DE102015203441A1

DE102015203441A1 - Hybridgetriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Hybridgetriebeeinrichtung

Info

Publication number: DE102015203441A1
Application number: DE102015203441.0A
Authority: DE
Inventors: Valerie Engel; Johannes Kaltenbach; Timo WEHLEN
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2016-09-01

Abstract

Hybridgetriebeeinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die Hybridgetriebeeinrichtung (1) aufweisend einen ersten Eingang (E1) zur Verbindung mit einer Brennkraftmaschine (2), einen zweiten Eingang (E2) zur Verbindung mit einer elektrischen Maschine (3) und einen ersten Ausgang (A1) und einen zweiten Ausgang (A2) zur Verbindung mit einer Getriebeeinrichtung (G1) mit einem ersten Teilgetriebe (TG1) und einem zweiten Teilgetriebe (TG2), wobei die Hybridgetriebeeinrichtung (1) eine Kraftschlusskupplung (K1) und drei Formschlusskupplungen (K1, K2, K3) aufweist, und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Hybridgetriebeeinrichtung (1), wobei mit dem ersten Eingang (E1) eine Brennkraftmaschine (2), mit dem zweiten Eingang (E2) eine elektrische Maschine (3), mit dem ersten Ausgang (A1) ein erstes Teilgetriebe (TG1) einer Getriebeeinrichtung (G1) und mit dem zweiten Ausgang (A2) ein zweites Teilgetriebe (TG2) einer Getriebeeinrichtung (G1) verbunden wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hybridgetriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die Hybridgetriebeeinrichtung aufweisend einen ersten Eingang zur Verbindung mit einer Brennkraftmaschine, einen zweiten Eingang zur Verbindung mit einer elektrischen Maschine und einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang zur Verbindung mit einer Getriebeeinrichtung mit einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Hybridgetriebeeinrichtung.
Aus der DE 10 2009 002 354 A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe bekannt mit zwei Kupplungen, deren Eingangsseiten mit einer Antriebswelle und deren Ausgangsseiten mit jeweils einer von zwei koaxial zueinander angeordneten Getriebeeingangswellen verbunden sind, mit zumindest zwei Vorgelegewellen, auf denen als Losräder ausgebildete Gangzahnräder drehbar gelagert sind, mit auf den beiden Getriebeeingangswellen drehfest angeordneten und als Festräder ausgebildeten Gangzahnrädern, die wenigstens zum Teil mit den Losrädern in Eingriff stehen, mit mehreren Koppelvorrichtungen zur drehfesten Verbindung von einem Losrad mit einer Vorgelegewelle, mit jeweils einem an den beiden Vorgelegewellen vorgesehenen Abtriebszahnrad, welches jeweils mit einer Verzahnung einer Abtriebswelle gekoppelt ist und mit zumindest einem Schaltelement zur drehfesten Verbindung zweiter Gangzahnräder, wobei zumindest mehrere lastschaltbare Vorwärtsgänge und zumindest ein Rückwärtsgang schaltbar sind, bei dem maximal fünf Radebenen vorgesehen sind, wobei zumindest drei Doppel-Radebenen vorgesehen sind und in jeder Doppel-Radebene jeweils ein Losrad der ersten und zweiten Vorgelegewellen einem Festrad einer der Getriebeeingangswellen zugeordnet ist, wobei in wenigstens einer der Doppel-Radebenen zumindest ein Losrad für mindestens zwei Gänge benutzbar ist, sodass zumindest ein lastschaltbarer Windungsgang über zumindest ein Schaltelement schaltbar ist.
Aus der DE 10 2011 089 463 A1 ist ein Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt, mit einem Verbrennungsmotor, mit einer elektrischen Maschine und mit einem Getriebe, wobei das Getriebe als mehrstufiges Schaltgetriebe mit zwei Teilgetrieben, die jeweils eine separate Eingangswelle und eine gemeinsame Ausgangswelle aufweisen, ausgebildet ist, wobei eine erste Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes über eine reibschlüssige Kupplung derart an den Verbrennungsmotor koppelbar ist, dass bei geschlossener Kupplung der Verbrennungsmotor an die erste Eingangswelle und damit an das erste Teilgetriebe gekoppelt und bei geöffneter Kupplung derselbe von der ersten Eingangswelle und damit von dem ersten Teilgetriebe abgekoppelt ist, wobei eine zweite Eingangswelle eines zweiten Teilgetriebes fest mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, und wobei beide Eingangswellen über formschlüssige Schaltelemente der Teilgetriebe selektiv mit der gemeinsamen Ausgangswelle koppelbar sind, wobei der zweiten Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mehrere formschlüssige Schaltelemente derart zugeordnet sind, wobei dann, wenn ein erstes formschlüssiges Schaltelement geschlossen ist, die elektrische Maschine an den Verbrennungsmotor und damit der Verbrennungsmotor zusammen mit der elektrischen Maschine an das zweite Teilgetriebe gekoppelt ist, und wobei dann, wenn ein zweites formschlüssiges Schaltelement geschlossen ist, die elektrische Maschine an beide Eingangswellen beider Teilgetriebe und damit das erste Teilgetriebe an das zweite Teilgetriebes gekoppelt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Hybridgetriebeeinrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Insbesondere soll eine Hybridgetriebeeinrichtung bereitgestellt werden, die mit minimiertem Radsatz-Anpassungsaufwand aus einer konventionellen Getriebeeinrichtung ableitbar ist. Insbesondere soll eine Hybridgetriebeeinrichtung mit nur einer elektrischen Maschine bereitgestellt werden. Insbesondere soll ein erhöhter Funktionsumfang darstellbar sein. Insbesondere soll ein komfortabler und dynamischer Fahrbetrieb mit gutem Wirkungsgrad darstellbar sein. Insbesondere soll eine Funktionalität auch bei einem leeren elektrischen Energiespeicher gewährleistet sein. Insbesondere soll ein guter Funktionsumfang auch in Verbindung mit einer Getriebeeinrichtung mit verkoppelten Teilgetrieben ermöglicht sein. Insbesondere soll ein guter Funktionsumfang auch in Verbindung mit einer Getriebeeinrichtung ermöglicht sein, bei der wenigstens eine Übersetzungsstufe als Windungsgang dargestellt ist. Insbesondere soll eine Hybridgetriebeeinrichtung bereitgestellt werden, die mit unterschiedlichen Getriebeeinrichtungen nutzbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Hybridgetriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, die Hybridgetriebeeinrichtung aufweisend einen ersten Eingang zur Verbindung mit einer Brennkraftmaschine, einen zweiten Eingang zur Verbindung mit einer elektrischen Maschine und einen ersten Ausgang und einen zweiten Ausgang zur Verbindung mit einer Getriebeeinrichtung mit einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe, wobei die Hybridgetriebeeinrichtung eine Kraftschlusskupplung und drei Formschlusskupplungen aufweist.
Die Hybridgetriebeeinrichtung kann zur Anordnung in einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs dienen. Die Hybridgetriebeeinrichtung kann dazu dienen, einen elektromotorischen Antrieb und/oder einen brennkraftmotorischen Antrieb des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen. Die Bezeichnungen „Eingang“ und „Ausgang“ können auf eine Leistungsflussrichtung bei einem Antrieb des Kraftfahrzeugs bezogen sein.
Das Kraftfahrzeug kann ein Hybridelektrokraftfahrzeug sein. Das Kraftfahrzeug kann eine elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs aufweisen. Das Kraftfahrzeug kann eine Brennkraftmaschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs aufweisen. Das Kraftfahrzeug kann einen elektrischen Energiespeicher für die elektrische Maschine aufweisen. Die elektrische Maschine kann als Motor und/oder als Generator betreibbar sein. Das Kraftfahrzeug kann einen parallelen Hybridantrieb aufweisen. Das Kraftfahrzeug kann einen leistungsverzweigten Hybridantrieb aufweisen. Das Kraftfahrzeug kann einen Mildhybridantrieb aufweisen. Das Kraftfahrzeug kann einen Vollhybridantrieb aufweisen. Das Kraftfahrzeug kann einen Plug-in-Hybridantrieb aufweisen.
Der erste Eingang kann mithilfe der Kraftschlusskupplung mit dem ersten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung verbindbar sein. Die Kraftschlusskupplung kann zwischen dem ersten Eingang und dem ersten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung angeordnet sein. Die Kraftschlusskupplung kann ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil aufweisen. Das Eingangsteil der Kraftschlusskupplung kann mit dem ersten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung verbunden sein. Das Eingangsteil der Kraftschlusskupplung kann den ersten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung bilden. Das Ausgangsteil der Kraftschlusskupplung kann mit dem ersten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung verbunden sein. Die Kraftschlusskupplung kann eine Reibschlusskupplung sein. Die Reibschlusskupplung kann eine Druckplatte, eine Kupplungsschiebe und eine Anpressplatte aufweisen. Die Kupplungsscheibe kann zur reibschlüssigen Leistungsübertragung zwischen der Druckplatte und der Anpressplatte einklemmbar sein.
Der zweite Eingang kann mithilfe einer Formschlusskupplung mit dem zweiten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung verbindbar sein. Der zweite Eingang kann mithilfe einer ersten Formschlusskupplung mit dem zweiten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung verbindbar sein. Die erste Formschlusskupplung kann zwischen dem zweiten Eingang und dem zweiten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung angeordnet sein. Die erste Formschlusskupplung kann ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil aufweisen. Das erste Kupplungsteil der ersten Formschlusskupplung kann mit dem zweiten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung verbunden sein. Das zweite Kupplungsteil der ersten Formschlusskupplung kann mit dem zweiten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung drehfest verbunden sein.
Der zweite Eingang kann mithilfe einer Formschlusskupplung mit dem ersten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung verbindbar sein. Der zweite Eingang kann mithilfe einer zweiten Formschlusskupplung mit dem ersten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung verbindbar sein. Die zweite Formschlusskupplung kann zwischen dem zweiten Eingang und dem ersten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung angeordnet sein. Die zweite Formschlusskupplung kann ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil aufweisen. Das erste Kupplungsteil der zweiten Formschlusskupplung kann mit dem zweiten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung verbunden sein. Das zweite Kupplungsteil der zweiten Formschlusskupplung kann den ersten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung verbunden sein.
Der zweite Eingang kann mithilfe zweier Formschlusskupplungen mit dem ersten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung verbindbar sein. Der zweite Eingang kann mithilfe der ersten Formschlusskupplung und einer dritten Formschlusskupplung mit dem ersten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung verbindbar sein. Die erste Formschlusskupplung kann zwischen dem zweiten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung und der dritten Formschlusskupplung angeordnet sein. Die dritte Formschlusskupplung kann zwischen der ersten Formschlusskupplung und dem ersten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung angeordnet sein. Die dritte Formschlusskupplung kann ein erstes Kupplungsteil und ein zweites Kupplungsteil aufweisen. Das zweite Kupplungsteil der ersten Formschlusskupplung kann mit den ersten Kupplungsteil der dritten Formschlusskupplung verbunden sein. Das zweite Kupplungsteil der dritten Formschlusskupplung kann mit dem ersten Ausgang der Hybridgetriebeeinrichtung verbunden sein.
Die Formschlusskupplungen können Klauenkupplungen sein. Die Formschlusskupplungen können jeweils ein erstes Kupplungsteil, ein zweites Kupplungsteil und ein Schaltteil aufweisen. Das Schaltteil einer Formschlusskupplung kann eine Schiebemuffe sein. Die Kupplungsteile einer Formschlusskupplung können durch Verlagern des Schaltteils miteinander verbindbar bzw. voneinander lösbar sein. Das erste Kupplungsteil der zweiten Formschlusskupplung kann mit dem zweiten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung verbunden sein. Das erste Kupplungsteil der zweiten Formschlusskupplung kann den zweiten Eingang der Hybridgetriebeeinrichtung bilden.
Die Hybridgetriebeeinrichtung kann eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle aufweisen. Die erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle können zueinander koaxial angeordnet sein. Die erste Eingangswelle kann innerhalb der zweiten Eingangswelle angeordnet sein. Die erste Eingangswelle kann eine Vollwelle sein. Die zweite Eingangswelle kann eine Hohlwelle sein.
Die Hybridgetriebeeinrichtung kann eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweisen. Die erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle der Hybridgetriebeeinrichtung können zueinander koaxial angeordnet sein. Die erste Ausgangswelle kann innerhalb der zweiten Ausgangswelle der Hybridgetriebeeinrichtung angeordnet sein. Die erste Ausgangswelle der Hybridgetriebeeinrichtung kann eine Vollwelle sein. Die zweite Ausgangswelle der Hybridgetriebeeinrichtung kann eine Hohlwelle sein. Die erste Ausgangswelle kann mit der ersten Eingangswelle der Hybridgetriebeeinrichtung drehfest verbunden sein.
Die Getriebeeinrichtung kann ein Doppelkupplungsgetriebe sein. Die Getriebeeinrichtung kann eine erste Eingangswelle, eine zweite Eingangswelle, eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweisen. Die erste Eingangswelle der Getriebeeinrichtung kann der ersten Ausgangswelle der Hybridgetriebeeinrichtung entsprechen. Die zweite Eingangswelle der Getriebeeinrichtung kann der zweiten Ausgangswelle der Hybridgetriebeeinrichtung entsprechen. Das erste Teilgetriebe kann der ersten Eingangswelle der Getriebeeinrichtung zugeordnet sein. Das zweite Teilgetriebe kann der zweiten Eingangswelle der Getriebeeinrichtung zugeordnet sein. Zwischen der ersten Eingangswelle und der ersten Ausgangswelle der Getriebeeinrichtung können ersten Übersetzungsstufen angeordnet sein. Die ersten Übersetzungsstufen können zu dem ersten Teilgetriebe gehören. Zwischen der zweiten Eingangswelle und der zweiten Ausgangswelle der Getriebeeinrichtung können zweite Übersetzungsstufen angeordnet sein. Die zweiten Übersetzungsstufen können zu dem zweiten Teilgetriebe gehören. Mithilfe des ersten Teilgetriebes und des zweiten Teilgetriebes können zwei zumindest abschnittsweise parallele Leistungspfade dargestellt sein.
Die Übersetzungsstufen der Getriebeeinrichtung können schaltbar sein. Die Getriebeeinrichtung kann Schalteinrichtungen zum Schalten der Übersetzungsstufen aufweisen. Die Schalteinrichtungen der Getriebeeinrichtung können Formschlusskupplungen aufweisen. Die Formschlusskupplungen können Klauenkupplungen sein. Die Formschlusskupplungen können jeweils ein erstes Kupplungsteil, ein zweites Kupplungsteil und ein Schaltteil aufweisen. Das Schaltteil einer Formschlusskupplung kann eine Schiebemuffe sein. Die Kupplungsteile einer Formschlusskupplung können durch Verlagern des Schaltteils miteinander verbindbar bzw. voneinander lösbar sein. Die Schalteinrichtungen der Getriebeeinrichtung können Doppelschalteinrichtungen sein.
Die Hybridgetriebeeinrichtung kann eine Getriebeeinrichtung mit einem ersten Teilgetriebe und einem zweiten Teilgetriebe aufweisen. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe der Getriebeeinrichtung können miteinander verkoppelt sein. Bei verkoppelten Teilgetrieben kann ein Einlegen einer Übersetzungsstufe in einem Teilgetriebe ein Einlegen einer Übersetzungsstufe in dem anderen Teilgetriebe erzwingen. Bei verkoppelten Teilgetrieben kann ein Einlegen eines ersten Gangs in einem Teilgetriebe ein Einlegen eines zweiten Gangs in dem anderen Teilgetriebe erzwingen. Bei verkoppelten Teilgetrieben kann eine Übersetzung mithilfe zweier Zahnradstufen als Windungsgang darstellbar sein. Eine Windungsgang kann ein Gang sein, zur dessen Darstellung sowohl das erste Teilgetriebe als auch das zweite Teilgetriebe benötigt werden. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe der Getriebeeinrichtung können miteinander unverkoppelt sein. Bei unverkoppelten Teilgetrieben können Übersetzungsstufe in den Teilgetrieben voneinander unabhängig eingelegt werden. Bei unverkoppelten Teilgetrieben können alle Übersetzungsstufen ohne Windung darstellbar sein.
Die Hybridgetriebeeinrichtung kann zum Verbinden des zweiten Eingangs mit dem ersten Eingang anstelle einer Formschlusskupplung eine weitere Kraftschlusskupplung aufweisen. Die Hybridgetriebeeinrichtung kann anstelle der zweiten Formschlusskupplung eine weitere Kraftschlusskupplung aufweisen.
Die Hybridgetriebeeinrichtung kann wenigstens eine Doppelschalteinrichtung aufweisen. Mithilfe einer Doppelschalteinrichtung können zwei Formschlusskupplungen schaltbar sein. Die Formschlusskupplungen können jeweils synchronisierbar sein. Eine Doppelschalteinrichtung kann mithilfe eines einzigen Aktuators betätigbar sein. Die Formschlusskupplungen können jeweils eine Synchroneinrichtung aufweisen. Mehrere Formschlusskupplungen können zentral synchronisierbar sein. Zum zentralen Synchronisieren kann wenigstens eine Getriebewelle beschleunigbar und/oder bremsbar sein. Die Hybridgetriebeeinrichtung kann wenigstens eine Getriebebremse zum Bremsen wenigstens einer Getriebewelle aufweisen. Wenigstens eine Getriebewelle kann mithilfe der Brennkraftmaschine und einer Kraftschlusskupplung beschleunigbar sein. Wenigstens eine Getriebewelle kann mithilfe der elektrischen Maschine beschleunigbar sein.
Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Betreiben einer derartigen Hybridgetriebeeinrichtung, wobei mit dem ersten Eingang eine Brennkraftmaschine, mit dem zweiten Eingang eine elektrische Maschine, mit dem ersten Ausgang ein erstes Teilgetriebe einer Getriebeeinrichtung und mit dem zweiten Ausgang ein zweites Teilgetriebe einer Getriebeeinrichtung verbunden wird.
Mithilfe der elektrischen Maschine können Lastschaltungen der Getriebeeinrichtung abgestützt werden. Die elektrische Maschine kann als Lastschaltelement dienen. Die elektrische Maschine kann ein Abtriebsmoment über das zweite Teilgetriebe abstützen, während in dem ersten Teilgetriebe eine Übersetzungsstufe gewechselt wird. Die elektrische Maschine kann ein Abtriebsmoment über das erste Teilgetriebe abstützen, während in dem zweiten Teilgetriebe eine Übersetzungsstufe gewechselt wird. Damit kann ein reibungsbedingter Energieverlust minimiert werden.
Die Brennkraftmaschine kann zur Vermeidung von Schleppverlusten abgekoppelt werden. Die Brennkraftmaschine kann durch Öffnen von Schaltelementen der Getriebeeinrichtung abgekoppelt werden. Die Brennkraftmaschine kann abgekoppelt werden, wenn ein Antrieb mithilfe der elektrischen Maschine erfolgt. Damit können Schleppverluste der Kraftschlusskupplung vermieden werden.
Ausgehend von einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine kann die Kraftschlusskupplung zum Anfahren mithilfe der Brennkraftmaschine betätigt werden. Sowohl die elektrische Maschine als auch die Brennkraftmaschine können antriebsverbunden sein. Zwischen der elektrischen Maschine und der Brennkraftmaschine einerseits und dem Teilgetriebe, mit dem eine Anfahrübersetzung dargestellt wird, kann eine Kraftschlusskupplung angeordnet sein. Das Anfahren kann ausgehend von einem Stillstand oder nahe Stillstand des Kraftfahrzeugs erfolgen. Damit kann ein zumindest annähernd verzögerungsfreies Anfahren ermöglicht werden.
Bei einem Anschleppen der Brennkraftmaschine kann mithilfe der elektrischen Maschine ein Anschleppmoment ausgeglichen werden. Ein Anschleppmoment kann mithilfe einer Kraftschlusskupplung in die Brennkraftmaschine eingeleitet werden. Damit kann ein Fahrkomfort erhöht werden. Anschleppbedingte Momentschwankungen können reduziert oder vermieden werden. Damit kann ein Fahrkomfort erhöht werden.
Die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine können mit unterschiedlichen Teilgetrieben verbunden werden und in dem der Brennkraftmaschine zugeordneten Teilgetriebe kann ein höherer Gang als in dem der elektrischen Maschine zugeordneten Teilgetriebe eingelegt werden. Die elektrische Maschine und die Brennkraftmaschine können mit unterschiedlichen Teilgetrieben verbunden sein. Damit kann eine Differenzdrehzahl an einer Kraftschlusskupplung, mithilfe derer ein Anschleppmoment in die Brennkraftmaschine eingeleitet wird, reduziert werden. Eine Verlustleistung an der Kraftschlusskupplung kann reduziert werden. Ein auszugleichendes Moment kann reduziert werden.
Mithilfe der elektrischen Maschine kann eine Diffenzdrehzahl einer zwischen dem ersten Eingang und dem zweiten Eingang angeordneten weiteren Kraftschlusskupplung geregelt werden. Damit kann eine Drehmomententkopplung zu einem Abtrieb erreicht werden. Ein Fahrkomfort kann erhöht werden. Es kann ein Schlupf der weiteren Kraftschlusskupplung geregelt werden.
Bei einem Fahrbetrieb kann/können mithilfe der elektrischen Maschine die Kraftschlusskupplung und gegebenenfalls eine weitere Kraftschlusskupplung zur Lastschaltung betätigt werden. Es können konventionelle Lastschaltungen über die Kraftschlusskupplung in einem rein elektrischen Fahrbetrieb bei abgeschalteter Brennkraftmaschine durchgeführt werden. Übersetzungsstufen der Getriebeeinrichtung können auch in einem rein elektrischen Fahrbetrieb ohne Zugkraftunterbrechung genutzt werden. Es kann eine Übersetzungsstufe lastschaltbar sein. Es können alle Übersetzungsstufen lastschaltbar sein.
Bei einem Bremsen kann die Kraftschlusskupplung betätigt werden, um ein unbeabsichtigtes Stoppen der Brennkraftmaschine zu verhindern. Bei eine Notbremsung kann ein Abwürgen der Brennkraftmaschine verhindert werden.
Die Kraftschlusskupplung kann zum Anfahren betätigt werden. Mithilfe der Kraftschlusskupplung kann ein rein verbrennungsmotorisches Anfahren erfolgen. Ein Mitdrehen der elektrischen Maschine kann vermieden werden. Damit kann ein Notbetrieb, beispielsweise bei einem Ausfall eines Hochvoltsystems, realisiert werden. Es kann eine Spannungsinduktion in der elektrischen Maschine vermieden werden. Die Kraftschlusskupplung kann rutschend betätigt werden. Damit kann ein thermisch bedingtes Abregeln der elektrischen Maschine vermieden werden. Die Kraftschlusskupplung kann zum Lastschalten betätigt werden. Lastschaltungen können in einem Hybridbetrieb des Kraftfahrzeugs dargestellt werden. Die Wahl einer Übersetzungsstufe kann für die elektrische Maschine und für die Brennkraftmaschine teilweise unabhängig gewählt werden. Damit kann jeweils ein Betriebspunkt optimiert werden.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Mit der Erfindung wird eine Hybridgetriebeeinrichtung bereitgestellt, die mit minimiertem Radsatz-Anpassungsaufwand aus einer konventionellen Getriebeeinrichtung ableitbar ist. Es wird eine Hybridgetriebeeinrichtung mit nur einer elektrischen Maschine bereitgestellt. Ein erhöhter Funktionsumfang ist darstellbar. Ein komfortabler und dynamischer Fahrbetrieb mit gutem Wirkungsgrad ist darstellbar. Eine Funktionalität ist auch bei einem leeren elektrischen Energiespeicher gewährleistet. Ein guter Funktionsumfang ist auch in Verbindung mit einer Getriebeeinrichtung mit verkoppelten Teilgetrieben ermöglicht. Ein guter Funktionsumfang ist auch in Verbindung mit einer Getriebeeinrichtung ermöglicht, bei der wenigstens eine Übersetzungsstufe als Windungsgang dargestellt ist. Es wird eine Hybridgetriebeeinrichtung bereitgestellt, die mit unterschiedlichen Getriebeeinrichtungen nutzbar ist.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:
1 eine Hybridgetriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug,
2 eine Hybridgetriebeeinrichtung mit einer Reibschlusskupplung, drei Formschlusskupplungen und zwei Doppelschaltelementen und
3 eine Hybridgetriebeeinrichtung mit einer Reibschlusskupplung, drei Formschlusskupplungen, einem Doppelschaltelement und einem Einfachschaltelement.
1 zeigt eine Hybridgetriebeeinrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Hybridgetriebeeinrichtung 1 weist einen ersten Eingang E1, einen zweiten Eingang E2, einen zweiten Ausgang A1 und einen zweiten Ausgang A2 auf. Mit dem ersten Eingang E1 ist eine Brennkraftmaschine 2 verbunden. Mit dem zweiten Eingang E2 ist eine elektrische Maschine 3 verbunden. Zwischen dem ersten Eingang E1 und dem ersten Ausgang A1 ist ein erster Leistungspfad L1 angeordnet. In dem ersten Leistungspfad L1 ist eine Reibschlusskupplung K1 angeordnet. Zwischen dem zweiten Eingang E2 und dem zweiten Ausgang A2 ist ein zweiter Leistungspfad L2 angeordnet. In dem zweiten Leistungspfad L2 ist eine erste Formschlusskupplung K2 angeordnet. Zwischen dem ersten Leistungspfad L1 und dem zweiten Leistungspfad L2 ist eingangsseitig ein dritter Leistungspfad L3 angeordnet. In dem dritten Leistungspfad L3 ist eine zweite Formschlusskupplung K3 angeordnet. Zwischen dem ersten Leistungspfad L1 und dem zweiten Leistungspfad L2 ist ausgangsseitig ein vierter Leistungspfad L4 angeordnet. In dem vierten Leistungspfad L4 ist eine dritte Formschlusskupplung K4 angeordnet. Mithilfe der Reibschlusskupplung K1 ist ein Leistungsfluss kontinuierlich schaltbar. Mithilfe der Formschlusskupplungen K2, K3, K4 ist ein Leistungsfluss jeweils diskret schaltbar.
Die Hybridgetriebeeinrichtung 1 weist ein Doppelkupplungsgetriebe G1 auf. Das Doppelkupplungsgetriebe G1 weist einen ersten Eingang EG1, einen zweiten Eingang EG2 und einen Ausgang AG auf. Der erste Eingang EG1 des Doppelkupplungsgetriebes G1 ist mit dem ersten Ausgang A1 verbunden. Der zweite Eingang EG2 des Doppelkupplungsgetriebes G1 ist mit dem zweiten Ausgang A2 verbunden. Das Doppelkupplungsgetriebe G1 weist ein erstes Teilgetriebe TG1 und ein zweites Teilgetriebe TG2 auf. Das erste Teilgetriebe TG1 ist dem ersten Eingang EG1 zugeordnet. Das zweite Teilgetriebe TG2 ist dem zweiten Eingang EG2 zugeordnet. In dem ersten Teilgetriebe TG1 sind erste Übersetzungsstufen schaltbar. In dem zweiten Teilgetriebe TG2 sind zweite Übersetzungsstufen schaltbar. In dem Doppelkupplungsgetriebe G1 ist wenigstens eine Übersetzungsstufe als Windungsgang darstellbar. Die Teilgetriebe TG1, TG2 sind somit verkoppelt.
Mithilfe der Reibschlusskupplung K1 ist die Brennkraftmaschine 2 mit dem ersten Eingang EG1 verbindbar. Mithilfe der Formschlusskupplung K2 ist die elektrische Maschine 3 mit dem zweiten Eingang EG2 verbindbar. Mithilfe der Formschlusskupplung K3 ist die elektrische Maschine 3 mit der Brennkraftmaschine 2 verbindbar. Mithilfe der Formschlusskupplungen K2, K4 ist die elektrische Maschine 2 mit dem ersten Eingang EG1 verbindbar.
Damit sind insbesondere folgende Funktionen realisierbar: elektrische Maschine 3 als Lastschaltelement; elektrisches Fahren ohne Schleppverlust durch Reibschlusskupplung K1; Anfahren aus Ladebetrieb (im 1. Gang), Anschleppen der Brennkraftmaschine 2; Anschleppen der Brennkraftmaschine 2 mit Übersetzung zur Brennkraftmaschine 2; Abwürgeschutz bei Notbremsung; Anfahren mit Brennkraftmaschine 2; Notbetrieb der Brennkraftmaschine 2 ohne mitdrehende elektrische Maschine 3; teilweise unabhängige Gangwahl für Brennkraftmaschine 2 und elektrische Maschine 3.
2 zeigt eine Hybridgetriebeeinrichtung 1 mit einer Reibschlusskupplung K1, drei Formschlusskupplungen K2, K3, K4 und zwei Doppelschaltelementen DS1, DS2. Die Hybridgetriebeeinrichtung 1 weist eine erste Eingangswelle EW1 und eine zweite Eingangswelle EW2 auf. Die erste Eingangswelle EW1 und die zweite Eingangswelle EW2 sind koaxial und konzentrisch angeordnet. Die erste Eingangswelle EW1 ist innerhalb der zweiten Eingangswelle EW2 angeordnet. Die zweite Eingangswelle EW2 ist eine Hohlwelle. Die erste Eingangswelle EW1 ist zugleich eine erste Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes G1. Die Hybridgetriebeeinrichtung 1 weist eine Zwischenwelle ZW auf. Die Zwischenwelle ZW und die erste Eingangswelle EW1 sind koaxial und konzentrisch angeordnet. Die erste Eingangswelle EW1 ist innerhalb der Zwischenwelle ZW angeordnet. Die Zwischenwelle ZW ist eine Hohlwelle. Die Zwischenwelle ZW ist zugleich eine zweite Eingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes G1.
Die Reibschlusskupplung K1 weist ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil auf. Das Eingangsteil der Reibschlusskupplung K1 dient zur Verbindung mit einer Brennkraftmaschine. Das Eingangsteil der Reibschlusskupplung K1 ist mit der zweiten Eingangswelle EW2 verbunden. Das Ausgangsteil der Reibschlusskupplung K1 ist mit der ersten Eingangswelle EW1 verbunden. Die erste Formschlusskupplung K2 weist ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil auf. Das Eingangsteil der ersten Formschlusskupplung K2 dient zur Verbindung mit einer elektrischen Maschine 3. Das Ausgangsteil der ersten Formschlusskupplung K2 ist mit der Zwischenwelle ZW verbunden. Die zweite Formschlusskupplung K3 weist ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil auf. Das Eingangsteil der zweiten Formschlusskupplung K3 dient zur Verbindung mit der elektrischen Maschine 3. Das Ausgangsteil der zweiten Formschlusskupplung K3 ist mit der zweiten Eingangswelle EW2 verbunden. Die dritte Formschlusskupplung K4 weist ein Eingangsteil und ein Ausgangsteil auf. Das Eingangsteil der dritten Formschlusskupplung K4 ist mit der Zwischenwelle ZW verbunden. Das Ausgangsteil der dritten Formschlusskupplung K4 ist mit der ersten Eingangswelle EW1 verbunden.
Das Doppelschaltelement DS1 dient zum Schalten der Formschlusskupplungen K2, K3. Das Doppelschaltelement DS1 ist in drei Schaltstellungen schaltbar. In einer ersten Schaltstellung ist die Formschlusskupplung K2 geöffnet und die Formschlusskupplung K3 geschlossen. In einer zweiten Schaltstellung sind die Formschlusskupplungen K2, K3 geöffnet. In einer dritten Schaltstellung ist die Formschlusskupplung K2 geschlossen und die Formschlusskupplung K3 geöffnet. Zum Betätigen des Doppelschaltelement DS1 ist nur ein Aktuator erforderlich. Das Doppelschaltelement DS2 dient zum Schalten der Formschlusskupplungen K2, K4. Das Doppelschaltelement DS2 ist in drei Schaltstellungen schaltbar. In einer ersten Schaltstellung ist die Formschlusskupplung K2 geöffnet und die Formschlusskupplung K4 geschlossen. In einer zweiten Schaltstellung sind die Formschlusskupplungen K2, K4 geöffnet. In einer dritten Schaltstellung ist die Formschlusskupplung K2 geschlossen und die Formschlusskupplung K4 geöffnet. Zum Betätigen des Doppelschaltelement DS2 ist nur ein Aktuator erforderlich.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
3 zeigte eine Hybridgetriebeeinrichtung 1 mit einer Reibschlusskupplung K1, drei Formschlusskupplungen K2, K3, K4, einem Doppelschaltelement DS1 und einem Einfachschaltelement S2.
Einfachschaltelement S2 dient zum Schalten der Formschlusskupplung K4. Das Einfachschaltelement S2 ist in zwei Schaltstellungen schaltbar. In einer ersten Schaltstellung ist die Formschlusskupplung K4 geöffnet. In einer zweiten Schaltstellung ist die Formschlusskupplung K4 geschlossen. Zum Betätigen des Doppelschaltelement S2 ist nur ein Aktuator erforderlich.
Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Bezugszeichenliste

1: Hybridgetriebeeinrichtung
2: Brennkraftmaschine
3: elektrische Maschine
E1: erster Eingang
E2: zweiter Eingang
A1: erster Ausgang
A2: zweiter Ausgang
L1: erster Leistungspfad
L2: zweiter Leistungspfad
L3: dritter Leistungspfad
L4: vierter Leistungspfad
K1: Kraftschlusskupplung/Reibschlusskupplung
K2: erste Formschlusskupplung
K3: zweite Formschlusskupplung
K4: dritte Formschlusskupplung
DS1: Doppelschaltelement
DS2: Doppelschaltelement
S2: Einfachschaltelement
G1: Getriebeeinrichtung/Doppelkupplungsgetriebe
EG1: erster Eingang
EG2: zweiter Eingang
TG1: erstes Teilgetriebe
TG2: zweites Teilgetriebe
AG: Ausgang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009002354 A1 [0002]
DE 102011089463 A1 [0003]

Claims

Hybridgetriebeeinrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, die Hybridgetriebeeinrichtung (1) aufweisend einen ersten Eingang (E1) zur Verbindung mit einer Brennkraftmaschine (2), einen zweiten Eingang (E2) zur Verbindung mit einer elektrischen Maschine (3) und einen ersten Ausgang (A1) und einen zweiten Ausgang (A2) zur Verbindung mit einer Getriebeeinrichtung (G1) mit einem ersten Teilgetriebe (TG1) und einem zweiten Teilgetriebe (TG2), dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridgetriebeeinrichtung (1) eine Kraftschlusskupplung (K1) und drei Formschlusskupplungen (K1, K2, K3) aufweist.
Hybridgetriebeeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang (E1) mithilfe der Kraftschlusskupplung (K1) mit dem ersten Ausgang (A1) verbindbar ist.
Hybridgetriebeeinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Eingang (E2) mithilfe einer Formschlusskupplung (K2) mit dem zweiten Ausgang (A2) verbindbar ist.
Hybridgetriebeeinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Eingang (E2) mithilfe einer Formschlusskupplung (K3) mit dem ersten Eingang (E1) verbindbar ist.
Hybridgetriebeeinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Eingang (E2) mithilfe zweier Formschlusskupplungen (K2, K4) mit dem ersten Ausgang (A1) verbindbar ist.
Hybridgetriebeeinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridgetriebeeinrichtung (1) eine Getriebeeinrichtung (G1) mit einem ersten Teilgetriebe (TG1) und einem zweiten Teilgetriebe (TG2) aufweist und das erste Teilgetriebe (TG1) und das zweite Teilgetriebe (TG2) der Getriebeeinrichtung (G1) miteinander verkoppelt oder unverkoppelt sind.
Hybridgetriebeeinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridgetriebeeinrichtung (1) zum Verbinden des zweiten Eingangs (E2) mit dem ersten Eingang (E1) anstelle einer Formschlusskupplung (K3) eine weitere Kraftschlusskupplung aufweist.
Hybridgetriebeeinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridgetriebeeinrichtung (1) wenigstens eine Doppelschalteinrichtung (DS1, DS2) aufweist.
Hybridgetriebeeinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusskupplungen (K1, K2, K3) jeweils synchronisierbar sind.
Verfahren zum Betreiben einer Hybridgetriebeeinrichtung (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Eingang (E1) eine Brennkraftmaschine (2), mit dem zweiten Eingang (E2) eine elektrische Maschine (3), mit dem ersten Ausgang (A1) ein erstes Teilgetriebe (TG1) einer Getriebeeinrichtung (G1) und mit dem zweiten Ausgang (A2) ein zweites Teilgetriebe (TG2) einer Getriebeeinrichtung (G1) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe der elektrischen Maschine (3) Lastschaltungen der Getriebeeinrichtung (G1) abgestützt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10–11, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2) zur Vermeidung von Schleppverlusten abgekoppelt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10–12, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem Generatorbetrieb der elektrischen Maschine (3) die Kraftschlusskupplung (K1) zum Anfahren mithilfe der Brennkraftmaschine (2) betätigt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10–13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Anschleppen der Brennkraftmaschine (2) mithilfe der elektrischen Maschine (3) ein Anschleppmoment ausgeglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2) und die elektrische Maschine (3) mit unterschiedlichen Teilgetrieben (TG1, TG2) verbunden werden und in dem der Brennkraftmaschine (2) zugeordneten Teilgetriebe ein höherer Gang als in dem der elektrischen Maschine (3) zugeordneten Teilgetriebe eingelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe der elektrischen Maschine (3) eine Diffenzdrehzahl einer zwischen dem ersten Eingang (E1) und dem zweiten Eingang (E2) angeordneten weiteren Kraftschlusskupplung geregelt wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10–16, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Fahrbetrieb mithilfe der elektrischen Maschine (3) die Kraftschlusskupplung (K1) und gegebenenfalls eine weitere Kraftschlusskupplung zur Lastschaltung betätigt werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10–17, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Bremsen die Kraftschlusskupplung (K1) betätigt wird, um ein unbeabsichtigtes Stoppen der Brennkraftmaschine (2) zu verhindern.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10–18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftschlusskupplung (K1) zum Anfahren und/oder Lastschalten betätigt wird.