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Dokumentenidentifikation DE102006030040A1 15.05.2008
Titel Antriebsstrangvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Antriebsstrangvorrichtung
Anmelder ZF Friedrichshafen AG, 88046 Friedrichshafen, DE
Erfinder Schiele, Peter, 88079 Kressbronn, DE;
Gierer, Georg, 88079 Kressbronn, DE;
Popp, Christian, 88079 Kressbronn, DE
DE-Anmeldedatum 29.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006030040
Offenlegungstag 15.05.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.2008
IPC-Hauptklasse B60W 20/00(2006.01)A, F, I, 20060629, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60W 10/02(2006.01)A, L, I, 20060629, B, H, DE   B60W 10/10(2006.01)A, L, I, 20060629, B, H, DE   
Zusammenfassung Es wird eine Antriebsstrangvorrichtung (1), insbesondere ein Parallelhybridantriebsstrang für ein Fahrzeug, mit einer Verbrennungsmaschine (2), mit einer elektrischen Maschine (3) und mit einem Abtrieb (5) vorgeschlagen. Zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) und zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) ist jeweils eine Schaltelementeinrichtung (6, 7) mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen. Die Schaltelementeinrichtung (6) zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) weist ein hydraulisches Koppelelement (A) mit drehzahlabhängiger Kennung und ein reibschlüssiges Schaltelement (6B) auf, das in einem parallel zum hydraulischen Koppelelement (6A) verlaufenden Leistungszweig angeordnet ist, dessen Übertragungsfähigkeit stufenlos einstellbar ist und mittels dem das hydraulische Koppelelement (6A) überbrückbar ist. Eine elektromaschinenseitige Koppelelementseite des hydraulischen Koppelelementes (6A) steht über eine Freilaufanbindung (8) mit der elektrischen Maschine (3) in Wirkverbindung. Die Wirkverbindung öffnet bei einer Drehzahl der elektromaschinenseitigen Koppelelementseite des Koppelelementes (6A) kleiner als eine Drehzahl der elektrischen Maschine (3) im Bereich der Freilaufanbindung (8). Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebsstrangvorrichtung vorgeschlagen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Antriebsstrangvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsstrangvorrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. der im Oberbegriff des Patentanspruches 12 näher definierten Art.

Aus der Praxis bekannte Fahrzeuge mit Antriebsstrangvorrichtungen, wie Parallelhybridantriebssträngen, sind üblicherweise zwischen einem Verbrennungsmotor und dem Abtrieb des Fahrzeuges mit einer als reibschlüssige Kupplung ausgeführten Schaltelementeinrichtung ausgebildet, um die Fahrzeuge über die Verbrennungsmaschinen in an sich bekannter Art und Weise anfahren zu können, wobei das Anfahrelement während eines Anfahrvorganges zunächst schlupfend betrieben wird. Bei einem lediglich über eine elektrische Maschine eines Hybridfahrzeuges realisierten Anfahrvorgang ist der gesteuerte und geregelte Schlupfbetrieb der Anfahrelemente nicht erforderlich, da elektrische Maschinen im Gegensatz zu herkömmlichen Verbrennungsmaschinen keine Mindestdrehzahl aufweisen.

Aus der DE 10 2004 002 061 A1 ist ein Verfahren zum Steuern und regeln eines Antriebsstranges eines Hybridfahrzeuges und ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges, der mit einem reibschlüssigen Anfahrelement bzw. mit einer reibschlüssigen Schaltelementeinrichtung ausgeführt ist, bekannt. Dabei ist mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern und Regeln eines Antriebsstranges eines Hybridfahrzeuges mit einer Verbrennungsmaschine, mit einer elektrischen Maschine, mit einem zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb in einem Kraftfluss des Antriebsstranges angeordneten und mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit ausgeführten Schaltelement und einer zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine angeordneten Kupplungseinrichtung, über die die elektrische Maschine und die Verbrennungsmaschine in Wirkverbindung bringbar sind, ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges derart betreibbar, dass ein Übergang von einem Antrieb des Hybridfahrzeuges durch die elektrische Maschine zu einem Parallelantrieb des Hybridfahrzeuges über die elektrische Maschine und die Verbrennungsmaschine oder zu einem reinen verbrennungsmaschinenseitigen Antrieb des Hybridfahrzeuges sowie ein Startvorgang der Verbrennungsmaschine über die elektrische Maschine ohne für einen Fahrer des Hybridfahrzeuges merkbare antriebsstrangseitige Reaktionsmomente durchführbar ist.

Dazu wird im Betrieb des Antriebsstranges die Übertragungsfähigkeit des Schaltelementes zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb bei einem Startvorgang der Verbrennungsmaschine derart eingestellt, dass am Abtrieb des Antriebsstranges ein von einem Startvorgang der Verbrennungsmaschine unabhängiges Drehmoment anliegt, wobei Drehmomentänderungen am Abtrieb, die aufgrund des Startens der Verbrennungsmaschine auftreten, vorzugsweise durch einen Schlupfbetrieb dieses Schaltelementes vermieden werden.

Bei dem Verfahren wird die Drehzahl der elektrischen Maschine während der Startphase der Verbrennungsmaschine auf einen Drehzahlwert angehoben, zu dem gewährleistet ist, dass das Schaltelement zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb des Antriebsstranges während des gesamten Startvorganges der Brennkraftmaschine in einem Schlupfbetrieb gehalten wird. Der Drehzahlwert wird über einen in die Motorsteuerung und/oder in die Getriebesteuerung und/oder in einen übergeordneten Momentenmanager implementierten Algorithmus berechnet.

Zusätzlich sind aus der Praxis Parallelhybridantriebsstränge von Fahrzeugen bekannt, welche im Bereich zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb bzw. einer Getriebeeinrichtung zur Darstellung verschiedener Übersetzungsstufen mit einem als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildeten Anfahrelement sowie mit einem dazu parallel angeordneten und als Wandlerüberbrückungskupplung wirkenden reibschlüssigen Schaltelement ausgeführt sind, während im Bereich zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine ein reibschlüssiges Schaltelement vorgesehen ist, mittels welchem die Verbrennungsmaschine an den elektromaschinenseitigen Teil des Antriebsstranges ankoppelbar ist.

Die vorbeschriebenen bekannten Parallelhybridantriebsstrangkonzepte weisen jedoch den Nachteil auf, dass ein Fahrzeug in bestimmten Betriebsfällen nur über eine als reibschlüssige Kupplung ausgeführte Anfahreinrichtung angefahren werden kann, was jedoch über die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeuges komfortkritisch ist. Des Weiteren verursachen bestimmte Betriebssituationen eines Fahrzeuges, wie ein Dauerkriechen während einer Bergfahrt, für die reibschlüssigen Schaltelemente eines Parallelhybridantriebsstranges kritische Belastungen. Zusätzlich weisen die bekannten Parallelhybridantriebsstrangkonzepte nachteilhafteweise nur eine stark eingeschränkte Notfahr- bzw. Notanfahrfähigkeit auf, da die reibschlüssigen Schaltelemente zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine bzw. zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb bei den meisten Hybridkonzepten über eine hydraulische Ansteuerung betrieben werden, deren Funktionalität bei einem Systemausfall entweder nur in stark eingeschränktem Umfang zur Verfügung steht oder vollständig ausfällt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsstrangvorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsstrangvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welchen eine Antriebsstrangvorrichtung bzw. ein Parallelhybridantriebsstrang für ein Fahrzeug in allen Betriebssituationen eines Fahrzeuges mit möglichst geringen Belastungen der Schaltelementeinrichtungen betreibbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Antriebsstrangvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebsstrangvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 12 gelöst.

Die erfindungsgemäße Antriebsstrangvorrichtung, die vorzugsweise als Parallelhybridantriebsstrang für ein Fahrzeug ausgebildet ist, mit einer Verbrennungsmaschine, mit einer elektrischen Maschine und mit einem Abtrieb, ist zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine und zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb jeweils mit einer Schaltelementeinrichtung mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit ausgeführt, wobei die Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine ein hydraulisches Koppelelement mit drehzahlabhängiger Kennung und ein reibschlüssiges Schaltelement aufweist, das in einem parallel zum hydraulischen Koppelelement verlaufenden Leistungszweig angeordnet ist, dessen Übertragungsfähigkeit stufenlos einstellbar ist und mittels dem das hydraulische Koppelelement überbrückbar ist, wobei eine elektromaschinenseitige Koppelelementhälfte des hydraulischen Koppelelementes über eine Freilaufanbindung mit der elektrischen Maschine in Wirkverbindung steht, welche Wirkverbindung bei einer Drehzahl der elektromaschinenseitigen Koppelelementseite kleiner als eine Drehzahl der elektrischen Maschine im Bereich der Freilaufanbindung öffnet.

Damit besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, ein mit der erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung ausgeführtes Fahrzeug bei einem Ladezustand eines der elektrischen Maschine zugeordneten elektrischen Speichers, zu dem ein Anfahrvorgang nicht oder nicht alleine über die elektrische Maschine ausführbar ist, mittels eines von der Verbrennungsmaschine erzeugten Antriebsmomentes durchzuführen. Dabei wird das Antriebsmoment der Verbrennungsmaschine über das hydraulische Koppelelement mit drehzahlabhängiger Kennung, ohne das reibschlüssige Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine in einem eine hohe Reibbelastung für das reibschlüssige Schaltelement darstellenden Schlupfbetrieb betreiben zu müssen, in Richtung des Abtriebes weitergeleitet.

Neben dem sogenannten Notanfahren bei leerem Energiespeicher ist durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung auch ein Notanfahren bei einem Ausfall der elektrischen Steuerung einer Getriebeeinrichtung auf einfache Art und Weise durchführbar, da in an sich bekannten Getriebeeinrichtungen bei einem Ausfall der elektrischen Getriebesteuerung durch entsprechende Schaltungen von Druckstellern und Aktoren ein sogenannter Notgang eingelegt wird und das Fahrzeug von der Verbrennungsmaschine über das hydraulische Koppelelement und den in einer Getriebeeinrichtung eingelegten Notgang anfahrbar ist.

Des Weiteren ist ein sogenannter Dauerkriechbetrieb eines Fahrzeuges mittels des hydraulischen Koppelelementes ebenfalls mit einer für das reibschlüssige Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine wesentlich geringeren Reibbelastung durchführbar, da das Antriebsmoment der Verbrennungsmaschine in derartigen Betriebssituationen eines Fahrzeuges über das hydraulische Koppelelement in Richtung des Abtriebes der Antriebsstrangvorrichtung im Wesentlichen verschleißfrei weiterleitbar ist.

Zusätzlich ist insbesondere bei Anfahrvorgängen eines Fahrzeuges, während welchen fahrerseitig eine hohe Anfahrleistung angefordert ist, eine Summierung der Antriebsmomente der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine über die hydrodynamische Kennung des hydraulischen Koppelelementes in einer einen hohen Fahrkomfort gewährleistenden Art und Weise durchführbar, da Unstetigkeiten im Verlauf des Antriebsmomentes der Verbrennungsmaschine im Bereich des hydrodynamischen Koppelelementes gedämpft werden und der Einfluss des Antriebsverhaltens der Verbrennungsmaschine auf den Fahrkomfort zu einem gewissen Grad reduziert wird. Letztgenannte Entkoppelung wirkt sich auch während Lastwechseln in der Antriebsstrangvorrichtung nach der Erfindung positiv auf den Fahrkomfort aus.

Dadurch, dass die elektromaschinenseitige Koppelelementhälfte des hydraulischen Koppelelementes über die Freilaufanbindung mit der elektrischen Maschine in Wirkverbindung steht, wird ein verbrennungsmaschinenseitiges Bremsmoment während eines reinen elektromaschinenseitigen Antriebes oder bei einer Drehzahl der elektrischen Maschine größer als die Drehzahl der Verbrennungsmaschine durch Abkopplung der hydrodynamischen Kennung des hydraulischen Koppelelementes bei gleichzeitig vollständig geöffnetem reibschlüssigen Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine nicht in den Leistungspfad der Antriebsstrangvorrichtung eingeleitet. Darüber hinaus ist mittels der Freilaufanbindung und vollständig geöffnetem reibschlüssigen Schaltelement ein sogenannter Segelbetrieb des Fahrzeuges darstellbar, während dem ein Fahrzeug ohne eines von der Verbrennungsmaschine oder der elektrischen Maschine erzeugten Drehmomentes energiesparend bewegt wird.

Das reibschlüssige Schaltelement der zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine angeordneten Schaltelementeinrichtung ist als sogenannte Schwungstartkupplung während eines elektromaschinenseitigen Startvorganges bzw. Zuschaltvorganges der Verbrennungsmaschine sowie als schlupfregelbare Überbrückungskupplung des hydraulischen Koppelelementes während eines Angleichvorganges der Drehzahl der Verbrennungsmaschine und der Drehzahl der elektrischen Maschine einsetzbar. Zusätzlich ist mittels des reibschlüssigen Schaltelementes auch eine Dauerschlupfregelung durchführbar, um Einflüsse der hydrodynamischen bzw. drehzahlabhängigen Kennung des hydraulischen Koppelelementes zu reduzieren bzw. vollständig zu eliminieren und eine Lastübernahme von der elektrischen Maschine hin zur Verbrennungsmaschine auf einfache Art und Weise komfortabel auszuführen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung ist zwischen dem hydraulischen Koppelelement und/oder dem reibschlüssigen Schaltelement und der elektrischen Maschine und/oder zwischen der Verbrennungsmaschine und dem Koppelelement und/oder dem reibschlüssigen Schaltelement wenigstens eine Einrichtung zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung bzw. ein Torsionsdämpfer angeordnet, womit bei einem verbrennungsmaschinenseitigen Antrieb auf einfache Art und Weise eine weitere Schwingungsentkopplungsmöglichkeit zusätzlich oder alternativ zu einer an sich bekannten Schlupfregelung des dem hydraulischen Koppelelement zugeordneten reibschlüssigen Schaltelement zur Verfügung steht.

Darüber hinaus besteht bei einem mit der erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung ausgeführten Fahrzeug die Möglichkeit, das Fahrzeug bei vorhandener Mindestkapazität des der elektrischen Maschine zugeordneten elektrischen Speichers für einen reinen elektromaschinenseitigen Anfahrvorgang bei niedrigen Betriebstemperaturen der Antriebsstrangvorrichtung nicht über eine als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführte Schaltelementeinrichtung anfahren zu müssen.

Die zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb angeordnete reibschlüssige Schaltelementeinrichtung ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung als eine Schaltkupplung einer Getriebeeinrichtung ausgeführt, womit eine Systemkomplexität der Antriebsstrangvorrichtung reduziert ist und die Antriebsstrangvorrichtung nach der Erfindung gegenüber herkömmlichen Antriebsstrangvorrichtungen kein zusätzliches Schaltelement aufweist, welches eine Erweiterung eines Hydrauliksystems einer Getriebeeinrichtung, insbesondere des hydraulischen Steuergerätes und der Kanalführung, erfordert.

Dies wird unter anderem durch den Einsatz des hydraulischen Koppelelementes im Bereich zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine ermöglicht, da hierdurch die Anforderungen an eine getriebeinterne Kupplung bzw. an ein getriebeinternes reibschlüssiges Schaltelement selbst bei leerem elektrischen Speicher und auch bei Dauerkriechbetriebszuständen des Fahrzeuges während einer Bergfahrt reduziert sind, wobei Ladevorgänge des der elektrischen Maschine zugeordneten elektrischen Speichers im Kriechbetrieb eines Fahrzeuges mittels sogenannter Sonderbetriebsstrategien durchführbar sind.

Damit besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die als getriebeinternes reibschlüssiges Schaltelement ausgeführte Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb kleiner zu dimensionieren als bei herkömmlich ausgeführten Antriebsstrangvorrichtungen. Das bedeutet, dass das getriebeinterne Schaltelement beispielsweise nur für einen Schlupfbetrieb während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine und/oder lediglich für eine vordefinierte Obergrenze eines Antriebsmomentes der elektrischen Maschine auszulegen ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung ist eine Getriebehauptpumpeneinrichtung über eine Getriebeeingangswelle der Getriebeeinrichtung und über eine weitere elektrische Maschine antreibbar, wobei die Getriebeeingangswelle über eine weitere Freilaufanbindung mit einem zur Darstellung einer Förderleistung der Getriebehauptpumperieinrichtung anzutreibenden Teil der Getriebehauptpumpeneinrichtung in Wirkverbindung steht, welche bei einer Drehzahl des Pumpenrades größer als die Drehzahl der Getriebeeingangswelle öffnet. Die Fahrzeugverfügbarkeit wird bei noch entsprechend vorhandener Energiespeicherbilanz und bei einem Ausfall der Elektrifizierung der mechanischen Getriebehauptpumpeneinrichtung dadurch verbessert, da die Getriebehauptpumpeneinrichtung elektromaschinenseitig über die Getriebeeingangswelle antreibbar ist, die hydraulisch ansteuerbaren Schaltelemente einer Getriebeeinrichtung der Antriebsstrangvorrichtung von der Getriebehauptpumpeneinrichtung mit Steuerdruck beaufschlagbar sind und das reibschlüssige Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine für einen sogenannten Notstart der Verbrennungsmaschine ebenfalls betätigbar ist. Somit ergibt sich über eine entsprechende Ansteuerung der getriebeinternen Schaltelemente die Möglichkeit für einen Notanfahrbetrieb, welcher mit herkömmlichen Antriebsstrangvorrichtungen im Fehlerfall nicht möglich ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Antriebsstrangvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 ist das reibschlüssige Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine bei einem reinen elektromaschinenseitigen Antrieb geöffnet und die Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb ist geschlossen. Damit steht das gesamte von der elektrischen Maschine erzeugte Antriebsmoment für den Antrieb eines mit der erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung ausgeführten Fahrzeuges zur Verfügung und eine Reibbelastung der zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb angeordneten Schaltelementeinrichtung ist im Vergleich zu einem Schlupfbetrieb auf ein Minimum reduziert.

Bei einer vorteilhaften Variante des erfinungsgemäßen Verfahrens wird das reibschlüssige Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine bei einem elektromaschinenseitigen Startvorgang der Verbrennungsmaschine gesteuert und geregelt geschlossen und die Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb wird vorzugsweise schlupfend betrieben, sodass durch den Startvorgang der Verbrennungsmaschine am Abtrieb keine den Fahrkomfort beeinträchtigenden Reaktionsmomente erzeugt werden.

Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das reibschlüssige Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine bei einem verbrennungsmaschinenseitigen Anfahrvorgang geöffnet ist und die Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine geschlossen ist. Damit wird das von der Verbrennungsmaschine erzeugte Antriebsmoment über das hydraulische Koppelelement in Richtung des Abtriebes geführt, während das reibschlüssige Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine sowie die Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb schlupffrei und somit nahezu belastungsfrei betrieben werden können.

Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Antriebsstrangvorrichtung wird die Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine während eines Fahrbetriebes, während dem zumindest ein Teil eines angeforderten Antriebsmomentes von der Verbrennungsmaschine zur Verfügung gestellt wird, betriebszustandsabhängig variiert und die Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb geschlossen, wobei dem reibschlüssigen Schaltelement die Funktionsweise einer sogenannten Wandlerüberbrückungskupplung zuweisbar ist und der hydrodynamische Einfluss des hydraulischen Koppelelementes auf das Antriebsverhalten der Antriebsstrangvorrichtung betriebszustandsabhängig veränderbar ist.

Während eines sogenannten Rekuperationsbetriebes ist es bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass das reibschlüssige Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine geöffnet ist und die Verbrennungsmaschine in einem Leerlaufbetriebszustand gehalten wird oder abgeschaltet wird, wobei die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird und die Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb geschlossen ist. Damit ist auf einfache Art und Weise gewährleistet, dass ein vom Abtrieb an der elektrischen Maschine anliegendes Schubmoment vollständig zum Laden eines der elektrischen Maschine zugeordneten elektrischen Speichers zur Verfügung steht und nicht im Bereich der Verbrennungsmaschine zumindest teilweise abgestützt wird.

Darüber hinaus wird die Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens während eines verbrennungsmaschinenseitigen Ladebetriebes eines der elektrischen Maschine zugeordneten elektrischen Speichers, während dem die elektrische Maschine generatorisch betrieben und von der Verbrennungsmaschine angetrieben wird, bei einer Abtriebsdrehzahl, die im Wesentlichen wenigstens annähernd null ist, in einen Schlupfbetrieb überführt oder vollständig geöffnet und das reibschlüssige Schaltelement vorzugsweise in einem vollständig geschlossenen Zustand betrieben. Dadurch ist die Verbindung zwischen den Antriebsaggregaten, d. h. der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine, und dem Abtrieb im Bereich der Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb geöffnet. Die Verbindung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine wirkt ohne den hydrodynamischen Einfluss des hydraulischen Koppelelementes bei gleichzeitig schlupffrei betriebenem reibschlüssigen Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine, womit das Antriebsmoment der Verbrennungsmaschine im Wesentlichen verlustfrei zum Laden des elektrischen Speichers zur Verfügung steht.

Bei Vorliegen einer Anforderung für einen Anfahrvorgang während eines Ladebetriebes des elektrischen Speichers nahe eines Fahrzeugstillstandes oder im Fahrzeugstillstand, während dem die Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb schlupfend betrieben wird oder vollständig geöffnet ist, wird das reibschlüssige Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens geöffnet. Die Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb wird während des Anfahrvorganges durch Variieren des generatorisch erzeugten Drehmomentes der elektrischen Maschine synchronisiert und bei Erreichen der Synchrondrehzahl vollständig geschlossen.

Diese Vorgehensweise bietet auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die Antriebsstrangvorrichtung von einem Ladebetriebszustand des der elektrischen Maschine zugeordneten elektrischen Speichers bei nur geringen Belastungen des reibschlüssigen Schaltelementes der Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmaschine und der Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb in einen für einen Anfahrvorgang eines Fahrzeuges geeigneten Betriebszustand zu überführen. Der Anfahrvorgang eines Fahrzeuges ist anschließend auch mit nur geringen Belastungen für das reibschlüssige Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine sowie der Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb durchzuführen, da das von der Verbrennungsmaschine erzeugte Antriebsmoment während des Anfahrvorganges über das hydraulische Koppelelement und über die schlupffrei betriebene Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb in Richtung des Abtriebs geführt wird.

Bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Anfahrvorgang eines mit der erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung ausgeführten Fahrzeuges bei geöffnetem reibschlüssigen Schaltelement der Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine und bei geschlossener Schaltelementeinrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb über die Verbrennungsmaschine durchgeführt, wenn ein Ladezustand des der elektrischen Maschine zugeordneten elektrischen Speichers für einen reinen elektromaschinenseitigen Anfahrvorgang zu gering ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zur Verbesserung der Übersichtlichkeit in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele für bau- und funktionsgleiche Bauteile die selben Bezugszeichen verwendet werden.

Es zeigt:

1 eine stark schematisierte Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Antriebsstrangvorrichtung nach der Erfindung mit einer Verbrennungsmaschine, einer elektrischen Maschine und einem Abtrieb, wobei jeweils zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine sowie zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb eine Schaltelementeinrichtung mit variierbarer Übertragungsfähigkeit angeordnet ist;

2 eine Weiterbildung der in 1 dargestellten Antriebsstrangvorrichtung, bei welcher die Schaltelementeinrichtung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine mit zwei Torsionsdämpfern ausgeführt ist;

3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung, bei welcher einer zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb angeordneten Getriebeeinrichtung eine Getriebehauptpumpeneinrichtung und eine weitere von einer weiteren elektrischen Maschine antreibbare Pumpeneinrichtung zugeordnet sind;

4 eine 1 entsprechende Darstellung einer Antriebsstrangvorrichtung nach der Erfindung, wobei der elektrischen Maschine ein Torsionsdämpfer zugeordnet ist;

5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung, welche eine zu der in 4 dargestellten vierten Ausführungsform alternative Ausführung darstellt und

6 eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung, bei welcher die Getriebehauptpumpeneinrichtung über eine erste Freilaufanbindung mit einer mit der Verbrennungsmaschine verbundenen Koppelelementseite eines hydraulischen Koppelelementes und über eine zweite Freilaufanbindung mit einem mit der Getriebeeingangswelle verbundenen Koppelelementseite des hydraulischen Koppelelementes in Wirkverbindung steht.

In 1 ist eine als Parallelhybridantriebsstrang ausgeführte Antriebsstrangvorrichtung 1 eines Hybridfahrzeuges in stark schematisierter Darstellung in Form eines Blockschaltbildes gezeigt. Der Parallelhybridantriebsstrang 1 umfasst eine Verbrennungsmaschine 2, eine elektrische Maschine 3, eine Getriebeeinrichtung 4 und einen Abtrieb 5. Zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 sowie zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Abtrieb 5 ist jeweils eine Schaltelementeinrichtung 6, 7 mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit angeordnet.

Die Schaltelementeinrichtung 6 zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 weist ein hydraulisches Koppelelement 6A mit drehzahlabhängiger Kennung und ein reibschlüssiges Schaltelement 6B auf, das in einem parallel zum hydraulischen Koppelelement 6A verlaufenden Leistungszweig des Parallelhybridantriebsstranges 1 angeordnet ist, dessen Übertragungsfähigkeit stufenlos einstellbar ist und mittels dem das hydraulische Koppelelement 6A überbrückbar ist. Des Weiteren steht eine elektromaschinenseitige Koppelelementseite des hydraulischen Koppelelementes 6A über eine Freilaufanbindung 8 mit der elektrischen Maschine 3 in Wirkverbindung. Die über die Freilaufanbindung 8 vorliegende Wirkverbindung zwischen dem Koppelelement und der elektrischen Maschine 3 bzw. einer Getriebeeingangswelle 9 der Getriebeeinrichtung 7 öffnet bei einer Drehzahl der elektromaschinenseitigen Koppelelementseite des Koppelelementes 6A kleiner als eine Drehzahl der elektrischen Maschine 3 bzw. der Getriebeeingangswelle 9 im Bereich der Freilaufanbindung 8.

Das bedeutet, dass über das Koppelelement 6A im Wesentlichen nur ein Antriebsmoment der Verbrennungsmaschine 2 in Richtung des Abtriebes 5 führbar ist und ein im Schubbetrieb des Parallelhybridantriebsstranges 1 im Bereich der Verbrennungsmaschine 2 abzustützendes Drehmoment lediglich bei entsprechender Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes 6B der Schaltelementeinrichtung 6 zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine abstützbar ist. Zusätzlich ist auch ein von der elektrischen Maschine während eines motorischen Betriebes erzeugtes Antriebsmoment nur über das reibschlüssige Schaltelement 6B in Richtung der Verbrennungsmaschine 2, beispielsweise während eines elektromaschinenseitigen Startvorganges der Verbrennungsmaschine 2, führbar, während ein Antriebsmoment der Verbrennungsmaschine während eines Zugbetriebes des Parallelhybridantriebsstranges 1 unabhängig von der aktuell vorliegenden Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes über die Freilaufanbindung 8 auf die Getriebeeingangswelle 9 weiterleitbar ist.

Das hydraulische Koppelelement 6A ist vorliegend als eine sogenannte Föttinger-Kupplung ausgebildet, wobei es selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes liegt, das Koppelelement 6A auch als hydrodynamischen Drehmomentwandler oder als hydraulische Kupplung anderer Bauart auszuführen.

Die zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Abtrieb 5 angeordnete reibschlüssige Schaltelementeinrichtung 7 ist bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel des Parallelhybridantriebsstranges 1 als ein Schaltelement der Getriebeeinrichtung 4 ausgebildet, welches in Abhängigkeit des jeweils verwendeten Getriebesystems eine reibschlüssige Schaltkupplung oder eine reibschlüssige Schaltbremse sein kann.

Eine Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 ist vorliegend sowohl über die Getriebeeingangswelle 9 als auch über eine weitere elektrische Maschine 11 antreibbar. Dabei ist die Getriebeeingangswelle 9 über eine weitere Freilaufanbindung 12 mit der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 bzw. einem Pumpenrad der Getriebehauptpumpeneinrichtung wirkverbunden, wobei die weitere Freilaufanbindung 12 bei einer Drehzahl des Pumpenrades der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 größer als die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 9 öffnet. Über die weitere elektrische Maschine 11 ist ebenfalls ein zur Erzeugung einer Förderleistung der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 anzutreibender Teil der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 antreibbar, so dass die Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 bei stehender Getriebeeingangswelle 9 und bei einem Antrieb durch die weitere elektrische Maschine 11 weiterhin einen Steuerdruck für die Schaltelemente der Getriebeeinrichtung 7 sowie für das reibschlüssige Schaltelement 6B zur Verfügung stellt. Die weitere Freilaufanbindung 12 zwischen der Getriebeeingangswelle 9 und der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 verhindert, dass von der weiteren elektrischen Maschine 11 ein Drehmoment auf die Getriebeeingangswelle 9 geführt wird.

Die weitere elektrische Maschine 11 stellt vorzugsweise einen kompakten EC-Motor dar, welcher in Form einer bauraumgünstigen Stecklösung realisiert sein kann, während die Getriebehauptpumpeneinrichtung als mechanische Ölpumpe mit einem in Bezug auf das Durchmesser-/Breitenverhältnis wirkungsgradoptimierte Pumpe auf dem Getriebeeingangswellendurchmesser darstellbar ist.

Dadurch, dass die Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 sowohl mit der Getriebeeingangswelle 9 als auch mit der weiteren elektrischen Maschine 11 in Wirkverbindung steht, ist eine Fahrzeugverfügbarkeit im Vergleich zu herkömmlich ausgeführten Antriebsstrangvorrichtungen verbessert. Die Verbesserung wird insbesondere bei einem Ausfall des elektrischen Antriebes der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 bei noch vorhandener Energiespeicherbilanz eines der elektrischen Maschine 3 zugeordneten und in der Zeichnung nicht näher dargestellten elektrischen Speichers verbessert, da die Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 durch die elektrische Maschine 3 über die Getriebeeingangswelle 9 antreibbar ist und somit die Getriebeeinrichtung 4 als auch das reibschlüssige Schaltelement 6B mit Steuerdruck beaufschlagbar sind. Damit besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, das reibschlüssige Schaltelement 6B mit einer Übertragungsfähigkeit darzustellen, die einen Notstart der Verbrennungsmaschine 2 durch die elektrische Maschine 3 ermöglicht und in der Getriebeeinrichtung 4 eine entsprechende Ansteuerung der getriebeinternen Schaltelemente vorzunehmen, die für eine Notanfahrt eines Fahrzeuges erforderlich ist.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Parallelhybridantriebsstranges 1 eines Hybridfahrzeuges in Form einer Blockschaltbilddarstellung, wobei sich der Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 2 von dem Parallelhybridantriebsstrang gemäß 1 im Wesentlichen im Bereich der Schaltelementeinrichtung 6 zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 unterscheidet, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungen eingegangen wird.

Der Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 2 ist im Bereich zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und dem reibschlüssigen Schaltelement 6B sowie zwischen dem reibschlüssigen Schaltelement 6B und der elektrischen Maschine 3 jeweils mit einem Torsionsdämpfer 13A, 13B zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung im Leistungspfad des Parallelhybridantriebsstranges 1 ausgeführt, wobei es bei weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Parallelhybridantriebsstranges vorgesehen ist, dass zwischen der elektrischen Maschine und dem Koppelelement und/oder dem reibschlüssigen Schaltelement und/oder zwischen der Verbrennungsmaschine und dem Koppelelement und/oder dem reibschlüssigen Schaltelement wenigstens ein Torsionsdämpfer zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung angeordnet ist.

Sowohl das reibschlüssige Schaltelement 6B als auch die Torsionsdämpferelemente 13A und 13B sind vorliegend in ein Gehäuse des hydraulischen Koppelelementes 6A integriert und bilden mit diesem ein Modul, welches bei der Montage des Parallelhybridantriebsstranges während eines Montageschrittes in das Gehäuse der Getriebeeinrichtung 4 in einen der elektrischen Maschine 3 und der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 nahen Bauraum einsetzbar ist. Die Freilaufanbindung 8 kann zwischen dem hydraulischen Koppelelement 6A und der Getriebeeingangswelle 9 bzw. der elektrischen Maschine 3 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles sowohl im Gehäuse als auch außerhalb des Gehäuses des hydraulischen bzw. hydrodynamischen Koppelelementes 6A angeordnet sein.

Eine dritte Ausführungsform eines Parallelhybridantriebsstranges 1 nach der Erfindung ist in 3 gezeigt, wobei bei dieser Ausführungsform die Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 lediglich über die Getriebeeingangswelle 9 antreibbar ist und der Getriebeeinrichtung 4 eine weitere Pumpeneinrichtung 14zur Druckversorgung der Schaltelemente der Getriebeeinrichtung 4 während einer nicht fördernden Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 zugeordnet ist.

Des Weiteren ist die Schaltelementeinrichtung 7 zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Abtrieb 5 als eine der Getriebeeinrichtung 4 vorgeschaltete reibschlüssige Schaltkupplung ausgebildet, die in einem von der elektrischen Maschine umgriffenen Bauraum angeordnet ist.

Im Gegensatz zu der getriebeinternen Ausführung der Schaltelementeinrichtung 7 zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Abtrieb 5 ist die getriebeexterne Anordnung der Schaltelementeinrichtung 7 geringeren Restriktionen bezüglich der Auslegung als Schlupfkupplung während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine unterworfen und weist prinzipiell ein gang- und schaltungsunabhängiges Verhalten während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine auf. Zusätzlich ist der Startvorgang der Verbrennungsmaschine auch während einer Rückwärtsfahrt eines Fahrzeuges prinzipiell mit derselben Vorgehensweise wie während eines Startvorganges der Verbrennungsmaschine bei einer Vorwärtsfahrt eines Fahrzeuges durchführbar, wobei letztgenannter Aspekt bei einer getriebeinternen Lösung der Schaltelementeinrichtung 7 zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Abtrieb 5 zur Umsetzung zusätzliche konstruktive Maßnahmen erfordert.

Über die weitere Pumpeneinrichtung 14 besteht vorliegend die Möglichkeit, im Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung 4 ein Steuerdruckniveau aufrecht zu erhalten, welches für einen reinen elektromaschinenseitigen Anfahrvorgang erforderlich ist, wobei dies mit einem einen lediglich geringen Leistungsbedarf aufweisenden Elektromotor 15 realisierbar ist. Nach einem Anrollen des mit dem Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 3 ausgeführten Hybridfahrzeuges wird die Druckversorgung der Getriebeeinrichtung 4 durch die Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 unterstützt bzw. übernommen, so dass in der Getriebeeinrichtung 4 auch während eines reinen elektromaschinenseitigen Antriebes Schaltungen durchführbar sind.

Die in 4 dargestellte vierte Ausführungsform ist wie der Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 1 mit einer elektrisch antreibbaren Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 ausgeführt, welche über die weitere Freilaufanbindung 12 mit der Getriebeeingangswelle 9 in Wirkverbindung steht. Des Weiteren ist der Parallelhybridantriebsstrang 1 gemäß 4 in derselben Art und Weise wie der Parallelhybridantriebsstrang gemäß 3 mit einer getriebeextern angeordneten Schaltelementeinrichtung 7 zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Abtrieb 5 ausgeführt. Zusätzlich ist der elektrischen Maschine 3 ein Torsionsdämpfer 16 zur Drehungleichförmigkeitsdämpfung zugeordnet, womit ein Fahrkomfort weiter verbesserbar ist.

Das in 5 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Parallelhybridantriebsstranges bzw. einer erfindungsgemäß ausgeführten Antriebsstrangvorrichtung unterscheidet sich von dem in 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass die Schaltelementeinrichtung 7 zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Abtrieb 5 in Form eines getriebeinternen Schaltelementes ausgeführt ist und somit durch eine geringere Systemkomplexität gekennzeichnet ist.

Bei dem in 6 dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel eines Parallelhybridantriebsstranges bzw. einer Antriebsstrangvorrichtung 1 nach der Erfindung ist jeweils ein zur Erzeugung einer Förderleistung der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 anzutreibender Teil der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 über eine erste Freilaufanbindung 17 mit einer mit der Verbrennungsmaschine 2 verbundenen Koppelelementseite des hydraulischen Koppelelementes 6B und über eine zweite Freilaufanbindung 18 mit einem mit der Getriebeeingangswelle 9 verbundenen Koppelelementseite des hydraulischen Koppelelementes 6A wirkverbunden. Die erste Freilaufanbindung 17 ist bei einer Drehzahl der Verbrennungsmaschine 2 größer als eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle 9 geschlossen und bei einer Drehzahl der Verbrennungsmaschine 2 kleiner als eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle 9 geöffnet, während die zweite Freilaufanbindung bei einer Drehzahl der Verbrennungsmaschine 2 größer als eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle 9 geöffnet ist und bei einer Drehzahl der Verbrennungsmaschine 2 kleiner als eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle 9 geschlossen ist.

Damit besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, die vorliegend als Innenzahnradpumpe mit Doppelfreilaufanbindung ausgeführte Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 jeweils mit der höheren Drehzahl der Verbrennungsmaschine 2 oder der eine Turbine des hydraulischen Koppelelementes 6A und mit der Getriebeeingangswelle 9 verbundenen Koppelelementseite anzutreiben, zudem kann eine Übersetzungsstufe zwischen einer der Kopplungen der Ölpumpe vorgesehen werden.

Zusätzlich ist es bei einer nicht näher dargestellten Weiterbildung des Parallelhybridantriebsstranges 1 gemäß 6 vorgesehen, dass die Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 über eine dritte Freilaufanbindung mit einem weiteren Elektromotor verbunden ist, über den die Getriebehauptpumpeneinrichtung bei fehlendem Antrieb von der Verbrennungsmaschine 2 oder der elektrischen Maschine 3 zur Erzeugung eines hydraulischen Steuerdruckes für die Getriebeeinrichtung 4 und/oder die Schaltelementeinrichtungen 6 und 7 antreibbar ist. Die dritte Freilaufanbindung zwischen der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 und der weiteren elektrischen Maschine ist bei verbrennungsmaschinenseitigem Antrieb der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 oder bei turbinenradseitigem Antrieb der Getriebehauptpumpeneinrichtung geöffnet, so dass die Förderleistung der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 durch den weiteren Elektromotor nicht beeinträchtigt wird. Bei dieser Ausführungsform wird die weitere Pumpeneinrichtung 14 des Parallelhybridantriebsstranges 1 gemäß 6 nicht benötigt, womit eine zusätzliche Verrohrung zwischen dem Hydrauliksystem der Getriebeeinrichtung 4 und der Pumpeneinrichtung mit den damit verbundenen Dichtigkeitsproblemen auf einfache Art und Weise vermieden wird.

Die Schaltelementeinrichtungen 6 und 7 zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 sowie zwischen der elektrischen Maschine 3 und dem Abtrieb 5 sind in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles als Trockenkupplungen oder als dauerschlupffähige nass laufende Kupplungen ausführbar.

Bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebsstrangvorrichtung 1 sind die elektrische Maschine 3, das hydraulische Koppelelement 6A und das reibschlüssige Schaltelement 6B der Schaltelementeinrichtung 6 zwischen der Verbrennungsmaschine 2 und der elektrischen Maschine 3 in einem gemeinsamen Kühlkreislauf angeordnet, wobei die elektrische Maschine 3 im Kühlkreislauf vorzugsweise stromauf des hydrodynamischen Koppelelementes 6A und des reibschlüssigen Schaltelementes 6B angeordnet ist. Das im Kühlkreislauf zirkulierende Kühlmedium ist nach dem Durchströmen des reibschlüssigen Schaltelementes 6B in ein Fluidreservoir, das vorzugsweise einem Ölsumpf der Getriebeeinrichtung 4 entspricht, führbar, wobei der Kühlkreislauf von der Getriebehauptpumpeneinrichtung 10 versorgt wird.

Des Weiteren ist bei einer erfindungsgemäß ausgebildeten Antriebsstrangvorrichtung prinzipiell das gleiche Endmontagekonzept wie bei herkömmlichen Antriebsstrangkonzepten, die einen Motor-/Getriebeverbund mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweisen, anwendbar, so dass bei der Herstellung einer Antriebsstrangvorrichtung nach der Erfindung bei bislang angewandten Fertigungsprozessen nur geringe Änderungen im Ablauf vorzusehen sind.

1
Antriebsstrangvorrichtung, Parallelhybridantriebsstrang
2
Verbrennungsmaschine
3
elektrische Maschine
4
Getriebeeinrichtung
5
Abtrieb
6
Schaltelementeinrichtung
7
Schaltelementeinrichtung
8
Freilaufanbindung
9
Getriebeeingangswelle
10
Getriebehauptpumpeneinrichtung
11
weitere elektrische Maschine
12
weitere Freilaufanbindung
13A, 13B
Torsionsdämpfer
14
weitere Pumpeneinrichtung
15
weitere elektrische Maschine
16
Torsionsdämpfer
17
erste Freilaufanbindung
18
zweite Freilaufanbindung


Anspruch[de]
Antriebsstrangvorrichtung (1), insbesondere ein Parallelhybridantriebsstrang für ein Fahrzeug, mit einer Verbrennungsmaschine (2), mit einer elektrischen Maschine (3) und mit einem Abtrieb (5), wobei zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) und zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) jeweils eine Schaltelementeinrichtung (6, 7) mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelementeinrichtung (6) zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) ein hydraulisches Koppelelement (6A) mit drehzahlabhängiger Kennung und ein reibschlüssiges Schaltelement (6B) aufweist, das in einem parallel zum hydraulischen Koppelelement (6A) verlaufenden Leistungszweig angeordnet ist, dessen Übertragungsfähigkeit stufenlos einstellbar ist und mittels dem das hydraulische Koppelelement (6A) überbrückbar ist, wobei eine elektromaschinenseitige Koppelelementseite des hydraulischen Koppelelementes (6A) über eine Freilaufanbindung (8) mit der elektrischen Maschine (3) in Wirkverbindung steht, welche Wirkverbindung bei einer Drehzahl der elektromaschinenseitigen Koppelelementseite des Koppelelementes (6A) kleiner als eine Drehzahl der elektrischen Maschine (3) im Bereich der Freilaufanbindung (8) öffnet. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Koppelelement (6A) und/oder dem reibschlüssigen Schaltelement (6B) und der elektrischen Maschine (3) und/oder zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und dem Koppelelement (6A) und/oder dem reibschlüssigen Schaltelement (6B) wenigstens ein Torsionsdämpfer (13A, 13B) angeordnet ist. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Koppelelement (6A) als eine Föttinger-Kupplung oder als hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildet ist. Antriebsstrangvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) angeordnete Schaltelementeinrichtung (7) ein Schaltelement einer Getriebeeinrichtung (4) ist. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebehauptpumpeneinrichtung (10) über eine Getriebeeingangswelle (9) der Getriebeeinrichtung (4) und über eine weitere elektrische Maschine (11) antreibbar ist, wobei die Getriebeeingangswelle (9) über eine weitere Freilaufanbindung (12) mit einem zur Erzeugung einer Förderleistung der Getriebehauptpumpeneinrichtung (10) anzutreibenden Teil der Getriebehauptpumpeneinrichtung (10) in Wirkverbindung steht, welche bei einer Drehzahl des anzutreibenden Teils der Getriebehauptpumpeneinrichtung (10) größer als die Drehzahl der Getriebeeingangswelle (9) öffnet. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein zur Erzeugung einer Förderleistung der Getriebehauptpumpeneinrichtung (10) anzutreibender Teil der Getriebehauptpumpeneinrichtung (10) über eine erste Freilaufanbindung (17) mit einer mit der Verbrennungsmaschine (2) verbundenen Koppelelementseite des hydraulischen Koppelelementes (6A) und über eine zweite Freilaufanbindung (18) mit einem mit der Getriebeeingangswelle (9) verbundenen Koppelelementseite des hydraulischen Koppelelementes (6A) in Wirkverbindung steht, wobei die erste Freilaufanbindung (17) bei einer Drehzahl der Verbrennungsmaschine (2) größer als eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle (9) geschlossen ist und bei einer Drehzahl der Verbrennungsmaschine (2) kleiner als eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle (9) geöffnet ist, während die zweite Freilaufanbindung (18) bei einer Drehzahl der Verbrennungsmaschine (2) größer als eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle (9) geöffnet ist und bei einer Drehzahl der Verbrennungsmaschine (2) kleiner als eine Drehzahl der Getriebeeingangswelle (9) geschlossen ist. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebehauptpumpeneinrichtung (10) von einer elektrischen Maschine antreibbar ist, wobei die erste Freilaufanbindung (17) und die zweite Freilaufanbindung (18) bei einer Antriebsdrehzahl der elektrischen Maschine größer als die Drehzahl der Verbrennungsmaschine (2) und größer als die Drehzahl der Getriebeeingangswelle (9) geöffnet sind. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Getriebeeinrichtung (4) eine weitere von einer weiteren elektrischen Maschine (15) antreibbare Pumpeneinrichtung (14) zugeordnet ist, mittels welcher in einem hydraulischen Steuersystem der Getriebeeinrichtung (4) ein hydraulischer Steuerdruck erzeugbar ist. Antriebsstrangvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3), das hydraulische Koppelelement (6A) und das reibschlüssige Schaltelement (6B) einen gemeinsamen Kühlkreislauf aufweisen. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) im Kühlkreislauf stromauf des hydrodynamischen Koppelelementes (6A) und des reibschlüssigen Schaltelementes (6B) angeordnet ist, wobei das Kühlmedium nach dem Durchströmen des reibschlüssigen Schaltelementes (6B) in ein Fluidreservoir, das vorzugsweise einem Ölsumpf der Getriebeeinrichtung (4) entspricht, führbar ist. Antriebsstrangvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf von der Getriebehauptpumpeneinrichtung (10) versorgbar ist. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsstrangvorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement (6B) der Schaltelementeinrichtung (6) zwischen der elektrischen Maschine (3) und der Verbrennungsmaschine (2) bei einem reinen elektromaschinenseitigen Antrieb geöffnet ist und die Schaltelementeinrichtung (7) zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) geschlossen ist. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement (6B) der Schaltelementeinrichtung (6) zwischen der elektrischen Maschine (3) und der Verbrennungsmaschine (2) bei einem elektromaschinenseitigen Startvorgang der Verbrennungsmaschine (2) gesteuert und geregelt geschlossen wird und die Schaltelementeinrichtung (7) zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) vorzugsweise schlupfend betrieben wird. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement (6B) der Schaltelementeinrichtung (6) zwischen der elektrischen Maschine (3) und der Verbrennungsmaschine (2) bei einem verbrennungsmaschinenseitigen Anfahrvorgang geöffnet ist und die Schaltelementeinrichtung (7) zwischen der elektrischen Maschine (3) und der Verbrennungsmaschine (2) geschlossen ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfähigkeit des reibschlüssigen Schaltelementes (6B) der Schaltelementeinrichtung (6) zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) während eines Fahrbetriebes, während dem zumindest ein Teil eines angeforderten Antriebmomentes von der Verbrennungsmaschine (2) zur Verfügung gestellt wird, betriebszustandsabhängig variiert wird und die Schaltelementeinrichtung (7) zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) geschlossen wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement (6B) der Schaltelementeinrichtung (6) zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) während eines Rekuperationsbetriebes geöffnet ist und die Verbrennungsmaschine (2) in einem Leerlaufbetriebszustand gehalten wird oder abgeschaltet wird, wobei die elektrische Maschine (3) generatorisch betrieben wird und die Schaltelementeinrichtung (7) zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) geschlossen ist. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelementeinrichtung (7) zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) während eines verbrennungsmaschinenseitigen Ladebetriebes eines der elektrischen Maschine (3) zugeordneten elektrischen Speichers, während dem die elektrische Maschine (3) generatorisch betrieben und von der Verbrennungsmaschine (2) angetrieben wird, bei einer Abtriebsdrehzahl, die im wesentlichen wenigstens annähernd Null ist, in einen Schlupfbetrieb überführt wird oder vollständig geöffnet wird und das reibschlüssige Schaltelement (6B) der Schaltelementeinrichtung (6) zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) vorzugsweise in einem vollständig geschlossenen Zustand betrieben wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das reibschlüssige Schaltelement (6B) der Schaltelementeinrichtung (6) zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) bei Vorliegen einer Anforderung für einen Anfahrvorgang während eines Ladebetriebes des elektrischen Speichers nahe eines Fahrzeugstillstandes oder im Fahrzeugstillstand, während dem die Schaltelementeinrichtung (7) zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) schlupfend betrieben wird oder vollständig geöffnet ist, geöffnet wird, wobei die Schaltelementeinrichtung (7) zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) während des Anfahrvorganges durch variieren des generatorisch erzeugten Drehmomentes der elektrischen Maschine (3) synchronisiert wird und bei Erreichen der Synchrondrehzahl vollständig geschlossen wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ladezustand des der elektrischen Maschine (3) zugeordneten elektrischen Speichers, der für einen reinen elektromaschinenseitigen Anfahrvorgang zu gering ist, der Anfahrvorgang bei geöffnetem reibschlüssigen Schaltelement (6B) der Schaltelementeinrichtung (6) zwischen der Verbrennungsmaschine (2) und der elektrischen Maschine (3) und bei geschlossener Schaltelementeinrichtung (7) zwischen der elektrischen Maschine (3) und dem Abtrieb (5) über die Verbrennungsmaschine (2) durchgeführt wird.






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