DE102016217580B3 - Hybrid transmission for a vehicle, method and vehicle with the hybrid transmission - Google Patents
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Abstract
Bei Hybridfahrzeugen werden Verbrennungsmotoren und Elektromotoren wahlweise gemeinsam oder alternativ eingesetzt, um ein Traktionsmoment für das Hybridfahrzeug zu erzeugen. An die Getriebe der Hybridfahrzeuge stellt das die Herausforderung, entsprechend den gewünschten Betriebszuständen, wahlweise den Elektromotor und/oder den Verbrennungsmotor in den Antriebsstrang zur Drehmomentübertragung einzukoppeln. Ferner müssen vom Getriebe entsprechende Übersetzungen bereitgestellt werden, welche jeweils auf den Verbrennungsmotor und den Elektromotor abgestimmt sind, da diese deutlich unterschiedliche Motorcharakteristika aufweisen. Bei der Auslegung der Getriebe ergibt sich ein Spannungsfeld zwischen einem größtmöglichen Komfort beim Fahren des Hybridfahrzeugs und zugleich dem Wunsch nach einem einfachen und kostengünstigen Aufbau des Getriebes. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches eine ausgewogene Lösung in dem Spannungsfeld zwischen Fahrkomfort und Komplexität des Hybridgetriebes bereitstellt. Hierzu wird ein Hybridgetriebe 2 vorgeschlagen, welches mit wenigen Stellgliedern eine Vielzahl an Betriebszuständen ermöglicht.In hybrid vehicles, internal combustion engines and electric motors are optionally used together or alternatively to produce a traction torque for the hybrid vehicle. To the transmissions of the hybrid vehicles, this poses the challenge of coupling the electric motor and / or the internal combustion engine into the drive train for torque transmission, in accordance with the desired operating states. Furthermore, corresponding translations must be provided by the transmission, which are each tuned to the engine and the electric motor, as they have significantly different engine characteristics. When designing the gearbox results in a field of tension between the greatest possible comfort when driving the hybrid vehicle and at the same time the desire for a simple and inexpensive construction of the transmission. It is an object of the invention to provide a hybrid transmission for a vehicle, which provides a balanced solution in the field of tension between ride comfort and complexity of the hybrid transmission. For this purpose, a hybrid transmission 2 is proposed, which allows a few actuators a variety of operating conditions.
Description
Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug, ein Verfahren zum Betreiben des Hybridgetriebes sowie ein Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe.The invention relates to a hybrid transmission for a vehicle, a method for operating the hybrid transmission and a vehicle with the hybrid transmission.
Bei Hybridfahrzeugen werden Verbrennungsmotoren und Elektromotoren wahlweise gemeinsam oder alternativ eingesetzt, um ein Traktionsmoment für das Hybridfahrzeug zu erzeugen. An die Getriebe der Hybridfahrzeuge stellt das die Herausforderung, entsprechend den gewünschten Betriebszuständen, wahlweise den Elektromotor und/oder den Verbrennungsmotor in den Antriebsstrang zur Drehmomentübertragung einzukoppeln. Ferner müssen vom Getriebe entsprechende Übersetzungen bereitgestellt werden, welche jeweils auf den Verbrennungsmotor und den Elektromotor abgestimmt sind, da diese deutlich unterschiedliche Motorcharakteristika aufweisen. Bei der Auslegung der Getriebe ergibt sich ein Spannungsfeld zwischen einem größtmöglichen Komfort beim Fahren des Hybridfahrzeugs und zugleich dem Wunsch nach einem einfachen und kostengünstigen Aufbau des Getriebes.In hybrid vehicles, internal combustion engines and electric motors are optionally used together or alternatively to produce a traction torque for the hybrid vehicle. To the transmissions of the hybrid vehicles, this poses the challenge of coupling the electric motor and / or the internal combustion engine into the drive train for torque transmission, in accordance with the desired operating states. Furthermore, corresponding translations must be provided by the transmission, which are each tuned to the engine and the electric motor, as they have significantly different engine characteristics. When designing the gearbox results in a field of tension between the greatest possible comfort when driving the hybrid vehicle and at the same time the desire for a simple and inexpensive construction of the transmission.
Die
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches eine ausgewogene Lösung in dem Spannungsfeld zwischen Fahrkomfort und Komplexität des Hybridgetriebes bereitstellt.It is an object of the invention to provide a hybrid transmission for a vehicle, which provides a balanced solution in the field of tension between ride comfort and complexity of the hybrid transmission.
Diese Aufgabe wird durch ein Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie durch ein Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.This object is achieved by a hybrid transmission with the features of
Der Gegenstand der Erfindung ist somit ein Hybridgetriebe, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist beispielsweise als ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus, etc. ausgebildet. Vorzugsweise ist das Hybridgetriebe das einzige Antriebsgetriebe in dem Fahrzeug.The subject of the invention is thus a hybrid transmission which is suitable and / or designed for a vehicle. The vehicle is designed, for example, as a passenger car, truck, bus, etc. Preferably, the hybrid transmission is the only drive gear in the vehicle.
Das Hybridgetriebe ist ausgebildet, mindestens oder genau einen Elektromotor und mindestens oder genau eine Verbrennungskraftmaschine – auch Verbrennungsmotor zu nennen – anzukoppeln, um deren Drehmoment als Traktionsmoment zu angetriebenen Rädern des Fahrzeugs zu leiten.The hybrid transmission is designed to couple at least or exactly one electric motor and at least or exactly one internal combustion engine - also called an internal combustion engine - to direct its torque as traction torque to driven wheels of the vehicle.
Das Hybridgetriebe weist eine erste Eingangswelle zur Kopplung mit der Verbrennungskraftmaschine auf. Optional bildet die Verbrennungskraftmaschine einen Bestandteil des Hybridgetriebes. Zwischen der ersten Eingangswelle und der Verbrennungskraftmaschine können beispielsweise Dämpfer oder auch ein Zwischengetriebe angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist die erste Eingangswelle stets drehgekoppelt mit einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine.The hybrid transmission has a first input shaft for coupling to the internal combustion engine. Optionally, the internal combustion engine forms part of the hybrid transmission. Between the first input shaft and the internal combustion engine, for example, damper or an intermediate gear can be arranged. Particularly preferably, the first input shaft is always rotationally coupled to an output shaft of the internal combustion engine.
Das Hybridgetriebe weist eine zweite Eingangswelle zur getriebetechnischen Verbindung mit dem Elektromotor auf. Optional bildet der Elektromotor einen Bestandteil des Hybridgetriebes. Vorzugsweise ist der Elektromotor mit der zweiten Eingangswelle dauerhaft und/oder untrennbar getriebetechnisch verbunden. Der Elektromotor kann koaxial zu der zweiten Eingangswelle angeordnet sein, es ist jedoch auch möglich, dass der Elektromotor parallel versetzt oder in einem anderen Winkel zu der zweiten Eingangswelle ausgerichtet ist. In diesen Fällen sind jeweilige Zwischengetriebe vorgesehen.The hybrid transmission has a second input shaft for transmission connection with the electric motor. Optionally, the electric motor forms part of the hybrid transmission. Preferably, the electric motor with the second input shaft is permanently and / or inseparably connected by transmission technology. The electric motor may be arranged coaxially with the second input shaft, but it is also possible that the electric motor is offset in parallel or at a different angle to the second input shaft. In these cases, respective intermediate gear are provided.
Weitere Alternativen zur getriebetechnischen Kopplung der zweiten Eingangswelle mit dem Elektromotor werden nachfolgend noch erläutert.Further alternatives to the transmission technology coupling of the second input shaft with the electric motor will be explained below.
Die erste und die zweite Eingangswelle sind, insbesondere in Bezug auf deren Rotationsachse, zueinander koaxial ausgerichtet. Insbesondere sind die erste und die zweite Eingangswelle in Flucht zueinander positioniert. Die erste und die zweite Eingangswelle sind vorzugsweise nebeneinander angeordnet.The first and the second input shaft are, in particular with respect to their axis of rotation, aligned coaxially with each other. In particular, the first and the second input shaft are positioned in alignment with each other. The first and the second input shaft are preferably arranged next to one another.
Ferner weist das Hybridgetriebe eine Ausgangswelle auf, wobei die Ausgangswelle beispielsweise mit einer Differentialeinrichtung zur Verteilung des durchgeleiteten Antriebsdrehmoments an die angetriebenen Räder wirkverbunden sein kann oder getriebetechnisch gekoppelt sein kann. Die Ausgangswelle, insbesondere die Rotationsachse der Ausgangswelle, ist parallel, insbesondere parallel versetzt, zu der ersten und/oder zweiten Eingangswelle angeordnet. In dieser Anordnung ergibt sich ein sehr kompakter Aufbau des Hybridgetriebes.Further, the hybrid transmission has an output shaft, wherein the output shaft, for example, with a differential device for distributing the transmitted drive torque to the driven Wheels can be operatively connected or coupled by transmission technology. The output shaft, in particular the axis of rotation of the output shaft, is arranged parallel, in particular offset in parallel, to the first and / or second input shaft. In this arrangement results in a very compact construction of the hybrid transmission.
Es ist darauf hinzuweisen, dass nachfolgend die Bezeichnung „Sx”, wobei x eine beliebige Indexzahl sein kann, ausschließlich zur Zuordnung und Identifikation der jeweiligen Komponenten verwendet wird. Unter getriebetechnisch verbinden wird insbesondere eine Wirkverbindung verstanden, über die ein Drehmoment von der einen Welle zu der anderen Welle übertragen werden kann.It should be noted that, hereinafter, the term "Sx", where x may be any index number, is used exclusively for the assignment and identification of the respective components. Under gear technology connect is understood in particular an operative connection, via which a torque can be transmitted from one shaft to the other shaft.
Das Hybridgetriebe weist eine S1-Doppelgetriebestufe und eine S1-Schalteinrichtung auf. Die S1-Doppelgetriebestufe weist eine erste und eine zweite S1-Getriebestufe auf, wobei bevorzugt ist, dass diese unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse haben. Die S1-Schalteinrichtung kann wahlweise, insbesondere gesteuert und/oder selektiv, die erste Eingangswelle über die erste S1-Getriebestufe oder die erste Eingangswelle über die zweite S1-Getriebestufe mit der Ausgangswelle getriebetechnisch verbinden. Besonders bevorzugt ist es, dass die S1-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen kann, sodass weder über die erste noch über die zweite S1-Getriebestufe eine Wirkverbindung zwischen der ersten Eingangswelle und der Ausgangswelle hergestellt ist. Insbesondere sind die erste und die zweite S1-Getriebestufe parallel zueinander angeordnet.The hybrid transmission has an S1 dual-gear stage and an S1 shift unit. The S1 dual transmission stage has a first and a second S1 gear stage, wherein it is preferred that they have different gear ratios. The S1-switching device can optionally, in particular controlled and / or selectively, the first input shaft via the first S1-gear stage or the first input shaft via the second S1-gear stage with the output shaft gearbox connect. It is particularly preferred that the S1-switching device can assume a neutral position, so that neither on the first nor on the second S1-gear stage, an operative connection between the first input shaft and the output shaft is made. In particular, the first and the second S1 gear stage are arranged parallel to each other.
Das Hybridgetriebe weist eine S2-Getriebestufe und eine S2-Schalteinrichtung auf. Die S2-Schalteinrichtung kann wahlweise die zweite Eingangswelle mit der S2-Getriebestufe oder alternativ hierzu die zweite Eingangswelle mit der ersten Eingangswelle getriebetechnisch verbinden. Besonders bevorzugt kann die S2-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen.The hybrid transmission has an S2 gear stage and an S2 shift unit. The S2 shifting device can optionally connect the second input shaft with the S2 gear stage or, alternatively, the second input shaft with the first input shaft in terms of gear technology. Particularly preferably, the S2-switching device can assume a neutral position.
Das Hybridgetriebe weist eine S3-Doppelgetriebestufe mit einer S3-Schalteinrichtung auf. Die S3-Doppelgetriebestufe weist eine erste und eine zweite S3-Getriebestufe auf, welche vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind. Die S3-Schalteinrichtung ermöglicht es, wahlweise die zweite Eingangswelle über die erste S3-Getriebestufe oder über die zweite S3-Getriebestufe mit der Ausgangswelle getriebetechnisch zu verbinden. Besonders bevorzugt kann die S3-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen.The hybrid transmission has an S3 dual-gear stage with an S3 shift device. The S3 dual-gear stage has a first and a second S3 gear stage, which are preferably arranged parallel to each other. The S3 switching device makes it possible to selectively connect the second input shaft via the first S3-gear stage or via the second S3-gear stage with the output shaft transmission technology. Particularly preferably, the S3 switching device can assume a neutral position.
Der Elektromotor ist wie bereits oben erläutert mit der zweiten Eingangswelle vorzugsweise unmittelbar oder über einen Vorgetriebeabschnitt gekoppelt. Alternativ ist der Elektromotor über die S3-Doppelgetriebestufe angebunden. Insbesondere ist der Elektromotor über die erste oder die zweite S3-Getriebestufe getriebetechnisch angebunden, so dass über die jeweilige S3-Getriebestufe ein Drehmoment von dem Elektromotor zur zweiten Eingangswelle oder zur Ausgangswelle geleitet werden kann.As already explained above, the electric motor is preferably coupled to the second input shaft directly or via a pre-gear section. Alternatively, the electric motor is connected via the S3 double gear stage. In particular, the electric motor via the first or the second S3 gear stage is connected by transmission technology, so that via the respective S3 gear stage, a torque from the electric motor to the second input shaft or the output shaft can be passed.
Ferner weist das Hybridgetriebe eine Kupplung, vorzugsweise Anfahrkupplung, zur Kopplung der ersten Eingangswelle mit der Verbrennungskraftmaschine auf. Durch die Kupplung kann ein Momentenpfad zwischen dem Verbrennungsmotor und der ersten Eingangswelle geöffnet und geschlossen werden. Vorzugsweise ist die Kupplung als eine Reibschlusskupplung ausgebildet.Furthermore, the hybrid transmission has a clutch, preferably starting clutch, for coupling the first input shaft to the internal combustion engine. By the clutch, a torque path between the engine and the first input shaft can be opened and closed. Preferably, the coupling is designed as a friction clutch.
Das Hybridgetriebe weist ein Doppelzahnrad auf, welches auch als ein zweispuriges, genau zweispuriges oder mindestens zweispuriges Zahnrad bezeichnet werden kann. Das Doppelzahnrad weist einen S1-Zahnradabschnitt und einen S2-Zahnradabschnitt auf, wobei die beiden Zahnradabschnitte miteinander drehfest gekoppelt sind. Jeder der Zahnradabschnitte ist als ein Rad, vorzugsweise als ein Zahnrad, insbesondere mit einer Geradverzahnung oder Schrägverzahnung, ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass der S1-Zahnradabschnitt einen Teil der S1-Doppelgetriebestufe und der S2-Zahnradabschnitt einen Teil der S2-Getriebestufe bildet. Insbesondere bildet der jeweilige Zahnradabschnitt ein drehmomentübertragendes Rad in einer der Getriebestufen der S1-Doppelgetriebestufe oder in der S2-Getriebestufe.The hybrid transmission has a double gear, which can also be referred to as a two-lane, exactly two-lane or at least two-lane gear. The double gear has an S1 gear portion and an S2 gear portion, wherein the two gear portions are rotatably coupled together. Each of the gear portions is formed as a wheel, preferably as a gear, in particular with a straight toothing or helical toothing. It is contemplated that the S1 gear portion forms part of the S1 dual gear stage and the S2 gear portion forms part of the S2 gear stage. In particular, the respective gear portion forms a torque transmitting wheel in one of the gear stages of the S1 dual gear stage or in the S2 gear stage.
Es ist dabei eine Überlegung der Erfindung, dass durch eine geringe Anzahl von Schalteinrichtungen, in dem bevorzugten Fall von maximal oder genau drei Stellgliedern, ein insbesondere teilweise lastschaltfähiges Hybridgetriebe umgesetzt werden kann. Dies wird durch eine Getriebestruktur mit zwei Eingangswellen und einer achsparallel angeordneten Ausgangswelle umgesetzt. Beide Eingangswellen sind koaxial angeordnet und können mittels der Schalteinrichtungen miteinander verschaltet werden. Diese Konstellation ermöglicht es z. B., die Verbrennungskraftmaschine sechsgängig zu betreiben, wobei nur drei Stellglieder eingesetzt werden, insbesondere genau drei Stellglieder eingesetzt werden. Optional ist es möglich, dass beim verbrennungsmotorischen Gangwechsel die elektrische Maschine parallel betrieben wird und das Antriebsmoment stützt, sodass zuglastunterbrechungsfrei geschaltet werden kann. Entsprechend umgekehrt wird beim elektromotorischen Gangwechsel verfahren. Zudem ist ein Generatorbetrieb möglich. Das Anfahren und/oder Rückwärtsfahren erfolgt vorzugsweise elektrisch. Alternativ oder optional ergänzend kann ein Anfahren über den Verbrennungsmotor erfolgen.It is a consideration of the invention that can be implemented by a small number of switching devices, in the preferred case of maximum or exactly three actuators, in particular a partially power shift hybrid transmission. This is implemented by a transmission structure with two input shafts and an axially parallel output shaft. Both input shafts are arranged coaxially and can be interconnected by means of the switching devices. This constellation allows z. B. to operate the internal combustion engine six-speed, with only three actuators are used, in particular exactly three actuators are used. Optionally, it is possible that the electric machine is operated in parallel during internal combustion engine speed change and supports the drive torque, so that can be switched without interruption. Correspondingly, vice versa Electromotive gear change procedure. In addition, a generator operation is possible. The starting and / or reversing preferably takes place electrically. Alternatively or optionally additionally, starting can take place via the internal combustion engine.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist das Doppelzahnrad als ein Losrad auf der Ausgangswelle ausgebildet. Dadurch wird es ermöglicht, dass das Doppelzahnrad als ein Brückenglied zwischen Komponenten der ersten und der zweiten Eingangswelle angeordnet werden kann. Das Doppelzahnrad bildet damit einen Teil einer Zwischenübersetzungseinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Eingangswelle. Insbesondere brückt das Doppelzahnrad und/oder die Zwischenübersetzungseinrichtung die erste Eingangswelle, die unmittelbar mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt ist und die S1-Doppelgetriebestufe trägt mit der zweiten Eingangswelle, die unmittelbar mit dem Elektromotor gekoppelt ist und die S3-Doppelgetriebestufe trägt. Durch ein Übersetzungsverhältnis zwischen 0,5 und 2, vorzugsweise zwischen 0,67 und 1,67, werden die unterschiedlichen Drehzahlbereiche von Verbrennungsmotor und Elektromotor angepasst, so dass der Verbrennungsmotor die S3-Doppelgetriebestufe und/oder der Elektromotor die S1-Doppelgetriebestufe zur Übertragung sinnvoll nutzen kann.In a preferred embodiment of the invention, the double gear is formed as a loose wheel on the output shaft. Thereby, it is possible that the double gear can be arranged as a bridge member between components of the first and the second input shaft. The double gear thus forms part of a intermediate translation device between the first and the second input shaft. In particular, the double gear and / or the intermediate gear shifts the first input shaft, which is directly coupled to the engine and carries the S1 dual gear stage with the second input shaft, which is directly coupled to the electric motor and carries the S3 dual-gear stage. By a transmission ratio between 0.5 and 2, preferably between 0.67 and 1.67, the different speed ranges of internal combustion engine and electric motor are adjusted, so that the internal combustion engine S3 dual-gear stage and / or the electric motor S1 double gear stage for transmission makes sense can use.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung ist die S1-Schalteinrichtung auf der Ausgangswelle angeordnet. Somit kann die S1-Schalteinrichtung das Doppelzahnrad mit der Ausgangswelle drehfest setzen. Dagegen ist es bevorzugt, dass die erste und die zweite S1-Getriebestufen jeweils ein Festrad auf der ersten Eingangswelle aufweisen. Wird die S1-Schalteinrichtung zur drehfesten Kopplung mit dem Doppelzahnrad geschaltet, so ergibt sich eine getriebetechnische Verbindung zwischen der ersten Eingangswelle über die zweite S1-Getriebestufe mit der Ausgangswelle. Wird durch die S1-Schalteinrichtung das Losrad der ersten S1-Getriebestufe mit der Ausgangswelle drehfest gesetzt, so ergibt sich eine getriebetechnische Verbindung der ersten Eingangswelle über die erste S1-Getriebestufe mit der Ausgangswelle.In a preferred constructional realization, the S1-switching device is arranged on the output shaft. Thus, the S1-switching device can set the double gear with the output shaft rotation. In contrast, it is preferred that the first and second S1 gear stages each have a fixed gear on the first input shaft. If the S1-switching device is connected for the rotationally fixed coupling with the double gear, the result is a transmission-technical connection between the first input shaft via the second S1-gear stage with the output shaft. If the idler gear of the first S1 gear stage with the output shaft rotatably set by the S1 switching device, so there is a gearbox connection of the first input shaft via the first S1 gear stage with the output shaft.
In Weiterbildung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die S2-Schalteinrichtung auf der zweiten Eingangswelle angeordnet ist und ein Losrad der S2-Getriebestufe mit der zweiten Eingangswelle drehfest setzen kann, wobei das Losrad mit dem S2-Zahnradabschnitt des Doppelzahnrads kämmt. In der einen Schaltstellung werden somit die erste und zweite Eingangswelle drehfest miteinander gesetzt, in der anderen Schaltstellung wird das Losrad drehfest mit der zweiten Eingangswelle gesetzt, sodass ein Momentenweg über das Doppelzahnrad gebildet ist. In dieser zweiten Schaltstellung sind Komponenten der ersten und der zweiten Eingangswelle über das Doppelzahnrad miteinander getriebetechnisch verbunden.In a further development of the invention, it is preferred that the S2-switching device is arranged on the second input shaft and can set a loose wheel of the S2 gear stage with the second input shaft rotationally fixed, wherein the idler gear meshes with the S2 gear portion of the double gear. In the one switching position thus the first and second input shaft are rotatably set together, in the other switching position, the idler gear is rotatably set with the second input shaft, so that a torque path is formed on the double gear. In this second switching position components of the first and the second input shaft via the double gear are connected to each other by transmission technology.
In Weiterbildung der Erfindung ist die S3-Schalteinrichtung auf der Ausgangswelle angeordnet und kann wahlweise ein Losrad der ersten S3-Getriebestufe oder ein Losrad der zweiten S3-Getriebestufe mit der Ausgangswelle drehfest setzen. Die erste und die zweite S3-Getriebestufe weisen jeweils ein Festrad auf der zweiten Eingangswelle auf. Somit kann in der ersten Schaltstellung eine getriebetechnische Verbindung über die erste S3-Getriebestufe und in der zweiten Schaltstellung über die zweite S3-Getriebestufe umgesetzt werden.In a further development of the invention, the S3-switching device is arranged on the output shaft and can selectively set a loose wheel of the first S3 gear stage or a loose wheel of the second S3 gear stage with the output shaft rotation. The first and second S3 gear stages each have a fixed gear on the second input shaft. Thus, in the first shift position, a transmission connection can be implemented via the first S3 gear stage and in the second shift position via the second S3 gear stage.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Schalteinrichtungen, insbesondere die S1-Schalteinrichtung, die S2-Schalteinrichtung und/oder die S3-Schalteinrichtung, als ausschließlich formschlüssige Schalteinrichtung ausgebildet. Insbesondere sind diese als unsynchronisierende oder unsynchronisierte Schalteinrichtung realisiert. Beispielsweise sind diese als Schiebemuffeneinrichtung ausgebildet. Nachdem das Hybridgetriebe über die Ankopplung von zwei Motoren, nämlich der Verbrennungskraftmaschine und dem Elektromotor, verfügt, kann jeder Schaltvorgang der Schalteinrichtungen durch die Motoren so gestützt werden, dass zunächst eine Drehzahlanpassung erfolgt und nachfolgend ohne Synchronisierungseinrichtungen in den Schalteinrichtungen der Schaltvorgang durchgesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass das Hybridgetriebe zumindest bei einigen Schaltvorgängen lastschaltfähig und/oder zugkraftunterbrechungsfrei schaltbar ist.In a preferred embodiment of the invention, the switching devices, in particular the S1-switching device, the S2-switching device and / or the S3-switching device, are designed as exclusively positive-locking switching device. In particular, these are realized as unsynchronizing or unsynchronized switching device. For example, these are designed as a sliding sleeve device. After the hybrid transmission has the coupling of two engines, namely the internal combustion engine and the electric motor, each switching operation of the switching devices can be supported by the motors so that initially takes place a speed adjustment and subsequently without synchronization devices in the switching devices, the switching operation can be enforced. Another advantage of this embodiment is that the hybrid transmission is shiftable and / or zugkraftunterbrechungsfrei switchable at least during some switching operations.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Hybridgetriebe gemäß einem, einigen oder allen der nachfolgenden Betriebsarten geschaltet werden. In der Tabelle bedeutet ein ”X”, dass eine Getriebestufe eine Wirkverbindung bildet oder dass eine Verbindung geschlossen ist.In a preferred embodiment of the invention, the hybrid transmission can be switched according to one, some or all of the following modes. In the table, an "X" means that a gear stage forms an operative connection or that a connection is closed.
Diese Tabelle ist beispielhaft für ein Ausführungsbeispiel.This table is exemplary of an embodiment.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben des Hybridgetriebes, wie dies zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Es ist vorgesehen, dass im Rahmen des Verfahrens mindestens eine der Schalteinrichtungen und/oder die Kupplung geschaltet wird.Another object of the invention relates to a method for operating the hybrid transmission, as described above or according to one of the preceding claims. It is envisaged that in the context of the method at least one of the switching devices and / or the clutch is switched.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Schalten der Schalteinrichtungen unter Last. In diesem Zusammenhang ist besonders bevorzugt, dass die Schalteinrichtungen über die Ansteuerung der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Elektromotors synchronisiert werden und insbesondere keine Synchroneinrichtungen aufweisen, welche auf Reibschluss basieren.In a preferred embodiment of the invention, the switching of the switching devices takes place under load. In this context, it is particularly preferred that the switching devices are synchronized via the control of the internal combustion engine and / or the electric motor and, in particular, have no synchronization devices which are based on frictional engagement.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe, wie dies zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder zur Ausführung des Verfahrens, wie dies zuvor beschrieben wurde.Another object of the invention relates to a vehicle with the hybrid transmission, as described above or according to one of the preceding claims and / or for carrying out the method, as described above.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen: Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. Showing:
Die
Das Hybridgetriebe
Das Hybridgetriebe
Die erste Eingangswelle
Das Hybridgetriebe
Das Hybridgetriebe
Die zweite S1-Getriebestufe
Die S1-Schalteinrichtung ist auf der Ausgangswelle
Das Doppelzahnrad
In dem S2-Abschnitt sind eine S2-Getriebestufe
Der S3-Abschnitt weist eine S3-Doppelgetriebestufe
Die zweite S3-Getriebestufe
In einer Schaltstellung E der S3-Schalteinrichtung ist das Losrad
Anhand der nachfolgenden Figuren werden die unterschiedlichen Betriebszustände des Hybridgetriebes
Gang 1
In der
Gang 2
In der
Gang 3
In der
Gang (3)/Alternative für Gang 3Gear (3) / alternative for
In der
Gang 4
In der
Gang (4)/Alternative für Gang 4Gear (4) / alternative for
In der
Gang 5
In der
Gang 6
Die
In den bisher beschriebenen Betriebszuständen kann das Fahrzeug
Betriebszustand 1/EM
In der
Betriebszustand 2/EM
In der
Betriebszustand ROperating status R
In der
Betriebszustand Generator GOperating status generator G
In der
Wie dargestellt, ist durch die Getriebestruktur ein sechsgängiges Fahren mit eingekoppelter Verbrennungskraftmaschine möglich, sodass eine komfortable Gangwahl jederzeit getroffen werden kann. Der Elektromotor
Das Hybridgetriebe
Gangabhängigkeiten: Das Hybridgetriebe
VKM Start: Durch die Splittung des Hybridgetriebes
Rückschaltung: Bei den Möglichkeiten der Rückschaltung und in Gegenrichtung der Hochschaltung kann zwischen einer Schaltung unter Last, also einer zugkraftunterbrechungsfreien Schaltung, und einer Schaltung ohne Last, also einer Schaltung mit Zugkraftunterbrechung unterschieden werden. Downshift: In the possibilities of downshifting and in the opposite direction of the upshift can be distinguished between a circuit under load, so a traction interruption-free circuit, and a circuit without load, so a circuit with traction interruption.
Die oben beschrieben Getriebestruktur des Hybridgetriebes ermöglicht nicht nur den Betrieb in mindestens 2 elektrischen Gängen als ausschließlich elektromotorische Betriebsweisen sondern auch in einer kurzen Übersetzung der EM (E1) den Parallelbetrieb in 4 VKM Gängen (V1–V4) sowie in einer langen Übersetzung der EM (E2) den Parallelbetrieb in 4 VKM Gängen (V3–V6). Die Hybridbetriebsweisen mit der kurzen Übersetzung E1 können in einer Kurzformulierung als E1V1, E1V2, E1V3, E1V4 benannt werden. Die Hybridbetriebsweisen mit der langen Übersetzung E2 können in einer Kurzformulierung als E2V3, E2V4, E2V5, E2V6 benannt werden.The above-described transmission structure of the hybrid transmission allows not only the operation in at least 2 electrical gears as exclusively electromotive modes but also in a short translation of EM (E1) the parallel operation in 4 VKM gears (V1-V4) and in a long translation of EM ( E2) parallel operation in 4 VKM gears (V3-V6). The hybrid modes of operation with the short translation E1 may be termed E1V1, E1V2, E1V3, E1V4 in shorthand. The hybrid operations with the long translation E2 can be named in a short formulation as E2V3, E2V4, E2V5, E2V6.
Für Rückschaltungen vor allem bei Change-of-Mind Events oder ad-hoc Momentenanforderung durch den Fahrer wird eine schnelle Rückschaltung erforderlich. Diese sind in E1V4 nach E1V1 und E2V6 nach E2V3 durch Öffnen und Schließen der jeweiligen Schaltelemente (EconVsh = elektrischer Gang bleibt gleich und VKM Gang wird geschaltet) abbildbar. Während dieser Schaltung kann der EM Moment abgeben. Dazu zählen auch die Schaltungen (VconEsh = VKM Gang bleibt gleich und elektrischer Gang wird geschaltet) in V3 E1 ←→ E2 sowie in V4. Während dieser beiden Schaltungen kann der VKM Moment abgeben.For downshifts, especially in the case of change-of-mind events or ad-hoc torque requests by the driver, a fast downshift is required. These are in E1V4 to E1V1 and E2V6 to E2V3 by opening and closing the respective switching elements (EconVsh = electrical gear remains the same and VKM gear is switched) can be mapped. During this circuit, the EM can deliver torque. This also includes the circuits (VconEsh = VKM gear remains the same and electric gear is switched) in V3 E1 ← → E2 and in V4. During these two circuits, the VKM can deliver torque.
Die Struktur des Hybridgetriebes
- (I) E2V6 nach E1V1: (Ia) Öffnen von Kupplung K0 und Setzen der S3-Schalteinrichtung in eine Neutralstellung (Ib) Anpassen der Drehzahl des EM (Ic) Setzen der S3-Schalteinrichtung in die Schaltstellung E (Id) Schließen der Kupplung K0 (Schaltzustand EM1V2) (Ie) Wechsel von EM1V2 in EM1V1 mittels zugkraftunterbrechungsfreien (EconVsh) Schaltens.
- (II) E2V6 nach E1V2: (IIa) Öffnen von Kupplung K0 und Setzen der S3-Schalteinrichtung in eine Neutralstellung (IIb) Anpassen der Drehzahl des EM (IIc) Setzen der S3-Schalteinrichtung in die Schaltstellung E (IId) Schließen der Kupplung K0 (Schaltzustand E1V2)
- (III) E2V5 nach E1V1 (IIIa) (Öffnen von Kupplung K0 und Setzen der S3-Schalteinrichtung in eine Neutralstellung (IIIb) Anpassen der Drehzahl des EM (IIIc) Setzen der S3-Schalteinrichtung in die Schaltstellung E (IIId) Schließen der Kupplung K0 (Schaltzustand E1V1)
- (IV) E2V5 nach E1V2 (IVa) Öffnen von Kupplung K0 und Setzen der S3-Schalteinrichtung in eine Neutralstellung (IVb) Anpassen der Drehzahl des EM (IVc) Setzen der S3-Schalteinrichtung in die Schaltstellung E (IVd) Schließen der Kupplung K0 (Schaltzustand E1V1) (IVe) Wechsel von E1V1 in E1V2 mittels zugkraftunterbrechungsfreien (EconVsh) Schaltens.
- Alternativ (IVa) Öffnen von Kupplung K0 und Setzen der S3-Schalteinrichtung in eine Neutralstellung (IVb) Umschalten der S2-Schalteinrichtung von C nach D (IVc) Anpassen der Drehzahl des EM (zeitgleich, vor oder nach IVb) (IVd) Setzen der S3-Schalteinrichtung in die Schaltstellung E (IVd) Schließen der Kupplung K0 (Schaltzustand E1V2)
- (V) E2V4 nach E1V2 (Va) VconEsh (constante Übersetzungsstufe für den VKM, Shift bei der Übersetzungsstufe bei dem EM) ohne Zugkraftunterbrechung von E2V4 nach E1V4 (Vb) Öffnen der S1-Schalteinrichtung (Vc) Setzen der S2-Schalteinrichtung auf die Position D (optional mit Öffnen und Schließen der Kupplung K0)
- (VI) E2V4 nach E1V1 (VIa) VconEsh (constante Übersetzungsstufe für den VKM, Shift bei der Übersetzungsstufe bei dem EM) ohne Zugkraftunterbrechung von E2V4 nach E1V4 (VIb) Öffnen der S1-Schalteinrichtung (VIc) Setzen der S2-Schalteinrichtung auf die Position C (optional mit Öffnen und Schließen der Kupplung K0)
- (VII) E2V3 nach E1V2 (VIIa) VconEsh (constante Übersetzungsstufe für den VKM, Shift bei der Übersetzungsstufe bei dem EM) ohne Zugkraftunterbrechung von E2V3 nach E1V3 (VIIb) Öffnen der S1-Schalteinrichtung (VIIc) Setzen der S2-Schalteinrichtung auf die Position D (optional mit Öffnen und Schließen der Kupplung K0)
- (VIII) E2V3 nach E1V1 (VIIIa) VconEsh (constante Übersetzungsstufe für den VKM, Shift bei der Übersetzungsstufe bei dem EM) ohne Zugkraftunterbrechung von E2V3 nach E1V3 (VIIIb) Öffnen der S1-Schalteinrichtung (VIIIc) Setzen der S2-Schalteinrichtung auf die Position C (optional mit Öffnen und Schließen der Kupplung K0)
- (I) E2V6 to E1V1: (Ia) Opening clutch K0 and setting the S3 shift to a neutral position (Ib) Adjusting the speed of the EM (Ic) Setting the S3 shift to the shift position E (Id) Closing the clutch K0 (Switching state EM1V2) (Ie) Switching from EM1V2 to EM1V1 by means of traction interruption free (EconVsh) switching.
- (II) E2V6 to E1V2: (IIa) Opening clutch K0 and setting the S3 shift to a neutral position (IIb) Adjusting the speed of the EM (IIc) Setting the S3 shift to the E position (IId) Closing the clutch K0 (Switching state E1V2)
- (III) E2V5 to E1V1 (IIIa) (Opening clutch K0 and setting the S3 shift to neutral (IIIb) Adjusting the speed of the EM (IIIc) Setting the S3 shift to the E position (IIId) Closing the K0 clutch (Switching state E1V1)
- (IV) E2V5 to E1V2 (IVa) Opening clutch K0 and setting the S3 shift to a neutral position (IVb) Adjusting the speed of the EM (IVc) Setting the S3 shift to the shift position E (IVd) Closing the clutch K0 ( Switching state E1V1) (IVe) Change from E1V1 to E1V2 by means of traction interruption-free (EconVsh) switching.
- Alternatively (IVa) opening of clutch K0 and setting of S3 shift device to a neutral position (IVb) switching of S2 shift device from C to D (IVc) adjusting the speed of EM (at the same time, before or after IVb) (IVd) setting the S3 switching device in switching position E (IVd) Closing of coupling K0 (switching state E1V2)
- (V) E2V4 to E1V2 (Va) VconEsh (constant gear stage for the VKM, shift in the gear ratio stage in the EM) without interruption of traction from E2V4 to E1V4 (Vb) Opening the S1 gearshift (Vc) Setting the S2 gearshift to the position D (optional with opening and closing of coupling K0)
- (VI) E2V4 to E1V1 (VIa) VconEsh (constant gear stage for the VKM, shift at the gear stage in the EM) without interruption of traction from E2V4 to E1V4 (VIb) Opening the S1 gearshift (VIc) Setting the S2 shift device to position C (optional with opening and closing of clutch K0)
- (VII) E2V3 to E1V2 (VIIa) VconEsh (constant gear stage for the VKM, shift at the gear stage in the EM) without power interruption from E2V3 to E1V3 (VIIb) Opening the S1 switch (VIIc) Setting the S2 switch to the position D (optional with opening and closing of coupling K0)
- (VIII) E2V3 to E1V1 (VIIIa) VconEsh (constant gear stage for the VKM, shift in the gear ratio stage in the EM) without interruption of traction from E2V3 to E1V3 (VIIIb) Opening the S1 gearshift (VIIIc) Set the S2 gearshift to the position C (optional with opening and closing of coupling K0)
In der
Der Elektromotor EM/4 kann somit koaxial gemäß der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Hybridgetriebehybrid transmission
- 33
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 44
- Elektromotorelectric motor
- 55
- Räderbikes
- 66
- Differentialeinrichtungdifferential device
- 77
- erste Eingangswellefirst input shaft
- 88th
- zweite Eingangswellesecond input shaft
- 99
- Ausgangswelleoutput shaft
- 1010
- DoppelgetriebestufeDouble gear stage
- 1111
- erste S1-Getriebestufefirst S1 gear stage
- 11.111.1
- Festradfixed gear
- 11.211.2
- LosradLosrad
- 1212
- zweite S1-Getriebestufesecond S1 gear stage
- 12.112.1
- Festradfixed gear
- 12.212.2
- Zahnradabschnittgear portion
- 1313
- Doppelzahnraddouble gear
- 1414
- S2-GetriebestufeS2-gear stage
- 14.114.1
- LosradLosrad
- 14.214.2
- Zahnradabschnittgear portion
- 1515
- DoppelgetriebestufeDouble gear stage
- 1616
- erste S3-Getriebestufefirst S3 gear stage
- 16.116.1
- Festradfixed gear
- 16.216.2
- LosradLosrad
- 1717
- zweite S3-Getriebestufesecond S3 gear stage
- 17.117.1
- Festradfixed gear
- 17.217.2
- LosradLosrad
- AA
- Schaltzustandswitching status
- BB
- Schaltzustandswitching status
- CC
- Schaltzustandswitching status
- DD
- Schaltzustandswitching status
- Ee
- Schaltzustandswitching status
- FF
- Schaltzustandswitching status
- S1S1
- Schalteinrichtungswitching device
- S2S2
- Schalteinrichtungswitching device
- S3S3
- Schalteinrichtungswitching device
- M1M1
- erster Momentenpfadfirst moment path
- M2M2
- zweiter Momentenpfadsecond moment path
Claims (9)
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