 Prozent der Gesamtladung oder bei 60 Prozent der Gesamtladung. Bei der minimalen Batterieladung kann es sich um einen einstellbaren Parameter handeln. Gleichermaßen kann die Start/Stop- Funktion ein Stoppen des Verbrennungsmotors verhindern, wenn die minimale Batterieladung, oder ein weiterer Parameter, der eine zweite minimale Batterieladung repräsentiert, unterschritten ist. The start/stop function can start the combustion engine when the battery charge level falls below a minimum. The minimum battery charge selected for this can be in a range between 10 and 80 percent of the total charge, for example 30 percent of the total charge, 50 percent of the total charge or 60 percent of the total charge. The minimum battery charge can be an adjustable parameter. Equally, the start/stop function can prevent the combustion engine from stopping if the minimum battery charge or another parameter that represents a second minimum battery charge is not reached.
Die Start/Stop-Funktion kann den Verbrennungsmotor starten, wenn zusätzliche Leistung benötigt wird, also beispielsweise dann, wenn die Leistung des Elektromotors nicht mehr zum Antrieb des Kraftfahrzeugs genügt. Das kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn das Kraftfahrzeug eine Steigung hinauf bewegt wird, oder wenn das Kraftfahrzeug eine Geschwindigkeit überschreitet, bei der zur Überwindung des Windwiderstands zusätzliche Leistung nötig ist. Der Bedarf zusätzlicher Leistung kann beispielsweise dadurch erkannt werden, dass der Fahrer den Gashebel, das Gaspedal oder eine sonstige Einrichtung zum Steuern der Leistungsabgabe für eine zuvor definierte und vorzugsweise einstellbare Dauer in einem Maximalbereich hält, also beispielsweise für über 2 Sekunden, für über 5 Sekunden, oder für über 7 Sekunden auf über 90 Prozent der maximalen Leistungsabgabe, allgemein als «Vollgas» bezeichnet, hält. Die Start/Stop-Funktion kann den Verbrennungsmotor starten, wenn vorhersehbar ist, dass in Kürze zusätzliche Leistung benötigt wird, beispielsweise dann, wenn das Kraftfahrzeug alleine unter Verwendung des Elektromotors so lange beschleunigt wird, bis eine Geschwindigkeit überschritten ist, ab der vorhersehbar ist, dass das Fahrzeug mit dem Elektromotor alleine nicht mehr beschleunigt werden kann. Die Start/Stop-Funktion kann dann so eingerichtet sein, dass allein auf Basis der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs der Verbrennungsmotor gestartet wird, sobald eine gewisse, vorzugsweise einstellbare Geschwindigkeit überschritten wird. The start/stop function can start the internal combustion engine when additional power is required, for example when the power of the electric motor is no longer sufficient to drive the motor vehicle. This can be the case, for example, when the motor vehicle is being moved up an incline, or when the motor vehicle exceeds a speed at which additional power is required to overcome the wind resistance. The need for additional power can be recognized, for example, by the driver holding the throttle, the accelerator pedal or another device for controlling the power output for a previously defined and preferably adjustable period in a maximum range, for example for more than 2 seconds, for more than 5 seconds , or above 90 percent of maximum power output, commonly referred to as “full throttle,” for over 7 seconds. The start/stop function can start the internal combustion engine when it is foreseeable that additional power will be required shortly, for example when the motor vehicle is accelerated solely using the electric motor until a speed is exceeded at which it is foreseeable that the vehicle can no longer be accelerated with the electric motor alone. The start/stop function can then be set up in such a way that the internal combustion engine is started solely on the basis of the speed of the motor vehicle as soon as a certain, preferably adjustable speed is exceeded.
Der erfindungsgemäße Hybrid-Verbrennungsmotor, das erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsmodul sowie ein Fahrzeug, welches den erfindungsgemäßen Hybrid-Verbrennungsmotor und/oder das erfindungsgemäße Hybrid- Antriebsmodul umfasst, kann zahlreiche Vorteile bieten. Insbesondere eignet sich der rein elektrische Betriebsmodus dazu, das Fahrzeug beispielsweise im innerstädtischen Verkehr ganz oder teilweise ohne die Nutzung des Verbrennungsmotors zu bewegen und somit die Geräusch- und Schadstoffemission zu reduzieren sowie den Kraftstoffverbrauch zu senken. The hybrid internal combustion engine according to the invention, the hybrid drive module according to the invention and a vehicle which includes the hybrid internal combustion engine according to the invention and/or the hybrid drive module according to the invention can offer numerous advantages. In particular, the purely electric operating mode is suitable for moving the vehicle, for example in inner-city traffic, entirely or partially without using the combustion engine, thus reducing noise and pollutant emissions and lowering fuel consumption.
Des Weiteren können sowohl der Verbrennungsmotor, als auch die Batterie und die elektrische Maschine kleiner und leichter gestaltet werden, als es für rein elektrische oder rein konventionell ausgeführte Fahrzeuge möglich ist, da sich die zwei Motorentypen in einer günstigen Art und Weise gegenseitig unterstützen können: Die geringe Reichweite einer verhältnismäßig kleinen Batterie kann durch den Verbrennungsmotor kompensiert werden, und das geringe Drehmoment eines Verbrennungsmotors mit geringem Hubraum kann durch den Elektromotor ausgeglichen werden. Furthermore, the internal combustion engine, the battery and the electric machine can be made smaller and lighter than is possible for purely electric or purely conventional vehicles, since the two engine types can support each other in a favorable way: The The low range of a relatively small battery can be compensated for by the internal combustion engine, and the low torque of a small displacement internal combustion engine can be compensated for by the electric motor.
Nachfolgend sind Aspekte der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren erläutert. In den Ausführungsbeispielen genannte Aspekte sollen hierbei nicht als Einschränkung verstanden werden. Günstige Ausführungsformen können sich durch Kombination von Aspekten der Ausführungsbeispiele ergeben, wobei der beanspruchte Schutzumfang sich nicht aus den Ausführungsbeispielen ergibt, sondern aus den folgenden Patentansprüchen. Es zeigen: Aspects of the invention are explained below using exemplary embodiments in conjunction with the figures. Aspects mentioned in the exemplary embodiments should not be understood as a limitation. Favorable embodiments can result from a combination of aspects of the exemplary embodiments, with the claimed scope of protection not changing results from the exemplary embodiments, but from the following patent claims. Show it:
Fig. 1 Schnittansicht eines Hybrid-Verbrennungsmotors gemäß einerFig. 1 sectional view of a hybrid internal combustion engine according to a
Ausführungsform embodiment
Fig. 2 Seitenansicht eines Hybrid-Verbrennungsmotors gemäß einerFig. 2 side view of a hybrid internal combustion engine according to a
Ausführungsform embodiment
Fig. 3 Räumliche Darstellung eines Hybrid-Verbrennungsmotors gemäß einer Ausführungsform 3 Spatial representation of a hybrid internal combustion engine according to an embodiment
Die in Fig. 1-3 gezeigten Ansichten zeigen einen Hybrid-Verbrennungsmotor 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Einzelne dem Fachmann bekannte Komponenten des Hybrid-Verbrennungsmotors 100 sind zur besseren Erkennbarkeit nicht dargestellt, beispielsweise die Komponenten des mit der Kurbelwelle 110 verbundenen Verbrennungsmotors, Komponenten zur Kopplung der Getriebeeingangswelle 130 mit dem Getriebe oder das Gehäuse des Hybrid- Verbrennungsmotors 100. Zur besseren Verständlichkeit ist der Hybrid- Verbrennungsmotor in drei Ansichten gezeigt, wobei die hierin beschriebenen Merkmale in den Ansichten mit demselben Bezugszeichen bezeichnet werden. The views shown in FIGS. 1-3 show a hybrid internal combustion engine 100 according to an exemplary embodiment. Individual components of hybrid internal combustion engine 100 known to those skilled in the art are not shown for better clarity, for example the components of internal combustion engine connected to crankshaft 110, components for coupling transmission input shaft 130 to the transmission or the housing of hybrid internal combustion engine 100. For better understanding the hybrid internal combustion engine is shown in three views, wherein features described herein are denoted by the same reference numerals in the views.
Der Hybrid-Verbrennungsmotor 100 umfasst die Kurbelwelle 110, die in den Figuren verkürzt dargestellt ist. Die Kurbelwelle 110 endet in dem Wellenzapfen 112. Auf dem Wellenzapfen 112 ist ein Antriebsrad 114 angebracht. Das Antriebsrad 114 überträgt ein vorhandenes Antriebsdrehmoment von der Kurbelwelle auf das motorseitige Primärantriebsglied 122. Das motorseitige Primärantriebsglied 122, das getriebeseitige Primärantriebsglied 124 und der zwischen dem motorseitigen Primärantriebsglied 122 und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied 124 liegende Freilauf 126 sind Bestandteile des Primärantriebs 120 des Hybrid-Verbrennungsmotors 110. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich eine Getriebekupplung 150 gezeigt. Die Getriebekupplung 150 kann ebenfalls als Bestandteil des Primärantriebs 120 verstanden werden. Das motorseitige Primärantriebsglied 122 wird durch das Antriebrad 114 angetrieben und ist durch das Kugellager 132 sowie das Rollenlager 134 koaxial zur Getriebeeingangswelle 130 auf der Getriebeeingangswelle 130 gelagert, jedoch nicht direkt mit der Getriebeeingangswelle 130 verbunden. Ein hülsenförmiger Abschnitt des motorseitigen Primärantriebsglieds 122 erstreckt sich, angrenzend an die Getriebeeingangswelle 130, zwischen dem Kugellager 132 und dem Rollenlager 134. The hybrid internal combustion engine 100 includes the crankshaft 110, which is shown shortened in the figures. The crankshaft 110 terminates in the journal 112. On the journal 112, a drive wheel 114 is mounted. Drive wheel 114 transmits an existing drive torque from the crankshaft to engine-side primary drive member 122. Engine-side primary drive member 122, transmission-side primary drive member 124, and freewheel 126 located between engine-side primary drive member 122 and transmission-side primary drive member 124 are components of primary drive 120 of hybrid internal combustion engine 110 In the exemplary embodiment shown, a transmission clutch 150 is also shown. The transmission clutch 150 can also be understood as a component of the primary drive 120 . The engine-side primary drive member 122 is driven by the drive wheel 114 and is supported by the ball bearing 132 and the roller bearing 134 coaxially to the transmission input shaft 130 on the transmission input shaft 130, but not directly connected to the transmission input shaft 130. A sleeve-shaped section of the engine-side primary drive member 122 extends, adjacent to the transmission input shaft 130, between the ball bearing 132 and the roller bearing 134.
Das getriebeseitige Primärantriebsglied 124 ist ebenfalls koaxial zur Getriebeeingangswelle 130 angebracht, jedoch mit dieser nicht direkt verbunden. Das motorseitige Primärantriebsglied 122, das getriebeseitige Primärantriebsglied 124, die Getriebekupplung 150 und die Getriebeeingangswelle 130 können sich getrennt oder gemeinsam um die von der von der Getriebeeingangswelle 130 definierte Drehachse drehen. Das getriebeseitige Primärantriebsglied 124 umfasst ein inneres rotationssymmetrisches Teil 124a, ein äußeres rotationssymmetrisches Teil 124b und ein zwischen den Teilen 124a, b liegendes Entkopplungselement 170. Das Entkopplungselement 170 ist eine Rückdämpfer, ähnlich eines Hinterrad-Ruckdämpfers für Zweiräder, das die rotationssymmetrischen Teile 124a, b aneinander ruckgedämpft koppelt. Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch das rotationssymmetrische Teil 124a, das Entkopplungselement 170 ist in Aussparungen der rotationssymmetrischen Teile 124a, b vorgesehen, die außerhalb der Schnittebene liegen. Das getriebeseitige Primärantriebsglied 124, insbesondere das innenliegende rotationssymmetrische Teil 124a, umfasst einen hülsenförmigen Abschnitt, der im Wesentlichen dem hülsenförmigen Abschnitt des motorseitigen Primärantriebsglieds 122 entspricht, jedoch in radialer Richtung außerhalb des hülsenförmigen Abschnitts des motorseitigen Primärantriebs 122 liegt und einen zylinderförmigen Freiraum zwischen den jeweiligen hülsenförmigen Abschnitten des motorseitigen und des getriebeseitigen Primärantriebsglieds 122, 124 definiert. Zwischen den zwei rotationssymmetrischen Teilen 124a, b ist eine Lagerhülse 128 vorgesehen, die eine Verdrehung zwischen den rotationssymmetrischen Teilen 124a, b ermöglicht, wie sie beispielsweise auftritt, wenn das Entkopplungselement 170 einen Ruck dämpft. Der Freiraum zwischen den hülsenförmigen Abschnitten des motorseitigen Primärantriebsglieds 122 und des getriebeseitigen Primärantriebsglieds 124 beinhaltet den Freilauf 126. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind in dem Freiraum Klemmkörper vorgesehen, die gemeinsam mit dem motorseitigen Primärantriebsglied 122 und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied 124 den Freilauf ausbilden. Der Freilauf 126 erlaubt es, dass das getriebeseitige Primärantriebsglied 124 das motorseitige Primärantriebsglied 122 überholt, und sperrt, sobald ein Antriebsdrehmoment von der Kurbelwelle 110 an den Primärantrieb 120 übertragen wird. The transmission-side primary drive member 124 is also attached coaxially to the transmission input shaft 130, but not directly connected to it. The engine-side prime mover 122, the transmission-side prime mover 124, the transmission clutch 150, and the transmission input shaft 130 may rotate separately or together about the axis of rotation defined by the transmission input shaft 130. The transmission-side primary drive member 124 comprises an inner, rotationally symmetrical part 124a, an outer, rotationally symmetrical part 124b and a decoupling element 170 located between the parts 124a, b coupled to each other in a shock-damped manner. 1 shows a section through the rotationally symmetrical part 124a; the decoupling element 170 is provided in cutouts in the rotationally symmetrical parts 124a, b, which lie outside the plane of section. The transmission-side primary drive member 124, in particular the inner rotationally symmetrical part 124a, comprises a sleeve-shaped section which essentially corresponds to the sleeve-shaped section of the engine-side primary drive member 122, but lies in the radial direction outside the sleeve-shaped section of the engine-side primary drive 122 and a cylindrical free space between the respective sleeve-shaped Sections of the motor-side and the transmission-side prime mover 122, 124 are defined. A bearing sleeve 128 is provided between the two rotationally symmetrical parts 124a, b, which allows rotation between the rotationally symmetrical parts 124a, b, such as occurs, for example, when the decoupling element 170 dampens a jolt. The free space between the sleeve-shaped sections of the engine-side primary drive member 122 and the transmission-side primary drive member 124 contains the freewheel 126. In the exemplary embodiment shown, clamping bodies are provided in the free space, which together with the engine-side primary drive member 122 and the transmission-side primary drive member 124 form the freewheel. The one-way clutch 126 allows the transmission-side prime mover 124 to overtake the engine-side prime mover 122 and locks once drive torque is transferred from the crankshaft 110 to the prime mover 120 .
In Ausführungsformen kann der Freilauf 126 in Form eines Hülsenfreilaufs vorgesehen sein, der zusätzlich zu den Klemmkörpern Radiallager umfasst. Die Radiallager können das motorseitige Primärantriebsglied 122 und das getriebeseitige Primärantriebsglied 124 gegeneinander lagern. In Fig. 1 sind für das Bezugszeichen 126 zwei Hülsenfreiläufe axial nebeneinanderliegend gezeigt, wobei jeweils die Klemmkörper zwischen zwei außenliegenden Radiallagern dargestellt sind. Die Verwendung von mehreren Hülsenfreiläufen, beispielsweise zwei oder mehr Hülsenfreiläufen, kann vorteilhafterweise die Drehmomentübertragung verbessern und/oder eine sichere Drehmomentübertragung gewährleisten. In embodiments, the one-way clutch 126 may be provided in the form of a cartridge type one-way clutch that includes radial bearings in addition to the sprags. The radial bearings can store the engine-side primary drive member 122 and the transmission-side primary drive member 124 against one another. In Fig. 1, reference numeral 126 shows two sleeve-type freewheels lying side by side in the axial direction, with the clamping bodies being shown between two outer radial bearings in each case. The use of several sleeved freewheels, for example two or more sleeved freewheels, can advantageously improve the torque transmission and/or ensure reliable torque transmission.
Das getriebeseitige Primärantriebsglied 124, insbesondere das äußere rotationssymmetrische Teil 124b, umfasst einen Kupplungskorb zum Aufnehmen der Kupplungslamellen der Getriebekupplung 150. Das getriebeseitige Primärantriebsglied 124 ist über das Befestigungselement 136 entlang der axialen Richtung arretiert. Die Getriebekupplung 150 kann eine konventionelle Getriebekupplung sein. The transmission-side primary drive member 124, in particular the outer rotationally symmetrical part 124b, includes a clutch basket for receiving the clutch plates of the transmission clutch 150. The transmission-side primary drive member 124 is locked via the fastening element 136 along the axial direction. Transmission clutch 150 may be a conventional transmission clutch.
Der Hybridverbrennungsmotor 100 umfasst eine elektrische Maschine 140. Die elektrische Maschine 140 beinhaltet einen als Außenläufer gestalteten Rotor 142. Der Rotor ist mit der Welle der elektrischen Maschine 146 verbunden. Der Stator 144 der elektrischen Maschine 140 ist an einem Gehäuseteil des Hybrid- Verbrennungsmotors 100 fixiert (nicht gezeigt). Die Welle der elektrischen Maschine 146 beinhaltet ein Ritzel, das in das getriebeseitige Übersetzungsrad 164 greift. The hybrid internal combustion engine 100 includes an electric machine 140. The electric machine 140 includes a rotor 142 designed as an external rotor. The rotor is connected to the shaft of the electric machine 146. The stator 144 of the electric machine 140 is fixed to a housing part of the hybrid internal combustion engine 100 (not shown). The wave of the electric Machine 146 includes a pinion that meshes with transmission gear 164 .
Die elektrische Maschine 140 umfasst eine Entlüftungsöffnung 180. Die Entlüftungsöffnung 180 ist über einen Entlüftungskanal 182 mit einem zwischen dem Rotor 142 und dem Stator 144 liegenden Freiraum verbunden. Der Entlüftungskanal liegt innerhalb des Rotors 142 und dreht folglich mit dem Rotor 142. Durch die Entlüftungsöffnung 180 und den Entlüftungskanal 182 strömende Luft strömt entlang der Innenseite des Rotors 142, sodass sich in der Luft befindliches Öl vorteilhafterweise durch die Rotation des Rotors 142 abgeschieden wird, wobei der Rotor als Rotations-Ölabscheider wirkt. Luft, die auf Seite des Stators 144 entnommen wird, ist weitestgehend frei von Öl, sodass beispielsweise eine Gehäuseöffnung zur Gehäuseentlüftung im Bereich des Stators 144, beziehungsweise der dem Stator gegenüberliegenden Gehäuseseite vorgesehen sein kann. In Ausführungsformen kann die Entlüftungsöffnung 180 oder der Entlüftungskanal 182 vorteilhafterweise zur Kühlung der elektrischen Maschine 140 beitragen. The electric machine 140 includes a ventilation opening 180. The ventilation opening 180 is connected via a ventilation channel 182 to a free space lying between the rotor 142 and the stator 144. The bleed passage lies within the rotor 142 and thus rotates with the rotor 142. Air flowing through the bleed port 180 and the bleed passage 182 flows along the inside of the rotor 142 such that airborne oil is advantageously separated by the rotation of the rotor 142. with the rotor acting as a rotary oil separator. Air that is removed on the side of the stator 144 is largely free of oil, so that, for example, a housing opening for housing venting can be provided in the area of the stator 144 or the side of the housing opposite the stator. In embodiments, vent opening 180 or vent passage 182 may advantageously assist in cooling electric machine 140 .
In Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann sich der Entlüftungskanal 182 bis zur Welle 146 und/oder deren Lagerung hin erstrecken, und die Welle 146 kann im Bereich der Lagerung zumindest eine Öffnung, beispielsweise eine Bohrung, in radialer Richtung beinhalten. Die Bohrung kann so positioniert sein, dass der Entlüftungskanal 182 bei entsprechender Drehposition der Bohrung bis in den Innenraum der Welle 146 erweitert ist. Die Welle 146 kann weiterhin einen innenliegenden Kanal aufweisen, der sich von einem der Enden der Welle, oder beiden der Enden der Welle 146 bis zu der Bohrung in den Innenraum der Welle 146 erstreckt. Bei entsprechender Drehposition der Welle 146 kann sich ein Entlüftungskanal zwischen einem oder beiden Enden der Welle 146 über den innenliegenden Kanal bis zum Entlüftungskanal 182 erstrecken und eine Entlüftung des Freiraums über eine oder beide Enden der Welle 146 ermöglichen. In embodiments (not shown), the ventilation channel 182 can extend as far as the shaft 146 and/or its bearing, and the shaft 146 can contain at least one opening, for example a bore, in the radial direction in the region of the bearing. The bore can be positioned in such a way that the ventilation channel 182 is widened into the interior of the shaft 146 when the bore is in a corresponding rotational position. The shaft 146 may further include an internal passage extending from either end of the shaft, or both ends of the shaft 146 to the bore in the interior of the shaft 146. With a corresponding rotational position of the shaft 146, a venting channel can extend between one or both ends of the shaft 146 via the inner channel to the venting channel 182 and allow venting of the free space via one or both ends of the shaft 146.
Zwischen der Welle der elektrischen Maschine 146 und dem Primärantrieb 120 liegt die Starterkupplung 160. Die Starterkupplung definiert die Kuppelachse 166. Auf der Kuppelachse liegen das motorseitige Übersetzungsrad 162 und das getriebeseitige Übersetzungsrad 164. Das getriebeseitige Übersetzungsrad 164 ist zur Übertragung des Antriebsdrehmoments zwischen dem getriebeseitigen Primärantriebsglied 124 und der Welle der elektrischen Maschine 146 eingerichtet. Die Übertragung des Antriebsdrehmoments zwischen dem getriebeseitigen Primärantriebsglied 124 und der Welle der elektrischen Maschine 146 findet jederzeit statt. Das motorseitige Übersetzungsrad 162 ist mit dem motorseitigen Primärantriebsglied 122 gekoppelt. Wenn die Starterkupplung 160 geöffnet ist, dreht das motorseitige Übersetzungsrad 162 frei. The starter clutch 160 is located between the shaft of the electric machine 146 and the primary drive 120. The starter clutch defines the coupling axis 166. On the coupling axis are the motor-side transmission gear 162 and the transmission-side transmission wheel 164. The transmission-side transmission wheel 164 is set up to transmit the drive torque between the transmission-side primary drive member 124 and the shaft of the electric machine 146. The transmission of the driving torque between the transmission-side prime mover 124 and the shaft of the electric machine 146 takes place at all times. The engine-side transmission gear 162 is coupled to the engine-side prime mover 122 . When the starter clutch 160 is opened, the engine-side transmission gear 162 spins freely.
Durch das Ansteuern des Steuerglied 168 wird die Starterkupplung 160 mechanisch betätigt. Durch das Betätigen der Starterkupplung 160 wird das motorseitige Übersetzungsrad 162 mit dem getriebeseitigen Übersetzungsrad 164 gekoppelt. Die Betätigung der Starterkupplung 160 führt zu einem Verschieben des innenliegenden Kupplungskeils der Starterkupplung 160 entlang der Kuppelachse 166 und damit zu einer formschlüssigen und/oder reibschlüssigen Verbindung zwischen dem hülsenförmig ausgeführten Bereich des getriebeseitigen Übersetzungsrads 164 und dem im Bereich des hülsenförmigen Bereichs liegenden, motorseitigen Übersetzungsrads 162. Wenn die Starterkupplung 160 geschlossen bzw. eingekuppelt ist, dreht das motorseitige Übersetzungsrad 162 zusammen mit dem getriebeseitigen Übersetzungsrad 164. Im gezeigten Ausführungsbeispiel gleicht die Größe des motorseitigen Übersetzungsrads 162 der des getriebeseitigen Übersetzungsrads 164, sodass keine Übersetzung stattfindet. Dadurch ergibt sich, dass beim Koppeln des motorseitigen Übersetzungsrads 162 mit dem getriebeseitigen Übersetzungsrad 164 das motorseitige Primärantriebsglied 122 und das getriebeseitige Primärantriebsglied 124 in einem Verhältnis von 1 :1 gekoppelt sind und gleichschnell drehen. Alternativ kann eine Übersetzung zwischen dem motorseitigen Übersetzungsrad 162 und dem getriebeseitigen Übersetzungsrad 164 vorgesehen sein, insbesondere so, dass das motorseitige Übersetzungsrad 162 eine geringere Anzahl an Zähnen aufweist als das getriebeseitige Übersetzungsrad 164. Das motorseitige und das getriebeseitige Primärantriebsglied 122, 124 können in diesem Fall entsprechend angepasst sein. Ausführungsformen des beschriebenen Hybrid-Verbrennungsmotors sind insbesondere für die Verwendung in kleinen Kraftfahrzeugen geeignet und können Fahrverhalten, Verbrauch, Laufruhe, Schadstoffausstoß und Langlebigkeit in vorteilhafter Weise verbessern. The starter clutch 160 is actuated mechanically by the actuation of the control member 168 . The actuation of the starter clutch 160 couples the transmission gear 162 on the engine side to the transmission gear 164 on the transmission side. Actuation of starter clutch 160 causes the inner clutch wedge of starter clutch 160 to be displaced along clutch axis 166 and thus to a form-fitting and/or friction-locking connection between the sleeve-shaped area of transmission-side transmission wheel 164 and engine-side transmission wheel 162 located in the region of the sleeve-shaped area When the starter clutch 160 is closed or engaged, the engine side gear 162 rotates with the transmission side gear 164. In the embodiment shown, the engine side gear 162 is the same size as the transmission side gear 164 so that no gearing occurs. As a result, when the engine-side transmission gear 162 is coupled to the transmission-side transmission gear 164, the engine-side prime mover 122 and the transmission-side prime mover 124 are coupled at a ratio of 1:1 and rotate at the same speed. Alternatively, a transmission can be provided between the engine-side transmission wheel 162 and the transmission-side transmission wheel 164, in particular such that the motor-side transmission wheel 162 has a smaller number of teeth than the transmission-side transmission wheel 164. The engine-side and the transmission-side primary drive member 122, 124 can in this case be adjusted accordingly. Embodiments of the hybrid internal combustion engine described are particularly suitable for use in small motor vehicles and can advantageously improve handling, consumption, smooth running, pollutant emissions and longevity.
Im Folgen werden weitere allgemeine Aspekte der Erfindung anhand von Implementierungen diskutiert, von denen jeder Aspekt mit beliebigen einzelnen Aspekten der beschriebenen Implementierungen und/oder mit anderen hierin beschriebenen Aspekten kombiniert werden kann. In the following, further general aspects of the invention are discussed in terms of implementations, each aspect of which can be combined with any individual aspects of the described implementations and/or with other aspects described herein.
1. Der Hybrid-Verbrennungsmotor nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen, wobei der Stator der elektrischen Maschine auf dem Wellenzapfen gelagert und durch ein Fixierelement gegen Drehung fixiert ist. 1. The hybrid internal combustion engine according to one of the embodiments described herein, wherein the stator of the electric machine is mounted on the shaft journal and fixed against rotation by a fixing element.
3. Der Hybrid-Verbrennungsmotor nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen, wobei der Rotor ein außenläufiger Rotor der elektrischen Maschine ist. 3. The hybrid internal combustion engine according to any of the embodiments described herein, wherein the rotor is an external rotor of the electric machine.
4. Der Hybrid-Verbrennungsmotor nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen, wobei die elektrische Maschine für eine maximale Antriebsleistung von unter 5 kW ausgelegt ist. 4. The hybrid internal combustion engine according to one of the embodiments described herein, wherein the electric machine is designed for a maximum drive power of less than 5 kW.
5. Der Hybrid-Verbrennungsmotor nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen, wobei der Hybrid-Verbrennungsmotor zusätzlich ein oder mehr der folgenden umfasst: Drehzahlsensor an der elektrischen Maschine, Drehzahlsensor an der Kurbelwelle, Drehzahlsensor an der Starterkupplung, Drehzahlsensor an dem motorseitigen Primärantriebsglied, Drehzahlsensor an dem getriebeseitigen Primärantriebsglied und/oder Drehzahlsensor an der Getriebeeingangswelle. 5. The hybrid internal combustion engine according to any of the embodiments described herein, wherein the hybrid internal combustion engine additionally comprises one or more of the following: speed sensor on the electric machine, speed sensor on the crankshaft, speed sensor on the starter clutch, speed sensor on the engine-side prime mover, speed sensor on the transmission-side primary drive element and/or speed sensor on the transmission input shaft.
6. Der Hybrid-Verbrennungsmotor nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen, wobei die Stator-Lagerung so ausgeführt ist, dass der Luftspalt zwischen Rotor und Stator an seiner größten Dimension 2,5 mm nicht überschreitet. 7. Hybrid-Antriebsmodul, umfassend einen Hybrid-Verbrennungsmotor nach einer der hierin beschriebenen Ausführungsformen, sowie eine Batterie, wobei die Kurbelwelle von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, und wobei die Batterie bedarfsweise 6. The hybrid internal combustion engine according to one of the embodiments described herein, wherein the stator bearing is designed in such a way that the air gap between rotor and stator does not exceed 2.5 mm at its largest dimension. 7. Hybrid drive module, comprising a hybrid internal combustion engine according to one of the embodiments described herein, and a battery, wherein the crankshaft is driven by an internal combustion engine, and wherein the battery on demand
- von der elektrischen Maschine im Generatorbetrieb geladen wird - Is charged by the electric machine in generator mode
- elektrische Energie zum Betrieb der elektrischen Maschine im Motorbetrieb liefert. - Provides electrical energy to operate the electric machine in motor mode.
8. Kraftfahrzeug, umfassend ein Hybrid-Antriebsmodul nach Implementierung 7 wobei die Batterie vorzugsweise eine Kapazität von zumindest 1 kWh aufweist, und wobei die Batterie vorzugsweise eine Dauerleistung von zumindest 1 kW liefert, und wobei die Batterie vorzugsweise eine Kapazität von unter 10 kWh aufweist. 8. Motor vehicle comprising a hybrid drive module according to implementation 7, wherein the battery preferably has a capacity of at least 1 kWh, and wherein the battery preferably delivers a continuous power of at least 1 kW, and wherein the battery preferably has a capacity of less than 10 kWh.
9. Das Kraftfahrzeug nach Implementierung 8, wobei das Hybrid- Antriebsmodul so ausgeführt ist, dass das Kraftfahrzeug wahlweise alleine von der elektrischen Maschine, alleine von dem Verbrennungsmotor oder von dem Verbrennungsmotor in Kombination mit der elektrischen Maschine antreibbar ist. 9. The motor vehicle according to implementation 8, wherein the hybrid drive module is designed such that the motor vehicle can be driven either solely by the electric machine, solely by the internal combustion engine, or by the internal combustion engine in combination with the electric machine.
10. Das Kraftfahrzeug nach einer der vorangegangenen Implementierungen, wobei das Kraftfahrzeug einen oder mehr der folgenden Betriebsmodi umfasst:10. The motor vehicle according to any of the preceding implementations, wherein the motor vehicle comprises one or more of the following operating modes:
- Konventioneller Betrieb des Verbrennungsmotors, wobei die elektrische Maschine als Generator arbeitet und elektrische Leistung bereitstellt, mit der bedarfsweise eine Batterie geladen wird - Conventional operation of the internal combustion engine, with the electric machine working as a generator and providing electrical power with which a battery is charged as required
- Konventioneller Betrieb des Verbrennungsmotors, wobei die elektrische Maschine als Motor arbeitet und den Verbrennungsmotor unterstützt - Conventional operation of the internal combustion engine, with the electric machine working as a motor and supporting the internal combustion engine
- Betrieb der elektrischen Maschine als einzigen Antriebsmotor, wobei der Verbrennungsmotor stillsteht oder im Leerlauf arbeitet und keine Leistung bereitstellt - Operation of the electric machine as the only drive motor, with the internal combustion engine standing still or idling and not providing any power
- Betrieb der elektrischen Maschine als Rekuperationsbremse, wobei die elektrische Maschine mechanische Energie vom Primärantrieb aufnimmt, und wobei die elektrische Maschine als Generator arbeitet und elektrische Leistung bereitstellt, mit der bedarfsweise eine Batterie geladen werden kann - Passivmodus der elektrischen Maschine, wobei keine elektrische Leistung abgeführt wird, um den mechanischen Widerstand zu minimieren. - Operation of the electric machine as a recuperation brake, wherein the electric machine absorbs mechanical energy from the primary drive, and the electric machine works as a generator and provides electrical power, with which a battery can be charged as required - Passive mode of the electrical machine, in which no electrical power is dissipated in order to minimize mechanical resistance.
11. Das Kraftfahrzeug nach einer der vorangegangenen Implementierungen, wobei das Kraftfahrzeug eine Start/Stop-Funktion beinhaltet, um in Abhängigkeit eines Betriebszustands den Verbrennungsmotor zu starten oder zu stoppen, umfassend: 11. The motor vehicle according to one of the preceding implementations, wherein the motor vehicle includes a start/stop function in order to start or stop the internal combustion engine depending on an operating state, comprising:
- Stoppen des Verbrennungsmotors beim Stillstand des Kraftfahrzeugs nach mehr als 2 Sekunden - Starten oder Stoppen des Verbrennungsmotors in Folge von Fahrersignal- Stopping of the combustion engine when the motor vehicle is stationary after more than 2 seconds - Starting or stopping of the combustion engine as a result of the driver's signal
- Stoppen des Verbrennungsmotors bei niedriger Last - Stopping the internal combustion engine at low load
- Starten des Verbrennungsmotors beim Unterschreiten einer minimalen Batterieladung - Starting the combustion engine when the battery charge falls below a minimum
- Starten des Verbrennungsmotors beim Bedarf zusätzlicher Leistung - Starten des Verbrennungsmotors beim Überschreiten einer bestimmten- Starting the combustion engine when additional power is required - Starting the combustion engine when a certain power is exceeded
Geschwindigkeit. Speed.

Claims

- 38 - Patentansprüche - 38 - Claims
1. Hybrid-Verbrennungsmotor (100) für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, umfassend: eine Kurbelwelle (110), wobei die Kurbelwelle (110) dazu eingerichtet ist, von zumindest einem Hubkolben des Hybrid-Verbrennungsmotors (100) angetrieben zu werden; einen Primärantrieb (120), umfassend ein motorseitiges Primärantriebsglied (122), einen Freilauf (126) und ein getriebeseitiges Primärantriebsglied (124); eine Getriebeeingangswelle (130); und eine als Motor-Generator ausgebildete elektrische Maschine (140), wobei der Primärantrieb (120) dazu eingerichtet ist, ein Antriebsdrehmoment von der Kurbelwelle (110) auf die Getriebeeingangswelle (130) zu übertragen, wobei das motorseitige Primärantriebsglied (122) zum Empfangen des Antriebsdrehmoments von der Kurbelwelle (110) eingerichtet ist, wobei der Freilauf (126) zur Übertragung des Antriebsdrehmoments von dem motorseitigen Primärantriebsglied (122) auf das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) eingerichtet ist, wobei das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) zur Übertragung des Antriebsdrehmoments von dem Freilauf (126) auf die Getriebeeingangswelle (130) eingerichtet ist, wobei der Freilauf (126) eine Sperrrichtung zum Übertragen des Antriebsdrehmoments von dem motorseitigen Primärantriebsglied (122) auf das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) und eine Freilaufrichtung zum Entkoppeln einer Übertragung eines Antriebsdrehmoments von dem getriebeseitigen Primärantriebsglied (124) hin zu dem motorseitigen Primärantriebsglied (122) aufweist, und wobei das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) koaxial zur Getriebeeingangswelle (130) auf der Getriebeeingangswelle (130) gelagert ist, wobei die elektrische Maschine (140) einen Rotor (142) und einen Stator (144) umfasst, wobei der Rotor (142) und das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) für die Übertragung eines Antriebsdrehmoments zwischen dem Rotor (142) und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied (124) gekoppelt sind. - 39 - A hybrid internal combustion engine (100) for use in a motor vehicle, comprising: a crankshaft (110), the crankshaft (110) being configured to be driven by at least one reciprocating piston of the hybrid internal combustion engine (100); a prime mover (120) comprising an engine-side prime mover (122), a freewheel (126) and a transmission-side prime mover (124); a transmission input shaft (130); and an electrical machine (140) designed as a motor-generator, wherein the primary drive (120) is set up to transmit a drive torque from the crankshaft (110) to the transmission input shaft (130), the engine-side primary drive member (122) for receiving the drive torque from the crankshaft (110), the freewheel (126) being set up to transmit the drive torque from the engine-side primary drive element (122) to the transmission-side primary drive element (124), the transmission-side primary drive element (124) being set up to transmit the drive torque from the The freewheel (126) is set up on the transmission input shaft (130), the freewheel (126) having a locking direction for transmitting the drive torque from the engine-side primary drive member (122) to the transmission-side primary drive member (124) and a freewheeling direction for decoupling a transmission of a drive torque from the transmission-side primary drive member (124) towards the motor-side primary drive member (122), and wherein the transmission-side primary drive member (124) is mounted on the transmission input shaft (130) coaxially to the transmission input shaft (130), the electric machine (140) having a rotor (142) and a stator (144), wherein the rotor (142) and the transmission-side prime mover (124) are coupled for transferring drive torque between the rotor (142) and the transmission-side prime mover (124). - 39 -
2. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach Anspruch 1 , umfassend eine Getriebekupplung (150) zwischen dem getriebeseitigen Primärantriebsglied (124) und der Getriebeeingangswelle (130), wobei die Getriebekupplung (150) dazu eingerichtet ist, das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) zur Übertragung des Antriebsdrehmoments mit der Getriebeeingangswelle (130) wahlweise zu koppeln und zu entkoppeln. 2. The hybrid internal combustion engine (100) according to claim 1, comprising a transmission clutch (150) between the transmission-side primary drive member (124) and the transmission input shaft (130), wherein the transmission clutch (150) is set up to the transmission-side primary drive member (124) to Transmission of the drive torque with the transmission input shaft (130) to selectively couple and decouple.
3. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Getriebeeingangswelle (130) dazu eingerichtet ist, das Antriebsdrehmoment auf ein Getriebe des Kraftfahrzeugs zu übertragen. 3. The hybrid internal combustion engine (100) according to claim 1 or 2, wherein the transmission input shaft (130) is adapted to transmit the drive torque to a transmission of the motor vehicle.
4. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Freilauf (126) koaxial zur Getriebeeingangswelle (130) zwischen dem motorseitigen Primärantriebsglied (122) und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied (124) angebracht ist. 4. The hybrid internal combustion engine (100) according to any one of the preceding claims, wherein the freewheel (126) is mounted coaxially to the transmission input shaft (130) between the engine-side prime mover (122) and the transmission-side prime mover (124).
5. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend eine schaltbare Starterkupplung (160), wobei die Starterkupplung (160) dazu eingerichtet ist, den Rotor (142) und das motorseitige Primärantriebsglied (122) für die Übertragung eines Starterdrehmoments von dem Rotor (142) auf das motorseitige Primärantriebsglied (122) wahlweise zu koppeln und zu entkoppeln. 5. The hybrid internal combustion engine (100) according to any one of the preceding claims, further comprising a switchable starter clutch (160), wherein the starter clutch (160) is adapted to the rotor (142) and the engine-side primary drive member (122) for the transmission of a To selectively couple and decouple starter torque from the rotor (142) to the engine-side prime mover (122).
6. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter umfassend ein motorseitiges Übersetzungsrad (162), und ein getriebeseitiges Übersetzungsrad (164), wobei die Starterkupplung (160) eine Kuppelachse (166) definiert, wobei das motorseitige Übersetzungsrad (162) und das getriebeseitige Übersetzungsrad (164) koaxial zur Kuppelachse (166) angebracht sind, wobei das motorseitige Übersetzungsrad (162) und das motorseitige Primärantriebsglied (122) zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments zwischen - 40 - dem motorseitigen Übersetzungsrad und dem motorseitigen Primärantriebsglied (122) gekoppelt sind, und wobei das getriebeseitige Übersetzungsrad (164) und das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments zwischen dem getriebeseitigen Übersetzungsrad (164) und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied (124) gekoppelt sind, und wobei die Starterkupplung (160) dazu eingerichtet ist, das motorseitige Übersetzungsrad (162) und das getriebeseitige Übersetzungsrad (164), insbesondere zur Übertragung des Starterdrehmoments zwischen dem motorseitigen Übersetzungsrad (162) und dem getriebeseitigen Übersetzungsrad (164), wahlweise zu koppeln und zu entkoppeln. 6. The hybrid internal combustion engine (100) according to any one of the preceding claims, further comprising a motor-side transmission wheel (162) and a transmission-side transmission wheel (164), wherein the starter clutch (160) defines a coupling axis (166), the motor-side transmission wheel ( 162) and the transmission-side transmission wheel (164) are mounted coaxially to the coupling axis (166), the engine-side transmission wheel (162) and the engine-side primary drive member (122) for transmitting a drive torque between - 40 - the engine-side transmission gear and the engine-side prime mover (122) are coupled, and wherein the transmission-side transmission gear (164) and the transmission-side prime drive member (124) are coupled to transmit a drive torque between the transmission-side gear (164) and the transmission-side prime drive member (124). and wherein the starter clutch (160) is set up to selectively couple the engine-side transmission wheel (162) and the transmission-side transmission wheel (164), in particular for the transmission of the starter torque between the engine-side transmission wheel (162) and the transmission-side transmission wheel (164). and to decouple.
7. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei das getriebeseitige Übersetzungsrad (164) für die Übertragung des Antriebsdrehmoments zwischen dem Rotor (142) und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied (124) mit einer Welle der elektrischen Maschine (146) gekoppelt ist. 7. The hybrid internal combustion engine (100) according to the preceding claim, wherein the transmission-side transmission wheel (164) for the transmission of the drive torque between the rotor (142) and the transmission-side prime mover (124) is coupled to a shaft of the electric machine (146). .
8. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei der Rotor (142) und das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) mit einer Übersetzung zwischen dem Rotor (142) und dem getriebeseitigen Primärantriebsglied (124) für eine gesteigerte Drehzahl des Rotors (142) im Verhältnis zum getriebeseitigen Primärantriebsglied eingerichtet sind. 8. The hybrid internal combustion engine (100) according to any one of the preceding claims, wherein the rotor (142) and the transmission-side prime mover (124) with a gear ratio between the rotor (142) and the transmission-side prime mover (124) for an increased speed of the rotor (142) are set up in relation to the transmission-side prime mover.
9. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei die Übersetzung eine Drehzahlsteigerung des Rotors (142) im Verhältnis zum getriebeseitigen Primärantriebsglied (124) von 2:1 bis 10:1 bewirkt. 9. The hybrid internal combustion engine (100) according to the preceding claim, wherein the translation causes an increase in speed of the rotor (142) in relation to the transmission-side prime mover (124) of 2: 1 to 10: 1.
10. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (140) für eines oder mehr der Folgenden eingerichtet ist: 10. The hybrid internal combustion engine (100) according to any one of the preceding claims, wherein the electric machine (140) is set up for one or more of the following:
- Die elektrische Maschine (140) ist dazu eingerichtet, bei Kopplung des motorseitigen Primärantriebsglieds (122) mit dem getriebeseitigen Primärantriebsglied als Schwungmasse des Hybrid-Verbrennungsmotors (100) zu wirken; - The electric machine (140) is set up to couple the motor-side primary drive member (122) to the transmission-side to act as a flywheel of the hybrid internal combustion engine (100) prime mover;
- Die elektrische Maschine (140) ist dazu eingerichtet, bei Kopplung des motorseitigen Übersetzungsrads (162) mit dem getriebeseitigen Übersetzungsrad (164) durch die Starterkupplung (160) als Startermotor zu wirken; - The electric machine (140) is set up to act as a starter motor when the engine-side transmission wheel (162) is coupled to the transmission-side transmission wheel (164) through the starter clutch (160);
- Die elektrische Maschine (140) ist dazu eingerichtet, ein Antriebsdrehmoment auf das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) zum Antrieb des Fahrzeugs zu übertragen; - The electric machine (140) is set up to transmit a drive torque to the transmission-side primary drive member (124) to drive the vehicle;
- Die elektrische Maschine (140) ist dazu eingerichtet, ein Antriebsdrehmoment, insbesondere von dem getriebeseitigen Übersetzungsrad (164), zur Erzeugung elektrischer Leistung zu empfangen. - The electrical machine (140) is set up to receive a drive torque, in particular from the transmission-side transmission wheel (164), for generating electrical power.
11. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) ein Entkopplungselement (170) zur Stoßdämpfung umfasst. 11. The hybrid internal combustion engine (100) according to any one of the preceding claims, wherein the transmission-side primary drive member (124) comprises a decoupling element (170) for shock absorption.
12. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei das getriebeseitige Primärantriebsglied (124) zwei im Wesentlichen rotationssymmetrische Teile (124a, 124b) umfasst, die koaxial zur Getriebeeingangswelle (130) auf der Getriebeeingangswelle (130) gelagert sind. 12. The hybrid internal combustion engine (100) according to the preceding claim, wherein the transmission-side primary drive member (124) comprises two essentially rotationally symmetrical parts (124a, 124b) which are mounted coaxially with the transmission input shaft (130) on the transmission input shaft (130).
13. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach dem vorangegangenen Anspruch, wobei das Entkopplungselement (170) ein erstes Teil der rotationssymmetrischen Teile (124a) mit einem zweiten Teil der rotationssymmetrischen Teile (124b) zur gedämpften Übertragung des Antriebsdrehmoments koppelt. 13. The hybrid internal combustion engine (100) according to the preceding claim, wherein the decoupling element (170) couples a first part of the rotationally symmetrical parts (124a) to a second part of the rotationally symmetrical parts (124b) for damped transmission of the drive torque.
14. Der Hybrid-Verbrennungsmotor (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die elektrische Maschine (140) innerhalb eines Öl-führenden Gehäuseteils des Hybrid-Verbrennungsmotors (100) vorgesehen ist, und wobei die elektrische Maschine (140) eine Motorentlüftung des Hybrid- Verbrennungsmotors (100) umfasst, wobei der Rotor (142) der elektrischen Maschine (140) einen Rotations-Ölabscheider umfasst. 14. The hybrid internal combustion engine (100) according to any one of the preceding claims, wherein the electric machine (140) is provided within an oil-conducting housing part of the hybrid internal combustion engine (100), and wherein the electric machine (140) has an engine breather of the hybrid - Internal combustion engine (100), wherein the rotor (142) of the electric machine (140) comprises a rotary oil separator.
15. Verwendung eines Hybrid-Verbrennungsmotors (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche in einem Kraftfahrzeug zum Antrieb des Kraftfahrzeugs. 15. Use of a hybrid internal combustion engine (100) according to any one of the preceding claims in a motor vehicle for driving the motor vehicle.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9010468B2 (en) * 2011-02-25 2015-04-21 Honda Motor Co., Ltd. Hybrid vehicle driving device
WO2016172742A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 Set Sustainable Energy Technologies Gmbh Power train for pumps, energy generation systems or similar and method for starting up a power train of this type
US20200317293A1 (en) * 2019-04-02 2020-10-08 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9010468B2 (en) * 2011-02-25 2015-04-21 Honda Motor Co., Ltd. Hybrid vehicle driving device
WO2016172742A1 (en) * 2015-04-27 2016-11-03 Set Sustainable Energy Technologies Gmbh Power train for pumps, energy generation systems or similar and method for starting up a power train of this type
US20200317293A1 (en) * 2019-04-02 2020-10-08 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle

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