DE102017128056A1 - Hybrid powertrain - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang (1), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:- eine Verbrennungskraftmaschine (2) mit einer Antriebswelle (3) zur Abgabe eines Drehmoments;- einen Generator (4) mit einer Generatorwelle (5) zur Umwandlung eines Drehmoments in elektrische Energie;- eine elektrische Maschine (6) mit einer Rotorwelle (7) zur Abgabe eines Drehmoments;- ein Umschlingungsgetriebe (8), welches dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment der Antriebswelle (3) kontinuierlich veränderbar zu übersetzen;- einen Abtrieb (28) als Verbraucher eines von der Verbrennungskraftmaschine (2) und/oder der elektrischen Maschine (6) eingegebenen Drehmoments; und- eine Drehmomentkupplung (9) zum Zuschalten und Abschalten einer Drehmomentübertragung auf den Abtrieb (28). Der Hybrid-Antriebsstrang (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsgetriebe (8) drehmomentfest mit der Antriebswelle (3) verbunden ist, sodass ein Drehmoment kontinuierlich veränderbar übersetzend auf die oder von der Generatorwelle (5) übertragbar ist.Mit dem hier vorgeschlagenen Hybrid-Antriebsstrang ist eine effiziente Gestaltung und eine bauraumoptimale Umsetzung eines Voll-Hybrids ermöglicht.The invention relates to a hybrid drive train (1) comprising at least the following components: - an internal combustion engine (2) with a drive shaft (3) for outputting a torque, - a generator (4) with a generator shaft (5) for converting a torque electric power, an electric machine (6) having a rotor shaft (7) for outputting a torque, a belt-type transmission (8) which is adapted to continuously variably translate a torque of the drive shaft (3), an output ( 28) as a consumer of a of the internal combustion engine (2) and / or the electric machine (6) input torque; and - a torque clutch (9) for connecting and disconnecting a torque transmission to the output (28). The hybrid drive train (1) is characterized in particular by the fact that the belt transmission (8) is connected torque-tight to the drive shaft (3) so that a torque can be transmitted continuously variable to or from the generator shaft (5) proposed hybrid powertrain is an efficient design and a space-optimal implementation of a full hybrid allows.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang, bevorzugt für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Hybrid-Antriebsstrang.The invention relates to a hybrid powertrain, preferably for a motor vehicle, as well as a motor vehicle with such a hybrid powertrain.

Aus dem Stand der Technik sind Hybrid-Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchen eine Verbrennungskraftmaschine, meist ein Otto-Motor oder DieselMotor, und eine elektrische Maschine vorgesehen sind, wobei die elektrische Maschine über dessen Abtrieb, in der Regel zwei Antriebsrädern, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs eingerichtet ist. Die elektrische Maschine ist dabei parallel oder in Reihe geschaltet. Bei einem Voll-Hybrid, auch als PHEV-Hybrid bezeichnet, ist eine elektrische Maschine zum eigenständigen Antrieb des Kraftfahrzeugs eingerichtet. Zudem ist eine Verbrennungskraftmaschine zusammen mit einem Generator dazu eingerichtet, elektrische Energie zu erzeugen, mittels welcher ein Akkumulator beladbar ist. Einige dieser Voll-Hybride sind dazu eingerichtet, dass die Verbrennungskraftmaschine und/oder der Generator zumindest zur Steigerung des Drehmoments der elektrischen Maschine, beispielsweise zum sogenannten Boosten, an den Abtrieb abzugeben. Zudem ist bekannt, dass ein Umschlingungsgetriebe, beispielsweise ein sogenannter CVT (engl.: continuous variable transmission), als Variator für eine kontinuierlich veränderbare Übersetzung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Abtrieb eingesetzt wird. Dadurch ist es möglich, die Verbrennungskraftmaschine stets am optimalen Lastpunkt zu betreiben.Hybrid drive trains for motor vehicles are known from the prior art, in which an internal combustion engine, usually a gasoline engine or diesel engine, and an electric machine are provided, the electric machine via its output, usually two drive wheels, for driving the Motor vehicle is set up. The electric machine is connected in parallel or in series. In a full hybrid, also referred to as PHEV hybrid, an electric machine for autonomous drive of the motor vehicle is set up. In addition, an internal combustion engine together with a generator is adapted to generate electrical energy by means of which an accumulator can be loaded. Some of these full hybrids are set up to deliver the internal combustion engine and / or the generator to the output at least to increase the torque of the electric machine, for example for boosting. In addition, it is known that a belt transmission, for example a so-called CVT (English: Continuous Variable Transmission), is used as a variator for a continuously variable ratio between the internal combustion engine and the output. This makes it possible to operate the internal combustion engine always at the optimal load point.

Im Stand der Technik ist zumindest der Generator in Verlängerung zur Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Der Generator ist mit dem Verbrenner über eine direkte Verbindung oder über eine einzige Zahnradstufe angekoppelt.In the prior art, at least the generator is arranged in extension to the internal combustion engine. The generator is coupled to the combustor via a direct connection or via a single gear stage.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.On this basis, the present invention has the object, at least partially overcome the known from the prior art disadvantages. The features of the invention will become apparent from the independent claims, to which advantageous embodiments are indicated in the dependent claims. The features of the claims may be combined in any technically meaningful manner, and to this end, the explanations of the following description and features of the figures may be used, which include additional embodiments of the invention.

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:

  • - eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Antriebswelle zur Abgabe eines Drehmoments;
  • - einen Generator mit einer Generatorwelle zur Umwandlung eines Drehmoments in elektrische Energie;
  • - eine elektrische Maschine mit einer Rotorwelle zur Abgabe eines Drehmoments;
  • - ein Umschlingungsgetriebe, welches dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment der Antriebswelle kontinuierlich veränderbar zu übersetzen;
  • - einen Abtrieb als Verbraucher eines von der Verbrennungskraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine eingegebenen Drehmoments; und
  • - eine Drehmomentkupplung zum Zuschalten und Abschalten einer Drehmomentübertragung auf den Abtrieb.
The invention relates to a hybrid powertrain, comprising at least the following components:
  • an internal combustion engine having a drive shaft for outputting a torque;
  • a generator having a generator shaft for converting a torque into electrical energy;
  • - An electric machine with a rotor shaft for delivering a torque;
  • - A belt transmission, which is adapted to translate a torque of the drive shaft continuously variable;
  • an output as a load of a torque input by the internal combustion engine and / or the electric machine; and
  • - A torque clutch for connecting and disconnecting a torque transmission to the output.

Der Hybrid-Antriebsstrang ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsgetriebe drehmomentfest mit der Antriebswelle verbunden ist, sodass ein Drehmoment kontinuierlich veränderbar übersetzend auf die oder von der Generatorwelle übertragbar ist.The hybrid drive train is primarily characterized in that the belt transmission is torque-tight connected to the drive shaft, so that a torque continuously variable translatable to or from the generator shaft is transferable.

Der Hybrid-Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, die vorhandene Energie unter der Vorgabe eines möglichst geringen Kohlenstoffdioxidausstoßes der Verbrennungskraftmaschine über einen möglichst langen Zeitraum anzutreiben. Dazu ist meist ein vergleichsweise großer Akkumulator vorgesehen, welcher elektrische Energie speichert. Der Akkumulator soll möglichst von einer externen Energiequelle, als sogenannter Plug-In-Hybrid, „aus der Steckdose“ aufgeladen werden. Von diesem rein elektrischen Betrieb (Schaltzustand 1: elektrische Maschine ist einziger Antrieb) verspricht man sich einen insgesamt unter Einbeziehung effizienterer (elektrischer) Energieerzeuger, wie konventionelle Großkraftwerke und Erzeuger sogenannter erneuerbarer (elektrischer) Energie, verringerten Kohlenstoffdioxidausstoß und verringerten Ausstoß von gesundheitsgefährdenden Stoffen, wie beispielsweise Stickoxide und Feinstaub, im direkten Umfeld von großen Menschenansammlungen. Erst bei einem niedrigen Ladezustand des Akkumulators oder auch bei einem für die Verbrennungskraftmaschine lastoptimalen Betriebszustand (Überlandfahrt mit gleichbleibender Fahrgeschwindigkeit) soll die Verbrennungskraftmaschine in Betrieb genommen werden (Schaltzustand 2: Verbrennungskraftmaschine als Antrieb ohne elektrische Maschine). Alternativ wird die Verbrennungskraftmaschine bei einer gleichbleibenden Last unterstützend zugeschaltet (Schaltzustand 3: elektrische Maschine und Verbrennungskraftmaschine bilden Antrieb). Gemäß einem weiteren Aspekt wird zum Erreichen eines hohen Drehmoments allein die Verbrennungskraftmaschine (entspricht Schaltzustand 3) oder wird allein der Generator (Schaltzustand 4a: rein elektrisches Boosten oder rein elektrisches Fahren) oder werden der Generator und die Verbrennungskraftmaschine (Schaltzustand 4b: Gesamtsystem-Boosten oder Gesamtsystem-Fahren) zum Boosten der Drehmomentabgabe oder zum längerzeitigen Anheben der Drehmomentabgabe der elektrischen Maschine zugeschaltet. Weiterhin soll bei einem niedrigen Ladezustand des Akkumulators mittels der Verbrennungskraftmaschine und dem Generator vorsorglich oder zum direkten Verbrauch elektrische Energie erzeugt werden. Dabei wird in einem Fall (Schaltzustand 5a: Aufladen ohne Antriebsleistung) weiterhin der Abtrieb allein von der elektrischen Maschine angetrieben oder der Abtrieb nimmt kein Drehmoment auf. In einem anderen Fall wird dabei zusätzlich ein Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine an den Abtrieb abgegeben (Schaltzustand 5b: Aufladen mit Antriebsleistung).The hybrid powertrain is adapted to drive the existing energy under the specification of the lowest possible carbon dioxide emissions of the internal combustion engine over as long a period as possible. For this purpose, a comparatively large accumulator is usually provided which stores electrical energy. The accumulator should be charged as possible from an external power source, as a so-called plug-in hybrid, "from the outlet". From this purely electrical operation (switching state 1 : Electric machine is the only drive) one promises a total involving more efficient (electric) energy producers, such as conventional large power plants and producers of so-called renewable (electrical) energy, reduced carbon dioxide emissions and reduced emissions of hazardous substances, such as nitrogen oxides and particulate matter in the immediate vicinity of large crowds. Only at a low state of charge of the accumulator or even at a super-optimal for the internal combustion engine operating state (overland travel with constant speed), the internal combustion engine to be put into operation (switching state 2 : Internal combustion engine as drive without electric machine). Alternatively, the internal combustion engine is switched on support at a constant load (switching state 3 : electric machine and internal combustion engine make drive). According to another aspect, to achieve a high torque alone, the internal combustion engine (corresponds to switching state 3 ) or will only the generator (switching state 4a : purely electric boosting or purely electric driving) or are the generator and the internal combustion engine (switching state 4b Total System Boost or Full System Travel) to boost the torque output or increase the torque output of the electric machine for a longer time. Furthermore, in a low state of charge of the accumulator by means of the internal combustion engine and the generator as a precaution or for direct consumption electrical energy to be generated. In this case, in one case (switching state 5a : Charging without drive power) continue the output driven solely by the electric machine or the output takes up no torque. In another case, a torque is additionally delivered from the internal combustion engine to the output (switching state 5b : Charging with drive power).

Die Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt ein Kolbenmotor mit einer Kurbelwelle als Antriebswelle. Die Antriebswelle umfasst bevorzugt zumindest einen Drehmomentdämpfer, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad und/oder ein Fliehkraftpendel, um die Drehmomentabgabe überlagernde Drehmomentschwingungen mit hohem Wirkungsgrad von dem übrigen Antriebsstrang zu entkoppeln. Ein solcher Drehmomentdämpfer ist bevorzugt im Drehmomentfluss vor dem Umschlingungsgetriebe angeordnet.The internal combustion engine is preferably a piston engine with a crankshaft as drive shaft. The drive shaft preferably comprises at least one torque damper, for example a dual-mass flywheel and / or a centrifugal pendulum, in order to decouple the torque output overlying torque oscillations with high efficiency from the remaining drive train. Such a torque damper is preferably arranged in the torque flow before the belt transmission.

Der Generator ist, wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, zur Aufnahme eines Drehmoments über seine Generatorwelle und Umwandlung in elektrische Energie eingerichtet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Generator gemäß Schaltzustand 4b über seine Generatorwelle mit dem Abtrieb drehmomentübertragend verbindbar, sodass die Trägheitsenergie des Abtriebs beziehungsweise eines fahrenden Kraftfahrzeugs beim Entschleunigen in elektrische Energie umgewandelt und in einen Akkumulator eingespeist wird (Schaltzustand 6: Rekuperation). Dabei ist bevorzugt die Verbrennungskraftmaschine vom Abtrieb abgekoppelt. Alternativ oder zusätzlich ist der Generator über einen Inverter direkt mit der elektrischen Maschine elektrisch verbunden, sodass am Generator erzeugte elektrische Energie direkt zur Nutzung in der elektrischen Maschine bereitgestellt ist.The generator is, as is apparent from the above description, adapted to receive a torque via its generator shaft and conversion into electrical energy. In a preferred embodiment, the generator is in accordance with the switching state 4b connected via its generator shaft with the output torque transmitting, so that the inertia energy of the output or a moving motor vehicle when decelerating converted into electrical energy and fed into an accumulator (switching state 6 : Recuperation). In this case, the internal combustion engine is preferably decoupled from the output. Alternatively or additionally, the generator is electrically connected via an inverter directly to the electric machine, so that electrical energy generated at the generator is provided directly for use in the electrical machine.

Die elektrische Maschine ist zur Abgabe eines möglichst hohen Drehmoments unter einem möglichst effizienten Verbrauch optimiert. Bei einer drehmomentstarken elektrischen Maschine ist die Rotorwelle ohne Trennkupplung dauerhaft mit dem Abtrieb verbunden. Die elektrische Maschine ist dann derart beschaltet, dass sie bei jeder Leistungsabnahme am Abtrieb ein Drehmoment abgibt. Bei einer im Vergleich zu der elektrischen Maschine drehmomentstarken Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt zwischen der Rotorwelle und dem Abtrieb eine zusätzliche Trennkupplung oder ein Freilauf vorgesehen.The electric machine is optimized to deliver the highest possible torque under the most efficient possible consumption. In a high-torque electric machine, the rotor shaft without disconnect clutch is permanently connected to the output. The electric machine is then connected in such a way that it delivers a torque at the output at each power take-off. In a high-torque internal combustion engine compared to the electric machine, an additional separating clutch or a freewheel is preferably provided between the rotor shaft and the output.

In dem hier vorgeschlagenen Hybrid-Antriebsstrang ist der Generator nicht mit dem Drehmoment und der Drehzahl der Antriebswelle angetrieben, sondern das Umschlingungsgetriebe ist in den Drehmomentfluss zwischengeschaltet. Dadurch ist das Drehmoment und/oder die Drehzahl an der Generatorwelle oder umgekehrt bei einem Anlassen mittels des (Starter-) Generators an der Antriebswelle optimierbar. Weiterhin ist die Generatorwelle direkt an den Abtrieb anschließbar, sodass in diesem Drehmomentfluss (beispielsweise Schaltzustand 4b) zum Boosten oder (Schaltzustand 6) zur Rekuperation kein Wirkungsgradverlust an der Generatorwelle auftritt. Der Wirkungsgradverlust gegenüber einer konventionellen Anordnung mit direkter, also übersetzungsfreier, Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Generator ist in der Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Generator über eine Anpassung der Drehzahlen und des Drehmoments ausgleichbar. Zudem tritt dieser Wirkungsgradverlust zumindest zu einem gewissen Teil in einer konventionellen Anordnung ohnehin auf, weil dort das Umschlingungsgetriebe mit der Antriebswelle verbunden ist, wenn ein Drehmoment abgegeben oder (zum Anlassen) aufgenommen werden soll. Bei getrennter Drehmomentübertragung von der Verbrennungskraftmaschine auf den Abtrieb läuft das Umschlingungsgetriebe zwar gemäß vorbekannten Lösungen lastfrei, aber es bleiben Trägheitseffekte, Schmiermittelpumpenverluste und Reibungsverluste.In the hybrid drive train proposed here, the generator is not driven by the torque and the rotational speed of the drive shaft, but the belt transmission is interposed in the torque flow. As a result, the torque and / or the rotational speed on the generator shaft or, conversely, during starting by means of the (starter) generator on the drive shaft can be optimized. Furthermore, the generator shaft can be connected directly to the output, so that in this torque flux (for example, switching state 4b ) for boosting or (switching state 6 ) no loss of efficiency occurs at the generator shaft for recuperation. The loss of efficiency compared to a conventional arrangement with direct, so translation-free, connection between the internal combustion engine and the generator can be compensated in the torque transmission between the internal combustion engine and the generator via an adjustment of the speeds and the torque. In addition, this loss of efficiency occurs at least to some extent in a conventional arrangement anyway, because there the belt drive is connected to the drive shaft when a torque is delivered or (to start) to be included. In the case of separate torque transmission from the internal combustion engine to the output, although the belt drive runs free of load according to previously known solutions, inertial effects, lubricant pump losses and friction losses remain.

Das Umschlingungsgetriebe ist eingerichtet, ein Drehmoment der Antriebswelle der Verbrennungskraftmaschine stets mit der gewünschten Drehzahl an den Abtrieb abzugeben. Dabei ist die Übersetzung kontinuierlich und bevorzugt ohne ein zusätzliches Schaltgetriebe einstellbar. Zudem ist über das Umschlingungsgetriebe ein Drehmoment des Abtriebs und/oder der Generatorwelle stets mit der gewünschten Drehzahl an die Verbrennungskraftmaschine abgebbar.The belt transmission is set up to always deliver a torque of the drive shaft of the internal combustion engine at the desired speed to the output. The translation is continuous and preferably adjustable without an additional gearbox. In addition, a torque of the output and / or the generator shaft can always be delivered to the internal combustion engine at the desired speed via the belt drive.

Hier ist nun vorgeschlagen, dass zwischen dem Umschlingungsgetriebe und der Antriebswelle keine Trennkupplung vorgesehen ist. Die Antriebswelle und das Umschlingungsgetriebe sind also untrennbar miteinander drehmomentübertragend verbunden. Damit wird vermieden, dass hier eine aufwendige Reibkupplung eingesetzt werden muss, weil bei den vorbekannten Lösungen die Drehzahlen der Antriebswelle und der Eingangswelle des Umschlingungsgetriebes unterschiedlich sind. Der Einsatz einer einfachen Trennkupplung, welche allein schlupffrei, also ohne Relativdrehzahl, schaltbar ist, ist an dieser Stelle ausgeschlossen oder mit aufwendiger zusätzlichen Regelungselementen verbunden.Here it is now proposed that no separating clutch is provided between the belt transmission and the drive shaft. The drive shaft and the belt transmission are thus inseparably connected with each other to transmit torque. This avoids that a complex friction clutch must be used here, because in the previously known solutions, the rotational speeds of the drive shaft and the input shaft of the belt drive are different. The use of a simple disconnect clutch, which alone without slip, ie without relative speed, is switchable is on excluded from this point or associated with complex additional control elements.

Insgesamt ist somit im Vergleich zu einer konventionellen Anordnung für viele Schaltzustände ein erhöhter oder zumindest gleicher Wirkungsgrad erreichbar, bevorzugt für den größeren Anteil der Betriebszustände.Overall, therefore, an increased or at least the same efficiency can be achieved in comparison to a conventional arrangement for many switching states, preferably for the larger proportion of operating states.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist die Drehmomentkupplung zwischen Generatorwelle und Abtrieb und/oder zwischen Umschlingungsgetriebe und Generatorwelle angeordnet, und bevorzugt die Drehmomentkupplung nur bei gleicher Drehzahl der trennbaren Getriebewellen schließbar ist.According to an advantageous embodiment of the hybrid powertrain, the torque coupling between the generator shaft and output and / or between belt and generator shaft is arranged, and preferably the torque clutch is closable only at the same speed of the separable transmission shafts.

Im Teilstrang aus Verbrennungskraftmaschine und Generator ist die Drehmomentkupplung, bevorzugt als einzige Trennmöglichkeit, angeordnet. Mittels dieser Drehmomentkupplung sind zumindest zwei der oben genannten Schaltzustände 1 bis 6 einstellbar. Für einige Anwendungsfälle ist es ausreichend, dass die Drehmomentkupplung nur eine einzige Trennkupplung umfasst, beispielsweise um den Teilstrang aus Verbrennungskraftmaschine und Generator vom Abtrieb zu trennen oder um allein den Generator oder allein die Verbrennungskraftmaschine vom Abtrieb zu trennen, wobei dann die jeweils andere Komponente des Teilstrangs dauerhaft verbunden ist. Bevorzugt umfasst die Drehmomentkupplung mehrere Trennkupplungen.In the sub-strand of internal combustion engine and generator, the torque coupling, preferably as the only way to disconnect, arranged. By means of this torque coupling are at least two of the above-mentioned switching states 1 to 6 adjustable. For some applications, it is sufficient that the torque clutch includes only a single clutch, for example, to separate the sub-strand of the internal combustion engine and generator from the output or to separate only the generator or only the internal combustion engine from the output, in which case the other component of the sub-string permanently connected. Preferably, the torque coupling comprises a plurality of separating clutches.

Infolge eines Anordnens der Drehmomentkupplung zwischen Generatorwelle und Abtrieb ist ein rein elektrischer Antrieb (Schaltzustand 1) ermöglicht und, beispielsweise zugleich, ein Aufladen des Akkumulators oder direktes Versorgen der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie durch Antreiben der Generatorwelle mittels der Antriebswelle der Verbrennungskraftmaschine (Schaltzustand 5a).As a result of arranging the torque coupling between the generator shaft and output is a purely electric drive (switching state 1 ) and, for example, at the same time, charging the battery or directly supplying the electric machine with electrical energy by driving the generator shaft by means of the drive shaft of the internal combustion engine (switching state 5a ).

Infolge eines Anordnens der Drehmomentkupplung zwischen dem Umschlingungsgetriebe, welches dauerhaft drehmomentübertragend mit der Antriebswelle verbunden ist, und der Generatorwelle, ist ein rein elektrisches Boosten ermöglicht (Schaltzustand 4a).As a result of arranging the torque coupling between the belt transmission, which is permanently connected with the drive shaft to transmit torque, and the generator shaft, a purely electrical boosting is possible (switching state 4a ).

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Drehmomentkupplung eine Mehrzahl von Trennkupplungen. Allerdings ist gemäß dieser Ausführungsform die Drehmomentkupplung nur an einem einzigen Ort im Drehmomentübertragungsstrang angeordnet, beispielsweise mit einer gemeinsamen Betätigungseinrichtung und/oder einer koaxialen Hohlwellenführung.According to an advantageous embodiment, the torque coupling comprises a plurality of separating clutches. However, according to this embodiment, the torque coupling is arranged only at a single location in the torque transmission line, for example with a common actuator and / or a coaxial hollow shaft guide.

Ganz besonders bevorzugt ist die Drehmomentkupplung oder zumindest eine der Trennkupplungen als nur ohne Relativdrehzahl schaltbare Trennkupplung ausgeführt. Beispielsweise ist die Trennkupplung als Klauenkupplung ausgeführt. Gan besonders bevorzugt ist die Trennkupplung als eine sogenannte Wedge Clutch mit einem Nabenkonus und einem (abgerundet) polygonen Mitnehmerkonus, bevorzugt mit einem als Festkörperfeder ausgeführten korrespondierenden Aufnahmekonus ausgeführt. Bei einer solchen Wedge Clutch sind Relativdrehzahlen von 20 bis 30 U/min [Umdrehungen pro Minute] schaltbar, weil der Eingriff nicht rein formschlüssig, sondern kraftschlüssig gebildet ist. Die Drehzahl des Generators ist frei einregelbar und die Drehzahl der Ausgangswelle des Umschlingungsgetriebes ebenfalls. Dadurch ist die Relativdrehzahl auf null regelbar oder zumindest ausreichend nah an Null heranführbar, sodass ein Schalten einer solchen Trennkupplung in (nahezu) jedem Zustand möglich ist. Eine Trennkupplung, bei welcher ein Schlupf bei großen Relativdrehzahlen zulässig ist, ist daher nicht notwendig.Most preferably, the torque coupling or at least one of the separating clutches is designed as only without a relative speed switchable separating clutch. For example, the separating clutch is designed as a dog clutch. Gan particularly preferred is the separating clutch designed as a so-called wedge clutch with a hub cone and a (rounded) polygonal driving cone, preferably with a designed as a solid-state spring corresponding receiving cone. In such a wedge clutch relative speeds of 20 to 30 rev / min [revolutions per minute] are switchable, because the engagement is not purely positive, but frictionally formed. The speed of the generator is freely adjustable and the speed of the output shaft of the belt drive also. As a result, the relative speed can be adjusted to zero or at least sufficiently close to zero, so that switching of such a disconnect clutch in (almost) any state is possible. A separating clutch, in which a slip is allowed at high relative speeds, is therefore not necessary.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs umfasst die Drehmomentkupplung zwei Trennkupplungen, wobei mittels der zwei Trennkupplungen zumindest die folgenden Schaltzustände zur Drehmomentübertragung einstellbar sind:

  • - die Antriebswelle ist mit dem Abtrieb verbunden;
  • - die Generatorwelle ist mit dem Abtrieb verbunden;
  • - allein die Rotorwelle ist mit dem Abtrieb verbunden; und
  • - die Antriebswelle ist allein mit der Generatorwelle verbunden.
According to an advantageous embodiment of the hybrid powertrain, the torque clutch comprises two disconnect clutches, wherein at least the following switching states for torque transmission can be set by means of the two disconnect clutches:
  • - The drive shaft is connected to the output;
  • - The generator shaft is connected to the output;
  • - Only the rotor shaft is connected to the output; and
  • - The drive shaft is connected solely to the generator shaft.

In dem Teilstrang der Verbrennungskraftmaschine und des Generators ist keine weitere Trennkupplung vorgesehen. Bevorzugt ist in dem gesamten Hybrid-Antriebsstrang keine weitere Trennkupplung vorgesehen.In the sub-strand of the internal combustion engine and the generator no further disconnect clutch is provided. Preferably, no further separating clutch is provided in the entire hybrid drive train.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgangswelle des Umschlingungsgetriebes über die erste Trennkupplung mit der Generatorwelle lösbar verbunden. Weiterhin ist in einer dieser Ausführungsformen die Generatorwelle über die zweite Trennkupplung mit dem Abtrieb verbunden. Somit sind die folgenden Schaltzustände einstellbar:

  • - allein die elektrische Maschine ist mit dem Abtrieb, beispielsweise dauerhaft, verbunden, das heißt zur Drehmomentübertragung mit oder ohne zwischengeschaltetes Übersetzungsgetriebe (Schaltzustand 1); und
  • - allein der Generator ist, gegebenenfalls zusätzlich zu der elektrischen Maschine, mit dem Abtrieb lösbar verbunden (Schaltzustände 4a und 6); und
  • - die Verbrennungskraftmaschine ist, gegebenenfalls zusätzlich zu der elektrischen Maschine, mit dem Abtrieb lösbar verbunden (Schaltzustände 2, 3 und 4b).
Die Verbrennungskraftmaschine mit der Generatorwelle lösbar verbunden, sodass der Generator beispielsweise als Booster oder zur Rekuperation (Schaltzustände 4a und 6) mit dem Abtrieb mittels der zweiten Trennkupplung verbindbar ist, wobei die Verbrennungskraftmaschine abgekuppelt bleibt. Soll allerdings ein Drehmoment von der Antriebswelle auf den Abtrieb übertragen werden, so müssen die erste Trennkupplung und die zweite Trennkupplung geschlossen werden, sodass dann auch der Generator mit dem Abtrieb verbunden ist. Um keine Drehmomentabgabe und keine Leistungsabzweigung mittels des Generators durchzuführen (Schaltzustände 2 und 3), beispielsweise um ein maximales Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine am Abtrieb bereitzustellen, wird der Generator widerstandsfrei geschaltet. Ist der Generator nicht widerstandsfrei, so ist der Schaltzustand 5b (Generatorbetrieb) eingestellt. Ist der Generator als elektrischer Antriebsmotor betrieben, so ist der Schaltzustand 4b (Boosten) eingestellt. Ist die die zweite Trennkupplung gelöst, also die Drehmomentübertragung zwischen Generatorwelle und Abtrieb unterbrochen, so sind der Schaltzustand 5a (Aufladen ohne Antriebsleistung), und optional zeitgleich Schaltzustand 1 (rein elektrisches Fahren), eingestellt.In a preferred embodiment, the output shaft of the belt transmission is releasably connected to the generator shaft via the first separating clutch. Furthermore, in one of these embodiments, the generator shaft is connected to the output via the second separating clutch. Thus, the following switching states are adjustable:
  • - Only the electric machine is connected to the output, for example, permanently connected, that is, for torque transmission with or without intermediate transmission gear (switching state 1 ); and
  • - Only the generator is, optionally in addition to the electric machine, with the Output detachably connected (switching states 4a and 6 ); and
  • - The internal combustion engine is optionally in addition to the electric machine, releasably connected to the output (switching states 2 . 3 and 4b ).
The internal combustion engine releasably connected to the generator shaft, so that the generator, for example, as a booster or recuperation (switching states 4a and 6 ) Is connectable to the output by means of the second separating clutch, wherein the internal combustion engine remains uncoupled. However, if a torque is to be transmitted from the drive shaft to the output, the first disconnect clutch and the second disconnect clutch must be closed, so that then the generator is connected to the output. In order to carry out no torque output and no power diversion by means of the generator (switching states 2 and 3 ), For example, to provide a maximum torque of the internal combustion engine at the output, the generator is switched without resistance. If the generator is not resistant, then the switching state 5b (Generator mode) is set. If the generator is operated as an electric drive motor, then the switching state 4b (Boost). Is the solved the second clutch, so the torque transmission between the generator shaft and output interrupted, so are the switching state 5a (Charging without drive power), and optional switching state at the same time 1 (purely electric driving), set.

Es lassen sich also so alle genannten Zustände mittels der zwei Trennkupplungen der Drehmomentkupplung einstellen, wobei die Trennkupplungen bevorzugt beide nur schlupffrei schaltbar sind und damit kostengünstig und wartungsarm.It can thus be adjusted so all the states by means of the two separating clutches of the torque clutch, the separating clutches are preferably both only slip-free switchable and thus cost and low maintenance.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist der Generator achsparallel zu der Verbrennungskraftmaschine angeordnet.According to an advantageous embodiment of the hybrid powertrain, the generator is arranged axially parallel to the internal combustion engine.

Aus der Anordnung des Generators hinter dem Umschlingungsgetriebe, welches zwei beabstandet parallele Getriebewellen aufweist, ist eine achsparallele Anordnung des Generators zu der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht. Dadurch wird axialer Bauraum gewonnen. Weiterhin ist besonders bevorzugt sämtliche Getriebekomponenten des Teilstrangs umfassend die Verbrennungskraftmaschine und den Generator, und bevorzugt des gesamten Hybrid-Antriebsstrangs, in einem axial flachen Schacht beziehungsweise Gehäuse unterbringbar, sodass Schmiermittel und Schmiermittelzuführkomponenten effizient nutzbar sind, und bevorzugt eine Wartung erleichtert ist.From the arrangement of the generator behind the belt transmission, which has two spaced parallel transmission shafts, an axially parallel arrangement of the generator is made possible to the internal combustion engine. As a result, axial space is gained. Furthermore, particularly preferably, all transmission components of the sub-line comprising the internal combustion engine and the generator, and preferably the entire hybrid drive train, can be accommodated in an axially shallow shaft, so that lubricant and lubricant supply components can be used efficiently, and preferably maintenance is facilitated.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist das Umschlingungsgetriebe generatorseitig mittels eines Zugmitteltriebs mit der Generatorwelle verbunden, wobei bevorzugt das Übersetzungsverhältnis größer 1 ist, sodass die Generatorwelle eine höhere Drehzahl aufweist.According to an advantageous embodiment of the hybrid powertrain, the belt drive is connected on the generator side by means of a traction drive with the generator shaft, wherein preferably the transmission ratio is greater than 1, so that the generator shaft has a higher speed.

Der Zugmitteltrieb, beispielsweise ein Kettentrieb, ermöglicht eine Drehmomentübertragung mit einem hohen Wirkungsgrad, wobei zugleich eine weite Distanz überbrückbar ist. Damit ist der Aufbau, also die relative Anordnung von Generator zu Verbrennungskraftmaschine sehr flexibel. Zugleich hat der Zugmitteltrieb den Vorteil, dass die Drehrichtung gleich bleibt und somit Verbrennungskraftmaschine und Generator mit konventioneller Drehrichtung und Ausrichtung einsetzbar sind.The traction mechanism drive, for example, a chain drive, allows torque transmission with a high efficiency, at the same time a wide distance can be bridged. Thus, the structure, so the relative arrangement of generator to internal combustion engine is very flexible. At the same time the traction drive has the advantage that the direction of rotation remains the same and thus the internal combustion engine and generator can be used with conventional direction of rotation and orientation.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Ausgangswelle des Umschlingungsgetriebes, also die generatorseitige Getriebewelle, parallel zu der Generatorwelle angeordnet und mit einem Parallelgetriebe verbunden. Bevorzugt ist hierbei ein Kettengetriebe vorgesehen, sodass die Drehrichtung von Antriebswelle bis Generatorwelle gleichbleibt. Alternativ ist beispielsweise ein Stirnradgetriebe, bevorzugt mit zwei oder geraden Anzahl von (2 x n) Stufen vorgesehen, sodass die Drehrichtung der Antriebswelle beibehalten ist. Alternativ ist es gewünscht, die Drehrichtung umzukehren und daher eine ungerade Anzahl von Stufen vorzusehen.In a preferred embodiment, the output shaft of the belt transmission, ie the generator-side transmission shaft, is arranged parallel to the generator shaft and connected to a parallel transmission. Preferably, a chain transmission is provided in this case, so that the direction of rotation remains constant from drive shaft to generator shaft. Alternatively, for example, a spur gear, preferably provided with two or even number of (2 x n) stages, so that the direction of rotation of the drive shaft is maintained. Alternatively, it is desired to reverse the direction of rotation and therefore provide an odd number of stages.

Bevorzugt wird mittels des Zugmitteltriebs von der generatorseitigen Ausgangswelle des Umschlingungsgetriebes auf die Generatorwelle die Drehzahl übersetzt, also vergrößert, sodass bei unterschiedlichen optimalen Drehzahlbereichen an der Verbrennungskraftmaschine und dem Generator und/oder Abtrieb dennoch ein symmetrisches Umschlingungsgetriebe einsetzbar ist. Ein symmetrisches Umschlingungsgetriebe weist in einer Mittelstellung ein Übersetzungsverhältnis von 1, also gleich große Kegelscheibenpaare, auf. Damit wird aufgrund des erreichbaren Kräftegleichgewichts ein großer Wirkungsgrad erreicht.Preferably, the speed is translated by the traction drive of the generator side output shaft of the belt transmission to the generator shaft, so enlarged, so at different optimal speed ranges of the internal combustion engine and the generator and / or output yet a symmetrical belt transmission is used. A symmetrical belt transmission has a gear ratio of 1 in a middle position, ie the same number of cone pulley pairs. Thus, a high efficiency is achieved due to the achievable balance of power.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Hybrid-Antriebsstrangs ist der Generator auch als elektrischer Antriebsmotor betreibbar.According to an advantageous embodiment of the hybrid drive train, the generator can also be operated as an electric drive motor.

Bei dieser vorteilhaften Ausführungsform ist zusätzlich zu der elektrischen Maschine, und bevorzugt zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine, der Generator dazu eingerichtet, über seine Generatorwelle ein Drehmoment an den Abtrieb abzugeben, beispielsweise für einen Schaltzustand 4b. Alternativ oder zusätzlich ist der Generator als Starter-Generator betreibbar, um so einen Anlasser zu ersetzen oder zu ergänzen, sodass mittels des Generators die Verbrennungskraftmaschine aus dem Stand auf Leerlaufdrehzahl bringbar und somit in Betrieb setzbar ist. Mittels des Umschlingungsgetriebes ist es damit möglich, den Generator mit einem vergleichsweise geringen Drehmoment und hoher Drehzahl zu betreiben und dennoch das erforderliche hohe Anlassdrehmoment, beispielsweise Losbrechmoment bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine, aufzubringen. Damit ist es möglich, den Generator zumindest für den Betrieb als Antriebsmotor mit einem geringen maximalen Drehmoment auszulegen und effizienter auf den Generatorbetrieb auszulegen. Maßnahmen hierfür sind beispielsweise ein langer Rotor und ein geringer Spulendurchmesser. Diese Auslegung ist bevorzugt durch eine achsparallele Anordnung zu der Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums begünstigt.In this advantageous embodiment, in addition to the electric machine, and preferably in addition to the internal combustion engine, the generator is adapted to deliver a torque to the output via its generator shaft, for example, for a switching state 4b , Alternatively or additionally, the generator is operable as a starter-generator so as to replace or supplement a starter, so that by means of the generator, the internal combustion engine from a standstill Idle speed can be brought and thus put into operation. By means of the belt transmission, it is thus possible to operate the generator with a comparatively low torque and high speed and still apply the required high starting torque, for example, breakaway torque at a cold start of the internal combustion engine. This makes it possible to design the generator, at least for operation, as a drive motor with a low maximum torque and to design it more efficiently for generator operation. Measures for this are, for example, a long rotor and a small coil diameter. This design is preferably favored by an axially parallel arrangement to the internal combustion engine in terms of the available space.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Hybrid-Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei der Abtrieb zumindest ein Antriebsrad aufweist.According to a further aspect, the invention relates to a motor vehicle comprising a hybrid drive train according to an embodiment according to the above description, wherein the output comprises at least one drive wheel.

Kraftfahrzeuge mit einem Hybrid-Antriebsstrang weisen aufgrund der Vielzahl der einzelnen Antriebskomponenten einen sehr geringen Bauraum auf. Daher ist es besonders vorteilhaft, einen Hybrid-Antriebsstrang kleiner Baugröße beziehungsweise mit einer flexibel gestaltbaren Anordnung der Komponenten zu verwenden.Motor vehicles with a hybrid powertrain have a very small installation space due to the large number of individual drive components. Therefore, it is particularly advantageous to use a hybrid powertrain small size or with a flexibly designable arrangement of the components.

Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Der hier vorgeschlagene Hybrid-Antriebsstrang ist kompakt gestaltbar und ist besonders flexibel hinsichtlich der Anordnung der Komponenten.This problem is exacerbated in passenger cars of the small car class according to European classification. The functional units used in a passenger car of the small car class are not significantly reduced compared to passenger cars larger car classes. Nevertheless, the available space for small cars is much smaller. The proposed hybrid powertrain is compact design and is particularly flexible in terms of the arrangement of the components.

Die Generatorwelle ist nicht in axialer Verlängerung der Antriebswelle angeordnet, sondern bevorzugt ist der Generator axial überlappend achsparallel zu der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Das heißt, der Generator und die Verbrennungskraftmaschine sind auf der gleichen Seite bezogen auf das Umschlingungsgetriebe angeordnet, sodass die Getriebeeingangswelle und die Getriebeausgangswelle auf der gleichen Seite des Umschlingungsgetriebes entsprechende Anschlüsse aufweisen.The generator shaft is not arranged in the axial extension of the drive shaft, but preferably the generator is arranged axially overlapping axially parallel to the internal combustion engine. That is, the generator and the internal combustion engine are disposed on the same side with respect to the belt transmission, so that the transmission input shaft and the transmission output shaft have corresponding terminals on the same side of the belt transmission.

Zudem ist ein einfaches Konzept einer Drehmomentkupplung einsetzbar, mit welchem schlupffrei alle gewünschten Schaltzustände einstellbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform greift die Ausgangswelle der zweiten Trennkupplung gemäß obiger Ausführungsform an einem Differential und die elektrische Maschine, bevorzugt über ein Untersetzungsgetriebe, ebenfalls an dem Differential von zwei Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs an, besonders bevorzugt über einen gemeinsamen Zahnkranz.In addition, a simple concept of a torque clutch can be used with which all desired switching states can be adjusted without slip. In a preferred embodiment, the output shaft of the second separating clutch according to the above embodiment engages a differential and the electric machine, preferably via a reduction gear, also on the differential of two drive wheels of the motor vehicle, more preferably via a common sprocket.

Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio. Bekannte Voll-Hybride in der Kleinwagenklasse sind der BMW i3, der Audi A3 e-tron oder der Toyota Yaris Hybrid.Passenger cars are assigned to a vehicle class according to, for example, size, price, weight and power, and this definition is subject to constant change according to the needs of the market. In the US market, cars of the class small cars and microcars are classified according to European classification of the class of Subcompact Car and in the British market they correspond to the class Supermini or the class City Car. Examples of the micro car class are a Volkswagen up! or a Renault Twingo. Examples of the small car class are an Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta or Renault Clio. Well-known full hybrids in the small car class are the BMW i3, the Audi A3 e-tron or the Toyota Yaris Hybrid.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in

  • 1: ein Hybrid-Antriebsstrang in einem Kraftfahrzeug.
The above-described invention will be explained in detail in the background of the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments. The invention is not limited by the purely schematic drawings in any way, it being noted that the drawings are not dimensionally accurate and are not suitable for the definition of size ratios. It is shown in
  • 1 : a hybrid powertrain in a motor vehicle.

In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wider.Ordinal numbers used in the preceding and following descriptions, unless explicitly stated to the contrary, are for the purpose of distinctness only and do not disclose the order or ranking of the designated components.

In 1 ist ein Hybrid-Antriebsstrang 1 in einem Kraftfahrzeug 10, beispielsweise einem Personenkraftwagen, schematisch dargestellt. Der Hybrid-Antriebsstrang 1 ist hier in einem Kraftfahrzeug 10 angeordnet, wobei die Motorachsen 18, 19 und 20 quer zur Längsachse 17 hinter der Fahrerkabine 16 angeordnet sind. Hier ist die Verbrennungskraftmaschine 2 mit Ihrer Antriebswelle 3 mit einer Eingangswelle eines Umschlingungsgetriebes 8 dauerhaft drehmomentübertragend verbunden. Die Verbrennungskraftmaschine 2 ist hier beispielhaft als vier-zylindrige Kolbenmaschine dargestellt. Das Umschlingungsgetriebe 8 umfasst in gängiger Art und Weise eingangswellenseitig ein erstes Kegelscheibenpaar 14 und ausgangswellenseitig ein zweites Kegelscheibenpaar 15, welche mittels eines Umschlingungsmittels 13, beispielsweise einer Kette, drehmomentübertragend verbunden sind. Die jeweils anliegenden Wirkkreise für das Umschlingungsmittel eines solchen Umschlingungsgetriebes 8 sind mittels eines jeweils kontinuierlich veränderbaren Abstands der Kegelscheiben eines Kegelscheibenpaares 14 und 15 veränderbar. Das Verhältnis der Wirkkreise bestimmt die Übersetzung. Bei beispielsweise gleich großen Kegelscheibenpaaren 14 und 15 und ohne Spannmittel dauerhaft gespanntem Umschlingungsmittel 13 ist das Übersetzungsverhältnis damit um 1 variierbar. Für detailliertere Erläuterungen wird auf den Stand der Technik verwiesen, beispielsweise gemäß der DE 100 17 005 A1 . Die Ausgangswelle des Umschlingungsgetriebes 8 führt zur gleichen Seite (hier nach links), und ist also verbrennerseitig angeordnet. Hier mittels eines Kettengetriebes 26, beispielsweise einem hin zu der Generatorwelle 5 drehzahlübersetzenden und drehmomentuntersetzenden Kettengetriebe 26, ist die Ausgangswelle mittels des Umschlingungsgetriebes 8 mit der Generatorwelle 5 (lösbar) verbunden. Der Generator 4 ist mit seiner Generatorwelle 5 achsparallel und axial überlappend zu der Antriebswelle 3 angeordnet und mittels der Drehmomentkupplung 9 mit dem Abtrieb 28 lösbar drehmomentübertragend verbunden. Von dem Abtrieb 28 ist hier ein Differential 23 und das damit verbundene linke Antriebsrad 11 und das rechte Antriebsrad 12 dargestellt. Weiterhin ist eine elektrische Maschine 6 mit einer Rotorwelle 7 vorgesehen, welche, hier mittels eines Untersetzungsgetriebes 24, zur Drehmomentabgabe an die Antriebsräder 11 und 12 dauerhaft drehmomentübertragend mit dem Differential 23 verbunden ist. Die elektrische Maschine 6 ist mit ihrer Rotorachse 20 hier achsparallel zu der Generatorachse 19 und der Verbrennerachse 18 angeordnet. Die Anordnung Antriebseinheiten 2, 4 und 6 ist hierbei allerdings für eine bessere Übersichtlichkeit in Richtung der Längsachse 17 des Kraftfahrzeug 10 aufgefächert dargestellt. Bevorzugt sind die drei Einheiten 2, 4 und 6 enger beieinander angeordnet, beispielsweise einander zumindest teilweise überlappend beziehungsweise verschachtelt.In 1 is a hybrid powertrain 1 in a motor vehicle 10 , For example, a passenger car, shown schematically. The hybrid powertrain 1 is here in a motor vehicle 10 arranged, with the motor axles 18 . 19 and 20 transverse to the longitudinal axis 17 behind the driver's cab 16 are arranged. Here is the internal combustion engine 2 with your drive shaft 3 with an input shaft of a belt drive 8th permanently connected torque transmitting. The internal combustion engine 2 is exemplified here as a four-cylinder piston engine. The belt drive 8th includes in the usual way input shaft side, a first cone pulley pair 14 and Output shaft side, a second cone pulley pair 15 , which by means of a belt 13 , For example, a chain, are connected to transmit torque. The respectively adjacent active circuits for the belt of such a belt transmission 8th are by means of a continuously variable distance of the conical disks of a cone pulley pair 14 and 15 variable. The relationship of the active circles determines the translation. For example, the same size conical disk pairs 14 and 15 and without clamping means permanently stretched belt 13 is the ratio thus variable by 1. For more detailed explanations, reference is made to the prior art, for example according to the DE 100 17 005 A1 , The output shaft of the belt drive 8th leads to the same side (here to the left), and is therefore arranged on the burner side. Here by means of a chain gear 26 , for example, one to the generator shaft 5 speed-reducing and torque-reducing chain transmission 26 , is the output shaft by means of the belt drive 8th with the generator shaft 5 (releasably) connected. The generator 4 is with its generator shaft 5 axially parallel and axially overlapping to the drive shaft 3 arranged and by means of the torque coupling 9 with the downforce 28 releasably connected to transmit torque. From the downforce 28 here is a differential 23 and the associated left drive wheel 11 and the right drive wheel 12 shown. Furthermore, an electric machine 6 with a rotor shaft 7 provided, which, here by means of a reduction gear 24 , for torque output to the drive wheels 11 and 12 permanently transmitting torque with the differential 23 connected is. The electric machine 6 is with its rotor axis 20 here parallel to the axis of the generator 19 and the burner axis 18 arranged. The arrangement drive units 2 . 4 and 6 Here, however, for a better overview in the direction of the longitudinal axis 17 of the motor vehicle 10 fanned out. The three units are preferred 2 . 4 and 6 arranged closer together, for example, at least partially overlapping each other or interleaved.

Die Drehmomentkupplung 9 umfasst hier (einzig) eine erste Trennkupplung 21 und eine zweite Trennkupplung 22, wobei diese effizient nah beieinander angeordnet sind. Die erste Trennkupplung 21 verbindet die Verbrennungskraftmaschine 2 beziehungsweise die hier mit dem Parallelgetriebe 26 angeschlossene Ausgangswelle des Umschlingungsgetriebes 8 lösbar mit der Generatorwelle 5. Die zweite Trennkupplung 22 verbindet die Generatorwelle lösbar mit dem Abtrieb 28, hier dem Differential 23 und den Antriebsrädern 11 und 12. Damit sind die oben beschriebenen Schaltzustände einstellbar. Hier ist aber auch eine Drehmomentkupplung mit anderen Schaltmöglichkeiten einsetzbar. Unabhängig von der Konfiguration ist die Generatorwelle 5 hier nur mittelbar über ein Planetengetriebe 27 mit dem Abtrieb 28 verbunden, wobei hier speziell das Hohlrad fest ist und die Generatorwelle 5 mit dem Sonnenrad verbunden ist, während der Planetenradträger die abtriebsseitige Getriebeausgangswelle des Planetengetriebes 27 bildet. Weiterhin ist hier im Drehmomentfluss zwischen der Verbrennungskraftmaschine 2 und dem Umschlingungsgetriebe 8 ein Zweimassenschwungrad 25 vorgesehen, um so Drehmomentschwingungen zu dämpfen, bevor diese in den weiteren Hybrid-Antriebsstrang 1 übertragen werden.The torque coupling 9 here includes (only) a first disconnect clutch 21 and a second disconnect clutch 22 , which are arranged efficiently close to each other efficiently. The first disconnect clutch 21 connects the internal combustion engine 2 or here with the parallel gear 26 connected output shaft of the belt drive 8th detachable with the generator shaft 5 , The second disconnect clutch 22 connects the generator shaft detachably with the output 28 , here the differential 23 and the drive wheels 11 and 12 , Thus, the switching states described above are adjustable. But here is also a torque coupling with other switching options used. Regardless of the configuration, the generator shaft 5 here only indirectly via a planetary gear 27 with the downforce 28 connected, in which case in particular the ring gear is fixed and the generator shaft 5 is connected to the sun gear, while the planet carrier the output-side transmission output shaft of the planetary gear 27 forms. Furthermore, here is in the torque flow between the internal combustion engine 2 and the belt drive 8th a dual mass flywheel 25 provided so as to dampen torque oscillations before these in the further hybrid powertrain 1 be transmitted.

Mit dem hier vorgeschlagenen Hybrid-Antriebsstrang ist eine effiziente Gestaltung und eine bauraumoptimale Umsetzung eines Voll-Hybrids ermöglicht.With the proposed hybrid powertrain efficient design and a space-optimal implementation of a full hybrid is possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Hybrid-AntriebsstrangHybrid powertrain
22
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
33
Antriebswelledrive shaft
44
Generatorgenerator
55
Generatorwellegenerator shaft
66
elektrische Maschineelectric machine
77
Rotorwellerotor shaft
88th
Umschlingungsgetriebewrap-around
99
Drehmomentkupplungtorque coupling
1010
Kraftfahrzeugmotor vehicle
1111
linkes Antriebsradleft drive wheel
1212
rechtes Antriebsradright drive wheel
1313
Umschlingungsmittelendless
1414
erstes Kegelscheibenpaarfirst conical disk pair
1515
zweites Kegelscheibenpaarsecond cone pulley pair
1616
Fahrerkabinecab
1717
Längsachselongitudinal axis
1818
VerbrennerachseVerbrennerachse
1919
Generatorachsegenerator axis
2020
Rotorachserotor axis
2121
erste Trennkupplungfirst disconnect clutch
2222
zweite Trennkupplungsecond separating clutch
2323
Differentialdifferential
2424
UntersetzungsgetriebeReduction gear
2525
ZweimassenschwungradDual Mass Flywheel
2626
Kettengetriebechain transmission
2727
Planetengetriebeplanetary gear
2828
Abtrieboutput

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10017005 A1 [0041]DE 10017005 A1 [0041]

Claims (7)

Hybrid-Antriebsstrang (1), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - eine Verbrennungskraftmaschine (2) mit einer Antriebswelle (3) zur Abgabe eines Drehmoments; - einen Generator (4) mit einer Generatorwelle (5) zur Umwandlung eines Drehmoments in elektrische Energie; - eine elektrische Maschine (6) mit einer Rotorwelle (7) zur Abgabe eines Drehmoments; - ein Umschlingungsgetriebe (8), welches dazu eingerichtet ist, ein Drehmoment der Antriebswelle (3) kontinuierlich veränderbar zu übersetzen; - einen Abtrieb (28) als Verbraucher eines von der Verbrennungskraftmaschine (2) und/oder der elektrischen Maschine (6) eingegebenen Drehmoments; und - eine Drehmomentkupplung (9) zum Zuschalten und Abschalten einer Drehmomentübertragung auf den Abtrieb (28), dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsgetriebe (8) drehmomentfest mit der Antriebswelle (3) verbunden ist, sodass ein Drehmoment kontinuierlich veränderbar übersetzend auf die oder von der Generatorwelle (5) übertragbar ist.Hybrid drivetrain (1) comprising at least the following components: - an internal combustion engine (2) having a drive shaft (3) for delivering a torque; - A generator (4) with a generator shaft (5) for converting a torque into electrical energy; - An electric machine (6) having a rotor shaft (7) for delivering a torque; - A belt transmission (8) which is adapted to translate a torque of the drive shaft (3) continuously variable; - An output (28) as a consumer of one of the internal combustion engine (2) and / or the electric machine (6) input torque; and - a torque coupling (9) for connecting and disconnecting a torque transmission to the output (28), characterized in that the belt transmission (8) is torque-tightly connected to the drive shaft (3), so that a torque continuously variable translates to or from the Generator shaft (5) is transferable. Hybrid-Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentkupplung (9) zwischen Generatorwelle (5) und Abtrieb (28) und/oder zwischen Umschlingungsgetriebe (8) und Generatorwelle (5) angeordnet ist, und bevorzugt die Drehmomentkupplung (9) nur bei gleicher Drehzahl der trennbaren Getriebewellen schließbar ist.Hybrid powertrain (1) after Claim 1 wherein the torque coupling (9) between the generator shaft (5) and output (28) and / or between Umschlingungsgetriebe (8) and generator shaft (5) is arranged, and preferably the torque clutch (9) is closable only at the same speed of the separable transmission shafts. Hybrid-Antriebsstrang (1) nach Anspruch 2, wobei die Drehmomentkupplung (9) zwei Trennkupplungen (21,22) umfasst, wobei mittels der zwei Trennkupplungen (21,22) zumindest die folgenden Schaltzustände zur Drehmomentübertragung einstellbar sind: - die Antriebswelle (3) ist mit dem Abtrieb (28) verbunden; - die Generatorwelle (5) ist mit dem Abtrieb (28) verbunden; - allein die Rotorwelle (7) ist mit dem Abtrieb (28) verbunden; und - die Antriebswelle (3) ist allein mit der Generatorwelle (5) verbunden.Hybrid powertrain (1) after Claim 2 , wherein the torque clutch (9) comprises two separating clutches (21,22), wherein by means of the two separating clutches (21,22) at least the following switching states are adjustable for torque transmission: - the drive shaft (3) is connected to the output (28); - The generator shaft (5) is connected to the output (28); - Only the rotor shaft (7) is connected to the output (28); and - the drive shaft (3) is connected solely to the generator shaft (5). Hybrid-Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Generator (4) achsparallel zu der Verbrennungskraftmaschine (2) angeordnet ist.Hybrid drive train (1) according to one of the preceding claims, wherein the generator (4) is arranged axially parallel to the internal combustion engine (2). Hybrid-Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umschlingungsgetriebe generatorseitig mittels eines Zugmitteltriebs mit der Generatorwelle verbunden ist, wobei bevorzugt das Übersetzungsverhältnis größer 1 ist, sodass die Generatorwelle eine höhere Drehzahl aufweist.Hybrid drivetrain (1) according to one of the preceding claims, wherein the belt transmission is connected on the generator side by means of a traction drive with the generator shaft, wherein preferably the transmission ratio is greater than 1, so that the generator shaft has a higher speed. Hybrid-Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Generator (4) auch als elektrischer Antriebsmotor betreibbar ist.Hybrid drive train (1) according to one of the preceding claims, wherein the generator (4) is also operable as an electric drive motor. Kraftfahrzeug (10) umfassend einen Hybrid-Antriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abtrieb (28) zumindest ein Antriebsrad (11,12) aufweist.Motor vehicle (10) comprising a hybrid drive train (1) according to one of the preceding claims, wherein the output (28) has at least one drive wheel (11,12).
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