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DE102010045034A1 - Hybrid drive device for motor vehicle, has internal combustion engine as drive source and electric machine as another drive source - Google Patents

Hybrid drive device for motor vehicle, has internal combustion engine as drive source and electric machine as another drive source Download PDF

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Publication number
DE102010045034A1
DE102010045034A1 DE102010045034A DE102010045034A DE102010045034A1 DE 102010045034 A1 DE102010045034 A1 DE 102010045034A1 DE 102010045034 A DE102010045034 A DE 102010045034A DE 102010045034 A DE102010045034 A DE 102010045034A DE 102010045034 A1 DE102010045034 A1 DE 102010045034A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
drive
gear
electric machine
transmission
clutch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102010045034A
Other languages
German (de)
Inventor
Jason Cox
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102010045034A priority Critical patent/DE102010045034A1/en
Publication of DE102010045034A1 publication Critical patent/DE102010045034A1/en
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Abstract

The hybrid drive device has an internal combustion engine (12) as a drive source and an electric machine (14) as another drive source, which propels the motor vehicle alternatively or simultaneously through a speed and change gear (16). The drive shaft of the internal combustion engine acts on the input shafts (24,42) of the change gear by a clutch (K1) and the electric machine acts on the input shaft directly as output by a transmission drive (26) or by another clutch (K2). A third clutch (K3) is activated under force of flow to the input shafts of the change gear and below the former clutch.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a hybrid drive device for motor vehicles according to the preamble of claim 1.

Hybridantriebsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine sind vielfach bekannt. Dabei kann die Elektromaschine im Antriebsstrang montiert werden und während eines Rekuperationsvorgangs als Generator bzw. während des elektrischen Fahrbetriebs als Antriebsmotor dienen. Idealerweise wird die Elektromaschine an einem drehenden Teil im Antriebsstrang angebunden, von dem aus sie rekupieren oder boosten kann. Ist die Elektromaschine an der Getriebeeingangswelle montiert, so wird der Kraftfluss zwischen der Elektromaschine und den Rädern immer wieder durch Kuppeln und/oder Schalten unterbrochen. Dieses kann zwar durch Automatikgetriebe oder intelligente Steuerungen teilweise kompensiert, jedoch nicht vollständig beseitigt werden.Hybrid drive devices for motor vehicles with an internal combustion engine and an electric machine are widely known. In this case, the electric machine can be mounted in the drive train and serve as a generator or during the electric driving operation as a drive motor during a Rekuperationsvorgangs. Ideally, the electric machine is connected to a rotating part in the drive train, from which it can recuperate or boost. If the electric machine is mounted on the transmission input shaft, the power flow between the electric machine and the wheels is interrupted again and again by coupling and / or switching. Although this can be partially compensated by automatic transmissions or intelligent controls, it can not be completely eliminated.

Die Elektromaschine kann dabei auf die Eingangswelle des Geschwindigkeits-Wechselgetriebes wirken und dadurch zugleich als Startermotor zum Inbetriebsetzen der Brennkraftmaschine dienen. Zudem können Übersetzungsstufen des Wechselgetriebes auch bei elektromotorischem Betrieb genutzt werden. Wirkt die Elektromaschine unmittelbar auf die Abtriebswelle des Wechselgetriebes, so ist ein weitgehend ohne Zugkraftunterbrechungen realisierbarer, komfortabler Fahrbetrieb möglich, bei dem die Massenträgheit der elektrischen Einheit sich zudem nicht nachteilig auf die Schaltvorgänge im Wechselgetriebe auswirken kann. Boostbetrieb und Rekuperationsbetrieb sind relativ einfach steuerbar. Allerdings kann die Brennkraftmaschine nicht über die Elektromaschine gestartet werden.The electric machine can act on the input shaft of the speed change gear and thereby also serve as a starter motor for putting the engine. In addition, gear ratios of the gearbox can also be used in electric motor operation. If the electric machine acts directly on the output shaft of the change-speed gearbox, then a comfortable driving mode that is feasible without traction interruptions is possible, in which the mass inertia of the electrical unit can not adversely affect the shifting processes in the change gearbox. Boost operation and recuperation operation are relatively easy to control. However, the internal combustion engine can not be started via the electric machine.

Durch die DE 10 2006 027 709 A1 ist eine Hybrid-Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der die Elektromaschine über ein nachgeschaltetes Planetengetriebe und einen Zahnradtrieb auf die Abtriebswelle und auf die Eingangswelle des Wechselgetriebes schaltbar ist. Das Planetengetriebe wirkt dabei entweder direkt auf die Abtriebswelle oder als Summiergetriebe leistungsverzweigt auf die Abtriebswelle und die Eingangswelle des Wechselgetriebes, um in größerem Maße unterschiedliche Übersetzungsstufen zur Verfügung zu stellen.By the DE 10 2006 027 709 A1 is a hybrid drive device for motor vehicles is known in which the electric machine via a downstream planetary gear and a gear drive to the output shaft and the input shaft of the transmission is switchable. The planetary gear acts either directly to the output shaft or as a summing power split to the output shaft and the input shaft of the gearbox to provide different translation levels to a greater extent.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Hybrid-Antriebsvorrichtung vorzuschlagen, die bei einem getriebetechnisch relativ einfachem Aufbau und mit geringem steuerungstechnischen Aufwand einen komfortablen Fahrbetrieb in allen für einen Hybridantrieb zweckmäßigen Betriebsarten einerseits und ein Starten der Brennkraftmaschine über die Elektromaschine andererseits ermöglicht.The object of the invention is to propose a hybrid drive device that allows a comfortable driving in all for a hybrid drive appropriate modes on the one hand and starting the engine via the electric machine on the other hand in a relatively simple design and with little technical control effort.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.The solution of this object is achieved according to the invention with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are set forth in the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass im Kraftfluss zur Eingangswelle des Wechselgetriebes und hinter der ersten Kupplung und dem Übersetzungstrieb eine dritte Kupplung eingeschaltet ist, die im geöffneten Zustand die Eingangsseite des Wechselgetriebes von der Elektromaschine abkoppelt. Damit sind zusätzliche Freiheitsgrade geschaffen, die es ermöglichen, sämtliche Betriebssituationen des Hybridantriebs, nämlich sowohl Starten der Brennkraftmaschine, reinen Elektroantrieb, Rekuperieren, Boostbetrieb, reinen verbrennungsmotorischen Antrieb etc. bei günstigen Getriebewirkungsgraden abzubilden. Insbesondere können mit der vorliegenden Erfindungsidee Getriebeverluste im Rekuperationsbetrieb vermieden werden.According to the invention it is proposed that in the power flow to the input shaft of the transmission and behind the first clutch and the transmission drive, a third clutch is turned on, which decouples the input side of the transmission from the electric machine in the open state. Thus, additional degrees of freedom are created, which make it possible to map all operating situations of the hybrid drive, namely both starting the engine, pure electric drive, recuperation, boost mode, pure internal combustion engine drive etc. at favorable transmission efficiencies. In particular, transmission losses in recuperation operation can be avoided with the present invention idea.

Besonders bevorzugt kann der Übersetzungstrieb ein Zahnradtrieb mit einem Zahnrad auf der Antriebswelle der Elektromaschine und einem Zahnrad auf der Eingangswelle des Wechselgetriebes sein, der fertigungstechnisch einfach herstellbar ist und sowohl ein günstiges Übersetzungsverhältnis als auch geringe Antriebsverluste ermöglicht.Particularly preferably, the transmission drive can be a gear drive with a gear on the drive shaft of the electric machine and a gear on the input shaft of the transmission, the production technology is easy to manufacture and allows both a favorable gear ratio and low drive losses.

Alternativ kann der Übersetzungstrieb ein Zahnradtrieb mit einem Zahnrad auf der Antriebswelle der Elektromaschine und einem Zahnrad auf einer Zwischenwelle sein, die über einen weiteren Zahnradtrieb auf die Eingangswelle des Wechselgetriebes abtreibt. Damit gelingt es insbesondere, die Positionierung des Wechselgetriebes an gegebene Einbauverhältnisse im Kraftfahrzeug mit baulich geringem Aufwand anzupassen. Dabei kann die dritte Kupplung entweder vor dem weiteren Zahnradtrieb oder bevorzugt innerhalb des Wechselgetriebes und im Kraftfluss hinter dem weiteren Zahnradtrieb angeordnet sein.Alternatively, the transmission drive may be a gear drive with a gear on the drive shaft of the electric machine and a gear on an intermediate shaft, which abrades via a further gear drive on the input shaft of the gearbox. This makes it possible in particular to adapt the positioning of the gearbox to given installation conditions in the motor vehicle with structurally little effort. In this case, the third clutch can be arranged either before the further gear drive or preferably within the change gear and in the power flow behind the further gear drive.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die Antriebswelle der Elektromaschine und die Abtriebswelle des Wechselgetriebes auf einen gemeinsamen Abtrieb wirken, der bevorzugt ein an das Wechselgetriebe angebautes Differenzial einer angetriebenen Achse des Kraftfahrzeuges ist, mit dessen Antriebsrad die Elektromaschine über ein erstes Zahnrad und die Abtriebswelle des Wechselgetriebes über ein zweites Zahnrad trieblich verbunden sind. Daraus resultiert eine baulich besonders kompakte und antriebstechnisch robuste Konstruktion, bei der das Antriebsmoment im elektrischen Antrieb direkt von der Elektromaschine zum gemeinsamen Abtrieb (zum Beispiel einem final drive) bzw. zum Differenzial geleitet ist.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the drive shaft of the electric machine and the output shaft of the transmission can act on a common output, which is preferably attached to the change gear differential of a driven axle of the motor vehicle, with the drive wheel, the electric machine via a first gear and the output shaft of the Change gear via a second gear are drivingly connected. This results in a structurally particularly compact and robust drive construction, in which the drive torque is passed in the electric drive directly from the electric machine to the common output (for example, a final drive) or to the differential.

Bei einem mit Bezug zur Ausrichtung der Antriebswellen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine quer abtreibenden Differenzial kann das Antriebsrad des Differenziales unmittelbar ein Tellerrad und die damit kämmenden Zahnräder Kegelritzel sein. Damit wird die Konstruktion eines herkömmlichen Differenziales mit baulich geringem Mehraufwand auf den zusätzlichen, direkten Antrieb der Elektromaschine erweitert. In a transverse with respect to the orientation of the drive shafts of the internal combustion engine and the electric machine abzreibenden differential, the drive wheel of the differential directly be a ring gear and the meshing gears bevel pinion. Thus, the construction of a conventional differential with structurally low overhead on the additional, direct drive of the electric machine is extended.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann ausgangsseitig der Abtriebswelle des Wechselgetriebes im Kraftfluss vor dem abtreibenden Zahnrad bzw. Kegelritzel eine vierte Kupplung eingeschaltet sein, die bei elektromotorischem Antrieb geöffnet ist. Durch die Anordnung der vierten Kupplung kann bei rein elektromotorischem Antrieb das Wechselgetriebe komplett abgekoppelt werden, wodurch der elektromotorische Wirkungsgrad weiter verbessert ist.In a further advantageous embodiment of the invention can be switched on the output side of the output shaft of the transmission in the power flow before the abortive gear or bevel pinion, a fourth clutch, which is open at electric motor drive. The arrangement of the fourth clutch, the change gear can be completely decoupled in purely electric motor drive, whereby the electromotive efficiency is further improved.

Die vierte Kupplung kann eine schaltbare Kupplung oder zur Verminderung des steuerungstechnischen und baulichen Aufwandes eine Freilaufkupplung sein, die bei einem Rücktrieb auf die Abtriebswelle geöffnet ist.The fourth clutch may be a shiftable clutch or to reduce the control engineering and construction costs an overrunning clutch, which is open at a return to the output shaft.

Des Weiteren können zur Verbesserung der Gewichtsverteilung und/oder der Anordnung des Antriebsaggregates im Kraftfahrzeug die Brennkraftmaschine und die Elektromaschine achsparallel und einander benachbart angeordnet sein, während die Eingangswelle und die Abtriebswelle des Wechselgetriebes in einem Winkel zu den Antriebswellen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine geneigt sind, wobei der weitere Zahnradtrieb ein Kegeltrieb ist.Furthermore, in order to improve the weight distribution and / or the arrangement of the drive assembly in the motor vehicle, the internal combustion engine and the electric machine may be arranged parallel to and adjacent to each other, while the input shaft and the output shaft of the transmission are inclined at an angle to the drive shafts of the internal combustion engine and the electric machine, wherein the further gear drive is a bevel gear.

Schließlich können die Brennkraftmaschine, die Elektromaschine, das Wechselgetriebe und das Differenzial zu einem gemeinsamen Antriebsaggregat, zum Beispiel für einen Frontantrieb eines Kraftfahrzeuges, zusammengebaut sein.Finally, the internal combustion engine, the electric machine, the change gear and the differential to a common drive unit, for example, for a front-wheel drive of a motor vehicle, be assembled.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:An embodiment of the invention is explained in more detail below with further details. The schematic drawing shows in:

1 als Blockschaltbild eine Hybrid-Antriebsvorrichtung mit einer Brennkraftmaschine, einer achsparallel dazu angeordneten Elektromaschine, einem nachgeschalteten Geschwindigkeits-Wechselgetriebe mit integriertem Differenzial, wobei die Brennkraftmaschine und die Elektromaschine über vier Kupplungen und einen Zahntrieb alternierend oder gleichzeitig mit dem Abtrieb kuppelbar sind; und 1 as a block diagram of a hybrid drive device with an internal combustion engine, an axially parallel thereto arranged electric machine, a downstream speed change gearbox with integrated differential, the internal combustion engine and the electric machine via four clutches and a pinion alternately or simultaneously with the output can be coupled; and

2 eine Aufstellung der Kupplungszustände in den möglichen Betriebsarten der Hybrid-Antriebsvorrichtung gemäß 1. 2 a list of the coupling states in the possible modes of the hybrid drive device according to 1 ,

Die Hybridantriebsvorrichtung 10 setzt sich im Wesentlichen zusammen aus einer Brennkraftmaschine 12, einer achsparallel dazu angeordneten Elektromaschine 14, einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 16 und einem Achsdifferenzial 18, über das im Querabtrieb angetriebene Räder (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeuges angetrieben werden.The hybrid drive device 10 is essentially composed of an internal combustion engine 12 , an axially parallel thereto arranged electric machine 14 , a speed change gearbox 16 and an axle differential 18 , are driven by the transverse driven driven wheels (not shown) of the motor vehicle.

Die Antriebswelle 20 der Brennkraftmaschine 12 ist über ein Schwungrad 22 mit gegebenenfalls einem integrierten Drehschwingungsdämpfer und eine ersten Kupplung K1 mit einer Zwischenwelle 24 kuppelbar.The drive shaft 20 the internal combustion engine 12 is about a flywheel 22 optionally with an integrated torsional vibration damper and a first clutch K1 with an intermediate shaft 24 coupled.

Dabei ist die Zwischenwelle 24 über einen Übersetzungstrieb bzw. einem Zahnradtrieb 26 mit den Zahnrädern 28, 30 ständig mit der achsparallelen Antriebswelle 32 der Elektromaschine 14 trieblich verbunden.Here is the intermediate shaft 24 via a Übersetzungsstrieb or a gear drive 26 with the gears 28 . 30 constantly with the axis-parallel drive shaft 32 the electric machine 14 connected by love.

Die Zwischenwelle 24 wirkt über einen zweiten Übersetzungstrieb bzw. Zahnradtrieb 36 mit Kegelzahnrädern 38, 40 auf die Eingangswelle 42 des Wechselgetriebes 16, dessen zur Eingangswelle 42 achsparallele Abtriebswelle 44 über ein Kegelritzel 46 das Tellerrad 50 des Differenziales 18 antreibt.The intermediate shaft 24 acts via a second transmission drive or gear drive 36 with bevel gears 38 . 40 on the input shaft 42 of the gearbox 16 , whose to the input shaft 42 axially parallel output shaft 44 over a bevel pinion 46 the ring gear 50 of the differential 18 drives.

Wie ersichtlich ist, sind die Drehachsen der Eingangswelle 42 und der Abtriebswelle 44 in einem Winkel α von ca. 30 Grad zu den Drehachsen der Antriebswellen 20, 32 geneigt, wodurch das aus den genannten Aggregaten 12, 14, 16, 20 gebildete Antriebsaggregat 10 eine definierte, an Einbauverhältnisse und Gewichtsverteilung im Kraftfahrzeug angepasste Konzeption aufweist.As can be seen, the axes of rotation of the input shaft 42 and the output shaft 44 at an angle α of about 30 degrees to the axes of rotation of the drive shafts 20 . 32 inclined, which makes the said aggregates 12 . 14 . 16 . 20 formed drive unit 10 has a defined, adapted to installation conditions and weight distribution in the motor vehicle conception.

Das Wechselgetriebe 16, das zum Beispiel als Schaltgetriebe mit schaltbaren Vorwärtsgang-Zahnradsätzen 52, 54, 56 ausgebildet sein kann, ist soweit nicht beschrieben üblicher Bauart mit einer Mehrzahl von Vorwärtsgang-Zahnradsätzen, Synchronkupplungen, etc. Das Wechselgetriebe 14 kann aber auch als ein automatisches Getriebe mit Umlaufrädern, etc. ausgeführt sein.The gearbox 16 For example, as a manual transmission with switchable forward gear sets 52 . 54 . 56 may be formed, as far as not described conventional design with a plurality of forward gear sets, synchronizer clutches, etc. The change gear 14 but can also be designed as an automatic transmission with planetary gears, etc.

Die Elektromaschine 14, die in bekannter Weise als Antriebsmotor mit Links- oder Rechtslauf, als Generator oder Momentenfrei schaltbar ist, treibt im Kraftfluss hinter dem Zahnradtrieb 26 über eine zweite Kupplung K2 und ein weiteres Kegelritzel 58 direkt auf das Tellerrad 50 des Differenziales 18 ab.The electric machine 14 , which is switchable in a known manner as a drive motor with left or right, as a generator or torque free, drives in the power flow behind the gear drive 26 via a second clutch K2 and another bevel pinion 58 directly on the ring gear 50 of the differential 18 from.

Des Weiteren sind innerhalb des Wechselgetriebes 16 (das Gehäuse und die Drehlagerung der Wellen 42, 44 ist nicht dargestellt) im Kraftfluss hinter dem zweiten Zahnradtrieb 36 eine dritte Kupplung K3 und schließlich auf der Abtriebswelle 44 im Kraftfluss hinter den Vorwärtsgang-Zahnradsätzen 52, 54, 56 eine vierte Kupplung K4 vorgesehen.Furthermore, within the gearbox 16 (the housing and the pivot bearing of the shafts 42 . 44 is not shown) in the power flow behind the second gear drive 36 a third clutch K3 and finally on the output shaft 44 in the power flow behind the forward gear sets 52 . 54 . 56 a fourth clutch K4 provided.

Die Kupplungen K1, K2, K3 sind schaltbare Kupplungen (zum Beispiel Reibungskupplungen, Lamellenkupplungen oder formschlüssige Kupplungen), die willkürlich oder bevorzugt automatisiert hydraulisch oder elektrisch gesteuert sind, während die Kupplung K4 eine Freilaufkupplung ist, die Drehmoment nur in Vorwärts-Antriebsrichtung des Kraftfahrzeuges überträgt und im Rücktrieb die Antriebsverbindung löst. The clutches K1, K2, K3 are shiftable clutches (for example, friction clutches, multi-plate clutches or positive clutches) which are arbitrarily or preferably automatically hydraulically or electrically controlled while the clutch K4 is a one-way clutch transmitting torque only in the forward drive direction of the motor vehicle and releases the drive connection in the return drive.

Das Differenzial 18 ist soweit nicht beschrieben bekannter Bauart, zum Beispiel ein Kegelraddifferenzial, dessen Abtriebs-Halbwellen 60, 62 querabtreibend mit den angetriebenen Rädern des Kraftfahrzeuges trieblich verbunden sind.The differential 18 is not described so far known type, for example, a bevel gear differential whose output half-waves 60 . 62 Querabtreibend are drivingly connected to the driven wheels of the motor vehicle.

Die Gehäuse der Aggregate 12, 14, 16, 18 sind in nicht dargestellter Weise zu einem gemeinsamen Antriebsaggregat zusammengebaut und beispielsweise als ein Frontantriebsaggregat ausgeführt. Das Differenzial 18 kann dabei gegebenenfalls in das Gehäuse des Wechselgetriebes 16 integriert sein.The housings of the aggregates 12 . 14 . 16 . 18 are assembled in a manner not shown to a common drive unit and designed for example as a front-wheel drive unit. The differential 18 may optionally be in the housing of the gearbox 16 be integrated.

Durch die dargestellte Antriebsanordnung mit den Kupplungen K1. K2, K3 und der Freilaufkupplung K4 sind alle die Betriebsarten steuerbar, die in der 2 aufgeführt sind, wobei die entsprechenden Kupplungszustände (auf, zu oder für die Freilaufkupplung K4 frei oder gesperrt oder funktionslos) dargestellt sind, die implizit auch die entsprechenden Kraftflüsse angeben.By the illustrated drive arrangement with the clutches K1. K2, K3 and the overrunning clutch K4 are all the modes controllable in the 2 are shown, wherein the corresponding coupling states (on, to or for the one-way clutch K4 free or disabled or functionless) are shown, which implicitly indicate the corresponding power flows.

Zum Starten der Brennkraftmaschine 12 über die als Antriebsmotor geschaltete Elektromaschine 14 ist die Kupplung K1 geschlossen (zu), so dass über den Zahnradtrieb 26 die Antriebswelle 20 der Brennkraftmaschine 12 antreibbar ist. Die Kupplungen K2, K3 sind geöffnet. Über diese Kupplungsstellung kann im Rücktrieb (Elektromaschine 14 als Generator geschaltet) ein Aufladen der Batterien des Kraftfahrzeuges erfolgen.To start the internal combustion engine 12 via the electric machine connected as the drive motor 14 is the clutch K1 closed (closed), so over the gear drive 26 the drive shaft 20 the internal combustion engine 12 is drivable. Clutches K2, K3 are open. About this coupling position can in the return (electric machine 14 switched as a generator) charging the batteries of the motor vehicle.

Ein rein elektromotorischer Fahrbetrieb (vorwärts oder rückwärts) wird gesteuert, wenn die Kupplung K2 geschlossen und die Kupplungen K1, K3 geöffnet sind. Die Freilaufkupplung K4 überträgt bei der Vorwärtsfahrt bevorzugt kein Antriebsmoment, das heißt, dass das Wechselgetriebe 16 beim Vorwärtsfahren über die Kupplungen K3, K4 vollständig abgeschaltet ist und keine Antriebsverluste erzeugt. Beim Rückwärtsfahren dagegen kann sich das Wechselgetriebe mitdrehen. Das Antriebmoment verläuft von der als Antriebsmotor geschalteten Elektromaschine 14 über die Kupplung K2 und das Kegelritzel 58 direkt auf das Tellerrad 50 des Differenziales 18.A purely electromotive driving operation (forward or reverse) is controlled when the clutch K2 is closed and the clutches K1, K3 are open. The one-way clutch K4 preferably transmits no drive torque during forward travel, that is, the change gear 16 when driving forward via the clutches K3, K4 is completely switched off and generates no drive losses. When reversing, however, the change gear can rotate. The drive torque runs from the electric motor connected as the drive motor 14 via the clutch K2 and the bevel pinion 58 directly on the ring gear 50 of the differential 18 ,

In diesem Kupplungszustand (nur K2 geschlossen) kann im Rücktrieb auch ein reiner Rekuperationsbetrieb erfolgen, in dem die gesamte Energie im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges zum Aufladen der Batterien nutzbar ist (die Elektromaschine 14 ist dann als Generator geschaltet).In this coupling state (only closed K2) can also be a pure recuperation in the return, in which the entire energy in overrun operation of the motor vehicle for charging the batteries is available (the electric machine 14 is then switched as a generator).

Ein Aufladen der Batterien kann auch im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb erfolgen, bei dem die Kupplungen K1, K3 und K4 (gesperrt) geschlossen sind, wobei der das Kraftfahrzeug antreibende Momentenfluss herkömmlich über das Wechselgetriebe 16 erfolgt, während die als Generator geschaltete Elektromaschine 14 über den Zahntrieb 26 mit angetrieben ist.A charging of the batteries can also be done in internal combustion engine driving, in which the clutches K1, K3 and K4 (locked) are closed, wherein the motor vehicle driving torque flow conventionally via the change gear 16 takes place while the switched as a generator electric machine 14 about the pinion 26 is powered with.

Ein elektromotorischer Fahrbetrieb ist auch über das Wechselgetriebe 16 mit entsprechender Nutzung der Vorwärtsgang-Übersetzungen (zum Beispiel 52, 54, 56) möglich, wobei dann die Kupplungen K3 und K4 geschlossen bzw. gesperrt sind, während die Kupplungen K1 und K2 geöffnet sind.An electromotive driving is also on the change gear 16 with appropriate use of forward gear ratios (for example 52 . 54 . 56 ) possible, in which case the clutches K3 and K4 are closed or locked while the clutches K1 and K2 are open.

Im Boostbetrieb treiben die beiden Antriebsaggregate Brennkraftmaschine 12 und Elektromaschine 14 das Kraftfahrzeug über das Wechselgetriebe 16 an; dabei ist nur die Kupplung K2 geöffnet, während die anderen Kupplungen K1. K3 und K4 geschlossen bzw. gesperrt sind. Gegebenenfalls könnte zur Einsteuerung eines Antriebsmomentes über die Elektromaschine 14 bei Schaltvorgängen (Zugkraftunterbrechung) im Wechselgetriebe 16 die Kupplung K2 im Schlupfbetrieb zugeschaltet werden (teilgeschlossen).In boost mode, the two drive units drive internal combustion engine 12 and electric machine 14 the motor vehicle via the gearbox 16 at; only the clutch K2 is open while the other clutches K1. K3 and K4 are closed or locked. Optionally could be to control a drive torque via the electric machine 14 during switching operations (interruption of traction) in the change gearbox 16 the clutch K2 is switched on in slip mode (partially closed).

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.The invention is not limited to the embodiment described.

Beispielsweise könnte die Freilaufkupplung K4 auch als schaltbare Kupplung ausgeführt sein. Dies hätte unter anderem den Vorteil, dass über das Wechselgetriebe 16 auch Schubmomente eingeleitet oder bei Ausbildung eines Rückwärtsganges auch über die Brennkraftmaschine 12 ein Rückwärtsfahrbetrieb möglich wäre.For example, the one-way clutch K4 could also be designed as a switchable clutch. Among other things, this would have the advantage that over the change gear 16 also initiated thrust moments or training in a reverse gear on the internal combustion engine 12 a reverse drive would be possible.

Gegebenenfalls kann das Wechselgetriebe 16 auch ohne die Zwischenwelle 24 und den weiteren Übersetzungstrieb 36 und/oder ohne den Winkel α der Drehachsen der Antriebswellen 20, 32 zu den Getriebewellen 42, 44 ausgeführt sein.Optionally, the change gear 16 even without the intermediate shaft 24 and the further translation drive 36 and / or without the angle α of the axes of rotation of the drive shafts 20 . 32 to the transmission shafts 42 . 44 be executed.

Anstelle des in 1 ausgeführten Längseinbaus der Antriebsvorrichtung 10 mit querabtreibenden Differenzial 18 könnte auch ein Quereinbau der Antriebsvorrichtung 10 vorgesehen sein, mit einem als Planetenradgetriebe ausgeführten Differenzial.Instead of in 1 executed longitudinal installation of the drive device 10 with querabtreibenden differential 18 could also be a transverse installation of the drive device 10 be provided with a designed as a planetary gear differential.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006027709 A1 [0004] DE 102006027709 A1 [0004]

Claims (11)

Hybrid-Antriebsvorrichtung für Kraftfahrzeuge, mit einer Brennkraftmaschine als erster Antriebsquelle und einer Elektromaschine als zweiter Antriebsquelle, die alternierend oder gleichzeitig über ein Geschwindigkeits-Wechselgetriebe das Kraftfahrzeug antreiben, wobei die Antriebswelle der Brennkraftmaschine über eine erste Kupplung auf eine Eingangswelle des Wechselgetriebes wirkt und die Elektromaschine über einen Übersetzungstrieb auf die Eingangswelle oder über eine zweite Kupplung direkt als Abtrieb wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftfluss zur Eingangswelle (24, 42) des Wechselgetriebes (16) und hinter der ersten Kupplung (K1) und dem Übersetzungstrieb (26) eine dritte Kupplung (K3) eingeschaltet ist, die im geöffneten Zustand die Eingangswelle (24, 42) des Wechselgetriebes (16) von der Elektromaschine (14) abkoppelt.Hybrid drive device for motor vehicles, with an internal combustion engine as the first drive source and an electric machine as a second drive source, the alternately or simultaneously via a speed change gear drive the motor vehicle, the drive shaft of the internal combustion engine via a first clutch acts on an input shaft of the transmission and the electric machine acts directly on the input shaft via a transmission drive or as output via a second clutch, characterized in that in the power flow to the input shaft ( 24 . 42 ) of the transmission ( 16 ) and behind the first clutch (K1) and the transmission drive ( 26 ) is a third clutch (K3) is turned on, which in the open state, the input shaft ( 24 . 42 ) of the transmission ( 16 ) of the electric machine ( 14 ) decouples. Hybrid-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungstrieb ein Zahnradtrieb (26) mit einem Zahnrad (28) auf der Antriebswelle (32) der Elektromaschine (14) und einem Zahnrad (30) auf der Eingangswelle (24, 42) des Wechselgetriebes (16) ist.Hybrid drive device according to claim 1, characterized in that the transmission drive a gear drive ( 26 ) with a gear ( 28 ) on the drive shaft ( 32 ) of the electric machine ( 14 ) and a gear ( 30 ) on the input shaft ( 24 . 42 ) of the transmission ( 16 ). Hybrid-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übersetzungstrieb ein Zahnradtrieb (26) mit einem Zahnrad (28) auf der Antriebswelle (32) der Elektromaschine (14) und einem Zahnrad (30) auf einer Zwischenwelle (24) ist, die über einen weiteren Zahnradtrieb (36) auf die Eingangswelle (42) des Wechselgetriebes (16) abtreibt.Hybrid drive device according to claim 1, characterized in that the transmission drive a gear drive ( 26 ) with a gear ( 28 ) on the drive shaft ( 32 ) of the electric machine ( 14 ) and a gear ( 30 ) on an intermediate shaft ( 24 ), which via another gear drive ( 36 ) on the input shaft ( 42 ) of the transmission ( 16 ) aborts. Hybrid-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kupplung (K3) innerhalb des Wechselgetriebes (16) und im Kraftfluss hinter dem weiteren Zahnradtrieb (36) angeordnet ist.Hybrid drive device according to claim 3, characterized in that the third clutch (K3) within the transmission ( 16 ) and in the power flow behind the further gear drive ( 36 ) is arranged. Hybrid-Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (32) der Elektromaschine (14) und die Abtriebswelle (44) des Wechselgetriebes (16) auf einen gemeinsamen Abtrieb (18, 50) wirken.Hybrid drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft ( 32 ) of the electric machine ( 14 ) and the output shaft ( 44 ) of the transmission ( 16 ) on a common output ( 18 . 50 ) Act. Hybrid-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Abtrieb ein an das Wechselgetriebe (16) angebautes Differenzial (18) einer angetriebenen Achse des Kraftfahrzeuges ist, mit dessen Antriebsrad (50) die Elektromaschine (14) über ein erstes Zahnrad (58) und die Abtriebswelle (44) des Wechselgetriebes (16) über ein zweites Zahnrad (46) trieblich verbunden sind.Hybrid drive device according to claim 5, characterized in that the common output to the change gear ( 16 ) attached differential ( 18 ) is a driven axle of the motor vehicle, with the drive wheel ( 50 ) the electric machine ( 14 ) via a first gear ( 58 ) and the output shaft ( 44 ) of the transmission ( 16 ) via a second gear ( 46 ) are drivingly connected. Hybrid-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad des Differenziales (18) ein Tellerrad (50) und die damit kämmenden Zahnräder Kegelritzel (58, 46) sind.Hybrid drive device according to claim 6, characterized in that the drive wheel of the differential ( 18 ) a ring gear ( 50 ) and the meshing gears bevel pinion ( 58 . 46 ) are. Hybrid-Antriebsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgangsseitig der Abtriebswelle (44) des Wechselgetriebes (16) im Kraftfluss vor dem abtreibenden Zahnrad bzw. Kegelritzel (46) eine vierte Kupplung (K4) eingeschaltet ist, die bei elektromotorischem Antrieb geöffnet ist.Hybrid drive device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the output side of the output shaft ( 44 ) of the transmission ( 16 ) in the power flow before the abortive gear or bevel pinion ( 46 ) is a fourth clutch (K4) is turned on, which is open at electric motor drive. Hybrid-Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vierte Kupplung eine Freilaufkupplung (K4) ist, die bei einem Rücktrieb auf die Abtriebswelle (44) geöffnet ist.Hybrid drive device according to claim 8, characterized in that the fourth clutch is an overrunning clutch (K4), which in a return to the output shaft ( 44 ) is open. Hybrid-Antriebsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (12) und die Elektromaschine (14) achsparallel und einander benachbart angeordnet sind, während die Eingangswelle (42) und die Abtriebswelle (44) des Wechselgetriebes (16) in einem Winkel α zu den Antriebswellen (20, 32) der Brennkraftmaschine (12) und der Elektromaschine (14) geneigt sind, wobei der weitere Zahnradtrieb (36) ein Kegeltrieb ist.Hybrid drive device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine ( 12 ) and the electric machine ( 14 ) are arranged parallel to the axis and adjacent to each other, while the input shaft ( 42 ) and the output shaft ( 44 ) of the transmission ( 16 ) at an angle α to the drive shafts ( 20 . 32 ) of the internal combustion engine ( 12 ) and the electric machine ( 14 ), wherein the further gear drive ( 36 ) is a bevel drive. Hybrid-Antriebsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (12), die Elektromaschine (14), das Wechselgetriebe (16) und das Differenzial (18) zu einem gemeinsamen Antriebsaggregat (10) zusammengebaut sind.Hybrid drive device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine ( 12 ), the electric machine ( 14 ), the change gear ( 16 ) and the differential ( 18 ) to a common drive unit ( 10 ) are assembled.
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