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Patent Searching and Data


Title:
DRIVE TRAIN FOR A HYBRID SYSTEM AND A METHOD FOR OPERATING SUCH A DRIVE TRAIN
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2010/017786
Kind Code:
A1
Abstract:
A drive train which is designed according to the invention for a hybrid system comprising a first drive machine and a second drive machine which can be connected separately or jointly to a transmission via a force-transmitting unit which has at least one hydrodynamic component, a clutch device which can be shifted and is arranged between the first drive machine and the force-transmitting unit and has the purpose of optionally interrupting/realizing the force flux between the first drive machine and the force-transmitting unit with an actuating device which can be activated by means of pressure medium, comprising at least one piston element, is characterized in that means for transmitting a predefined minimum torque at least before the establishment of the necessary activation pressure of the actuating device of the clutch device which can be shifted are provided between the first drive machine and the force-transmitting unit.

Inventors:
MUELLER BRUNO (DE)
Application Number:
PCT/DE2009/000730
Publication Date:
February 18, 2010
Filing Date:
May 22, 2009
Export Citation:
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Assignee:
LUK LAMELLEN & KUPPLUNGSBAU (DE)
MUELLER BRUNO (DE)
International Classes:
B60K6/387; B60K6/48; B60W10/02; B60W30/18
Foreign References:
US20080023287A12008-01-31
US20080060859A12008-03-13
US5789823A1998-08-04
DE10031438A12001-04-05
DE10310831A12003-11-06
Attorney, Agent or Firm:
LUK LAMELLEN UND KUPPLUNGSBAU BETEILIGUNGS KG (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Antriebsstrang (1) für ein Hybridsystem (2), umfassend eine erste Antriebsmaschine (3) und eine zweite Antriebsmaschine (5), die separat oder gemeinsam über eine einen Wandler aufweisende Kraftübertragungseinheit (9) mit einem Getriebe (8) verbindbar sind, eine zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/ Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) mit einer druckmitteibetätigbaren Stelleinrichtung (14), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (17) zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes zumindest vor dem Aufbau des erforderlichen Betätigungsdruckes der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) vorgesehen sind.

2. Antriebstrang (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinheit (9) zumindest einen Eingang (E) umfasst, der mit der zweiten Antriebsmaschine (3) und einer Fördereinrichtung (16) für Betriebs- und Steuermedien eines Be- triebsmittelversorgungs- und Führungssystems (19) verbunden ist und die Mittel (17) zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes derart angeordnet und ausgelegt sind, geeignet zu sein, zumindest die Fördereinrichtung (16) und gegebenenfalls die zweite Antriebsmaschine (5) anzutreiben.

3. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17) zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes auf ein übertragbares Mindestmoment im Bereich von 3 bis 80 Nm, bevorzugt 3 bis 30 Nm, ganz besonders bevorzugt 3 bis 20 Nm ausgelegt sind.

4. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (17) zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes eine Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmjn) auf zumindest einen Teil der miteinander in Wirkverbindung bringbaren Elemente der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) umfassen.

5. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) einen ersten, wenigstens mittelbar mit der ersten Antriebsmaschine (3) verbundenen Kupplungsteil (13E) und einen zweiten, mit dem Eingang (E) der Kraftübertragungseinheit (9) verbundenen Kupplungsteil (13A) mit jeweils zumindest einem reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden Element, die über die mit Druckmittel betätigbare Stelleinrichtung (14) miteinander in Wirkverbindung bringbar sind, umfassen.

6. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmjn) derart angeordnet und ausgeführt ist, dass die durch die Mindestvorlast auf die Kupplungsteile (13E, 13A) ausgeübte Kraft in gleicher Richtung, wie die Betätigungskraft auf die Stelleinrichtung (14) zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) ausgerichtet ist.

7. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmιn) derart angeordnet und ausgeführt ist, dass die durch die Mindestvorlast auf die Kupplungsteile (13E, 13A) ausgeübte Kraft entgegengesetzt zur Richtung der Betätigungskraft an der Stelleinrichtung (14) zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) ausgerichtet ist.

8. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmjπ) ein Vorspannelement (21) umfasst, dass die Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) beaufschlagt

9. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmjπ) zumindest ein Vorspannelement (21 ) umfasst, das zwischen der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) und dem Eingang (E) der Kraftübertragungsvorrichtung (9) oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element, insbesondere einer Gehäusewandung angeordnet ist.

10. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmin) zumindest ein Vorspannelement (21 ) umfasst, das zwischen der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) und dem ersten Kupplungsteil (13E) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) oder einem drehfest mit diesem verbundenen Element angeordnet ist.

11. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast (Fmjn) ein zusätzlich zur Stelleinrichtung (14) vorgesehenes Betätigungselement umfasst, das über ein Vorspannelement (21 ) mit einer vordefinierten Mindestlast beaufschlagt wird.

12. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement (21 ) in Abhängigkeit der Anordnung und zu erzeugenden Kraftrichtung als eines der nachfolgenden Elemente ausgeführt ist:

Zugfedereinrichtung

Druckfedereinrichtung

Tellerfedereinrichtung

13. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zumindest ein Kolbenelement (18) umfasst, welches über einen mit Druckmittel befüllbaren Druckraum (23) mit einer Kraft beaufschlagbar ist.

14. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinheit (9) einen Wandler in Form einer hydrodynamischen Komponente (10) und eine weitere schaltbare Kupplungseinrichtung (12) zur Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente (10) umfasst und dieser ein Be- triebsmittelversorgungs- und Führungssystem (19) zugeordnet ist, umfassend zumindest einen Zulauf (32) mit in dieser integrierter Fördereinrichtung (16), einen Rücklauf (34) und Leitungen und Kanäle zur Führung des Betriebsmediums über die Kraftübertragungseinheit (9) zwischen zumindest zwei Anschlüssen (A1 , A2), die wahlweise zumindest jeweils mit dem Ablauf (34) oder dem Zulauf (32) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Anschluss (A3) zur mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckkammer (23) der Stelleinrichtung (14) mit dem Zulauf (32) zur Kraftübertragungseinheit (9) verbindbar ist.

15. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinrichtung (V2) mit mindestens zwei Schaltstellungen (V2I, V2II) zur zumindest wahlweisen Kopplung des mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraumes (23) der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) mit dem Zulauf (32) des Betriebsmittelversorgungs- und Führungs- systems (19) der Kraftübertragungseinheit (9) oder einer Entlastungsleitung oder einem Behälter (36) vorgesehen ist.

16. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ventileinrichtung (V1) mit mindestens zwei Schaltstellungen (VD, VDl) zur zumindest wahlweisen Kopplung der einzelnen Anschlüsse (A1 , A2) der Kraftübertragungseinheit (9) mit dem Rücklauf (34) oder dem Zulauf (32) vorgesehen ist.

17. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Rücklauf (34) des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems (19) eine Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil (DBV1 ) vorgesehen ist.

18. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kupplungsumgebung bildende Innenraum (28) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) mit dem Rücklauf (34) des der Kraftübertragungseinheit (9) zugeordneten Betriebsmitteiversorgungs- und Führungssystems (19) verbunden ist.

19. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kupplungsumgebung bildende Innenraum (28) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) eine eigene, mit einem Tank koppelbare Rücklaufleitung (37) aufweist, in welcher eine Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere Druckbegrenzungsventil (DBV2) angeordnet ist.

20. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die im Rücklauf (34) des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems (19) oder dem Rücklauf (37) aus dem von der Kupplungsumgebung gebildeten Innenraum (28) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) angeordnete Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere Druckbegrenzungsventil (DBV1 , DBV2) derart ausgelegt sind, dass der Mindestdruck im Innenraum (28) im entlasteten Zustand des der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zugeordneten Druckraumes (23) die vordefinierte Mindestlast der Einrichtung (20) zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestlast (Fmin) kompensiert.

21. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen zur Druckbegrenzung in einer Nabe (25), der Kraftübertragungseinheit (9) oder einer Getriebeeingangswelle (15) angeordnet sind.

22. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungseinheit (9) und die schaltbare Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) strömungsmäßig miteinander verbunden sind, insbesondere durch eine Blende (B).

23. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (B) in einer zwischen Kraftübertragungseinheit (9) und schaltbarer Kupplungseinrichtung (13) angeordneten Gehäusewandung angeordnet ist.

24. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges (1 ) für ein Hybridsystem (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebsweise „Notlauf" die erste Antriebsmaschine (3) angetrieben wird, die schaltbare Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) mit einer Mindestvorlast beaufschlagt wird und die Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine (3) und der Kraftübertragungseinheit (9) mit dem Druck im Zulauf (32) zur Kraftübertragungseinheit (9) beaufschlagt wird.

25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsweise „Notlauf" der Kraftfluss in der Kraftübertragungseinheit (9) über die hydrodynamische Komponente (10) erfolgt.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass in der Betriebsweise „elektrisches Fahren" die Mindestvorlast durch Entlastung der Stelleinrichtung (14) der schaltbaren Kupplung (13) und Einhalten eines Mindestdruckes in dem die Kupplungsumgebung charakterisierenden Innenraum (28) der schaltbaren Kupplungseinrichtung (13) kompensiert wird.

Description:
Antriebsstranq für ein Hvbridsystem und Verfahren zum Betreiben eines derartigen Antriebsstranges

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridsystem, umfassend eine erste Antriebsmaschine und eine zweite Antriebsmaschine, die separat oder gemeinsam über eine, einen Wandler, insbesondere in Form einer hydrodynamische Komponente aufweisende Kraftübertragungseinheit mit einem Getriebe verbindbar sind, eine zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit einer druckmittelbetätigbaren Stelleinrichtung.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Antriebsstranges.

Hybridsysteme für den Einsatz in Fahrzeugen sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Allen gemeinsam ist, dass im Antriebsstrang zumindest zwei unterschiedliche Antriebsmaschinen vorgesehen sind, über die der Antrieb wahlweise oder aber gemeinsam erfolgen kann, wobei zumindest eine geeignet ist, in einer ersten Betriebsweise als Antriebsmaschine und in einer zweiten Betriebsweise als Maschine zur Umwandlung der Bremsenergie in eine andere Energieform zum Zweck der Zwischenspeiche- rung und/oder als Antriebsenergie für weitere Verbraucher zu fungieren. Für den Einsatz in Fahrzeugen ist die erste Antriebsmaschine häufig als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt, während die zweite Antriebsmaschine als elektrische Maschine ausgebildet ist, die geeignet ist, im generatorischen Betrieb die elektrische Energie in einen Speicher einzuspeisen. Ein derartiges Hybridsystem ist beispielsweise in der Druckschrift DE 103 10 831 A1 Figur 30 dargestellt. Dieses offenbart eine Kraftübertragungseinheit, die zwischen zwei Antriebsmaschinen und einem nachgeordneten Verbraucher in Form eines Getriebes angeordnet ist. Zur vollständigen Entkoppelung der ersten Antriebsmaschine vom Antriebsstrang ist zwischen dieser und der Kraftübertragungseinheit eine Einrichtung zur Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses vorgesehen, die in Form einer schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgeführt ist, welche auch als Motorkupplung oder Trennkupplung bezeichnet wird. Die zweite Antriebsmaschine ist als elektrische Maschine ausgebildet, deren Rotor drehfest mit der Kraftübertragungseinheit verbunden ist. Die Kraftübertragungseinheit umfasst eine hydrodynamische Komponente und eine Einrichtung zur zumindest teilweisen Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente. Diese ist vorzugsweise in Form einer reibschlüssigen schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgeführt, welche auch als Überbrückungskupplung bezeichnet wird und im Kraftfluss eine Umgehung der hydrodynamischen Komponente ermög- licht. Das nachgeordnete Getriebe, welches in der Regel als Schaltgetriebe ausgeführt ist, ist durch eine Mehrzahl von druckmittelbetätigten Schaltelementen charakterisiert. Um die Druckmittelversorgung für die Kraftübertragungseinheit und die Schaltelemente des Getriebes zu gewährleisten, ist ein entsprechendes Betriebs- und Steuermittelversorgungssystem vorgesehen, umfassend zumindest ein hydraulisches Kreislaufsystem, in welchem das erforderliche Betriebsmittel mit dem entsprechenden Druck über eine Fördereinrichtung in Form einer so genannten Getriebeölpumpe gefördert wird. Die Getriebeölpumpe ist zur Gewährleistung einer sicheren Funktionsweise vorzugsweise direkt mit dem Eingang der Kraftübertragungseinheit drehfest verbunden. Diese Kopplung ermöglicht einen Antrieb in den unterschiedlichen Betriebsweisen des Antriebsstranges.

Als mögliche Grundbetriebsweisen eines derartigen Antriebsstranges werden im Traktionsbetrieb nachfolgende Betriebsweisen angesehen, welche durch weitere Unterbetriebsweisen modifizierbar sind:

- Fahren, insbesondere motorisches Fahren mit Kraftfluss von der ersten Antriebsmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine über einen ersten und/oder zweiten Leistungszweig der Kraftübertragungseinheit bei geschlossener Einrichtung zur Unterbrechung/ Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit

- Fahren, insbesondere elektrisches Fahren mit Kraftfluss von der zweiten Antriebsmaschine, insbesondere elektrischen Maschine über einen ersten und/oder zweiten Leistungszweig der Kraftübertragungseinheit bei geöffneter/getrennter Einrichtung zur Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit

Der Notlaufbetrieb ist durch den Antrieb über die erste Antriebsmaschine charakterisiert, welche über einen eigenen Anlasser gestartet wird.

Ein wesentlicher Nachteil eines derartigen Systems besteht jedoch darin, dass die dazu verwendeten bekannten Hydrauliksysteme im Stand des Fahrzeuges, insbesondere bei Stillstand einer oder beider Antriebsmaschinen, beispielsweise auch bei kurzzeitigem Stillstand aufgrund des fehlenden Antriebes der Getriebeölpumpe leerlaufen können, da keine Aufrechterhaltung des Kreislaufes über die Getriebeölpumpe aufgrund des fehlenden Antriebes erfolgt und das im System befindliche Betriebsmittel über den jeweiligen Rücklauf zurück zum Betriebsmittelvorrat geführt wird. Beim erneuten Anfahren, beispielsweise bei Betätigung eines Gaspedals müsste dann zuerst die Hydraulikversorgung und damit die Getriebeölpumpe angetrieben werden, welche wiederum ausreichend Druck und Volumen zur Verfügung stellen muss, damit die erforderlichen zu betätigenden Stelleinrichtungen beaufschlagt sowie die hydrodynamische Komponente befüllt wird. Da dies zu erheblichen Verzögerungen in der Reaktion auf die Betätigung des Gaspedals führt, was unter Umständen in einer Vielzahl von Situationen auch ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellt, besteht die Notwendigkeit, dass auch im Stand des Fahrzeuges das Hydrauliksystem des Getriebes mit einem geringem Druck befüllt gehalten werden muss. Die verwendete Getriebeölpumpe muss dabei im Stand insbesondere die Leckagen des Hydrauliksystems abdecken können. Um dies zu gewährleisten, wird im Stand der Technik häufig eine zusätzliche elektrisch angetriebene Ölpumpe verwendet. Alternativ kann die elektrische Maschine des Hybridsystems und die vorhandene Hauptgetriebeölpumpe verwendet werden, was jedoch mit technischen Nachteilen verbunden ist. So bedingt eine zusätzlich vorgesehene und elektrisch angetriebene Ölpumpe einen beachtlichen Mehraufwand. Andererseits ist auch die Nichtanwendung einer derartigen Zusatzpumpe durch eine Vielzahl von Nachteilen geprägt. Ist in einer derartigen Ausführung die Kupplungseinrichtung im drucklosen Zustand offen, sind die Notlaufeigenschaften nicht mehr gewährleistet. Selbst wenn der Verbrennungsmotor über einen zusätzlichen Anlasser gestartet wird, kann kein Öldruck im Getriebe aufgebaut werden, da die „drucklos offene" Kupplungseinrichtung nicht geschlossen werden kann, damit die Ölpumpe angetrieben wird. Wird jedoch im Gegensatz dazu eine im drucklosen Zustand geschlossene Kupplungseinrichtung eingesetzt, wird die Getriebeölpumpe im Notlaufbetrieb sofort mit angetrieben und das System verhält sich wie das eines herkömmlichen Automatikgetriebes. Ein wesentlicher Nachteil besteht jedoch im erforderlichen Bauaufwand für die Anpassung der Kupplungseinrichtung. Allerdings ist es im Zustand „elektrisches Fahren" erforderlich, dass die motorseitige Kupplung vollständig geöffnet ist, um Schleppverluste zu verhindern. Dabei steht in diesen Betriebsbereichen und auch im Stand jedoch in den meisten Fällen nicht der erforderliche Mindestdruck für das Öffnen der Kupplung zur Verfügung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für ein Hybridsystem der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass dieses geeignet ist, frei von einer Zusatzpumpe zusätzlich zur ohnehin vorhandenen und erforderlichen Getriebeölpumpe die genannten Nachteile zu vermeiden. Das System soll dabei auch die entsprechenden Notlaufeigenschaften ermöglichen, insbesondere wenn der Motor über einen eigenen Anlasser gestartet wird. - A -

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 24 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein erfindungsgemäß ausgeführter Antriebsstrang für ein Hybridsystem, umfassend eine erste Antriebsmaschine und eine zweite Antriebsmaschine, die separat oder gemeinsam über eine, zumindest einen Wandler, insbesondere in Form einer hydrodynamischen Komponente aufweisenden Kraftübertragungseinheit mit einem Getriebe verbindbar sind und eine zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit angeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit einer druckmittelbetätigbaren Stelleinrichtung, umfassend zumindest ein Kolbenelement, ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes zumindest vor dem Aufbau des erforderlichen Betätigungsdruckes der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit vorgesehen sind.

In derartigen Antriebssträngen ist in der Regel der Eingang der Kraftübertragungseinheit mit der zweiten Antriebsmaschine und einer Fördereinrichtung für Betriebs- und Steuermedien eines Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems verbunden. Die Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes werden derart ausgelegt und dimensioniert, dass diese geeignet sind, zumindest die Fördereinrichtung und gegebenenfalls die zweite Antriebsmaschine anzutreiben. Die Mittel werden dazu auf ein übertragbares Mindestmoment im Bereich von 3 bis 80 Nm, bevorzugt 3 bis 30 Nm, ganz besonders bevorzugt 3 bis 20 Nm ausgelegt.

Durch das übertragbare erforderliche Mindestmoment, welches derart bemessen ist, dass dieses ausreicht, zumindest einen Antrieb der Getriebeölpumpe zu gewährleisten, kann auf eine zusätzliche Pumpe und ein dieser zugeordnetes Antriebssystem im Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem und eventuell einen zusätzlichen Behälter verzichtet werden. Die gesamte Betriebs- und Steuermedienbereitstellung erfolgt über eine einzige Fördereinrichtung, wodurch neben der Einsparung der Zusatzpumpe auch die Anordnung der Leitungen und Leitungsverbindungen optimierbar sind.

Bezüglich der Ausgestaltung und Anordnung der Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmoments bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Diese umfassen im einfachsten Fall eine Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast auf zumindest einen Teil der miteinander in Wirkverbindung bringbaren Elemente, insbesondere bei Ausführung als reibschlüssige Kupplung auf die reibflächentragenden und/oder reibflächenbildenden EIe- mente der einzelnen Kupplungsteile der schaltbaren Kupplungseinrichtung zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes zwischen der ersten Antriebsmaschine und dem Eingang der Kraftübertragungseinheit. Dadurch wird die ohnehin vorhandene schaltbare Kupplungseinrichtung zumindest teilweise zur Leistungsübertragung genutzt und die Mittel zur Übertragung des Mindestmomentes sind in platzsparender Weise im ohnehin erforderlichen Bauraum dieser integriert.

Die Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast ist gemäß einer ersten Ausführung derart angeordnet und ausgeführt, dass die durch die Vorlast auf die miteinander in Wirkverbindung bringbaren Elemente der einzelnen Kupplungsteile der schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgeübte Kraft in gleicher Richtung wie die Betätigungskraft auf die Stelleinrichtung zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgerichtet ist Aufgrund der Reihenschaltung der Wirkung der Einrichtung zur Erzeugung einer Vorlast und der schaltbaren Kupplungseinrichtung kann die Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zum Schließen mit einer relativ geringen Stellkraft betätigt werden.

Die Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast umfasst dazu zumindest ein Vorspannelement, insbesondere eine Federeinrichtung - je nach Anordnung und Zuordnung zur Stelleinrichtung zumindest eine Tellerfedereinrichtung oder eine Druck- oder Zugfedereinrichtung - , die vorzugsweise direkt die Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung beaufschlagt. Das Vorspannelement ist vorzugsweise zwischen der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung und dem zweiten Kupplungsteil oder der Verbindung des zweiten Kupplungsteils mit dem Eingang der Kraftübertragungseinheit, dem Eingang der Kraftübertragungsvorrichtung oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element , insbesondere einer Gehäusewandung angeordnet.

Gemäß einer zweiten Ausführung ist die Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast derart angeordnet und ausgeführt, dass die durch die Vorlast ausgeübte Kraft entgegengesetzt zur Richtung der Betätigungskraft an der Stelleinrichtung zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung ausgerichtet ist. In diesem Fall ist die Stelleinrichtung bei Übertragung des Mindestmomentes in der deaktivierten Position und muss zum Schließen der schaltbaren Kupplungseinrichtung zusätzlich die Mindestvorlast überwinden.

In beiden Lösungsansätzen kann eine zusätzliche Betätigungseinrichtung zusätzlich zur Stelleinrichtung vorgesehen werden. Die Kraftübertragungseinheit kann verschiedenartig ausgebildet sein. Diese umfasst vorzugsweise einen Wandler in Form einer hydrodynamischen Komponente und eine weitere schaltbare Kupplungseinrichtung zur Umgehung des Kraftflusses über die hydrodynamische Komponente, wobei dieser ein Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem zugeordnet ist. Das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem umfasst zumindest einen Zulauf mit in dieser integrierter Fördereinrichtung, insbesondere Getriebeölpumpe, einen Rücklauf und Leitungen und Kanäle zur Führung des Betriebsmediums über die Kraftübertragungseinheit zwischen zumindest zwei Anschlüssen, die wahlweise zumindest jeweils mit dem Ablauf oder dem Zulauf verbindbar sind, wobei ein erster Anschluss mit dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Komponente und ein zweiter Anschluss mit dem Innenraum, insbesondere einem Zwischenraum zwischen Stelleinrichtung der weiteren schaltbaren Kupplungseinrichtung und dem Gehäuse verbunden ist. Dabei ist gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung zumindest der Anschluss zur mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckkammer der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit dem Zulauf des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems zur Kraftübertragungseinheit verbindbar. Dadurch wird gewährleistet, dass mit zunehmendem Druck im System dieser auch an der schaltbaren Kupplungseinrichtung angelegt wird und diese rasch geschlossen wird.

Die konstruktive Umsetzung erfolgt im einfachsten Fall über Ventileinrichtungen. Dabei ist eine Ventileinrichtung mit mindestens zwei Schaltstellungen zur zumindest wahlweisen Kopplung des mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraumes der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit dem Zulauf des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems der Kraftübertragungseinheit oder einer Entlastungsleitung oder einem Behälter vorgesehen.

Im Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem ist zumindest eine weitere Ventileinrichtung mit mindestens zwei Schaltstellungen zur zumindest wahlweisen Kopplung der einzelnen Anschlüsse der Kraftübertragungseinheit mit dem Rücklauf oder dem Zulauf vorgesehen, um unterschiedliche Durchströmungsrichtungen der Kraftübertragungseinheit und einen Kühlkreislauf zu gewährleisten.

Um ein Leerlaufen der Leitungen im Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem zu verhindern, ist im Rücklauf des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems zumindest eine Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen. Dabei kann auch die Kupplungsumgebung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen der ersten Antriebsmaschine und der Kraftübertragungseinheit mit dem Rücklauf des der Kraftübertragungseinheit zugeordneten Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems verbunden sein oder aber einen separaten Rücklauf aufweisen, in welchem dann ebenfalls eine Einrichtung zur Druckbegrenzung vorgesehen ist. Die im Rücklauf des Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems oder dem Rücklauf aus dem von der Kupplungsumgebung gebildeten Innenraum der schaltbaren Kupplungseinrichtung angeordneten Einrichtungen zur Druckbegrenzung, insbesondere Druckbegrenzungsventile sind derart ausgelegt, dass der Mindestdruck im Innenraum im entlasteten Zustand des der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung zugeordneten Druckraumes die aufgebrachte Mindestlast der Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestlast kompensiert, um insbesondere in der Betriebsweise „elektrisches Fahren" kein zusätzliches Schleppmoment über die schaltbare Kupplungseinrichtung zu erzeugen. Um immer in der Kupplungsumgebung ausreichend Betriebmedium vorzuhalten und das erforderliche Druckniveau einhalten zu können, sind Kraftübertragungseinheit und schaltbare Kupplungseinrichtung strömungstechnisch miteinander, insbesondere über eine Blende verbunden.

Die Anordnung der Einrichtungen zur Druckbegrenzung kann in Abhängigkeit der Führung der Rücklaufleitung und der Anordnung des mit diesem gekoppelten Behälters an beliebiger stelle im Antriebsstrang erfolgen, beispielsweise in einer Nabe, innerhalb der Kraftübertragungseinheit oder einer Getriebeeingangswelle.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Weise für den Einsatz in Hybridsystemen geeignet, deren erste Antriebsmaschine von einer Verbrennungskraftmaschine gebildet wird und deren zweite Antriebsmaschine von einer sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine gebildet wird. Andere Antriebskonzepte zur Realisierung der ersten und/oder zweiten Antriebsmaschine sind ebenfalls denkbar.

Die erfindungsgemäße Lösung ist nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:

Figur 1a verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung einen Antriebsstrang eines Hybridsystems mit erfindungsgemäßer Ausführung der schaltbaren Kupp lungseinrichtung; Figur 1b zeigt in einem Ausschnitt aus einem Axialschnitt eines Antriebsstranges eines Hybridsystems eine konstruktive Ausführung;

Figuren 2a bis 2d verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung die Anbindung eines Betriebsm ittel versorg u ngs- und Führungssystems an die Kraftübertragungseinheit und die schaltbare Kupplungseinrichtung und die Strömungsmittelführung innerhalb dieser in unterschiedlichen Betriebsweisen in einer ersten Ausführung;

Figuren 3a bis 3d verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung die Anbindung eines Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystems an die Kraftübertragungseinheit und die schaltbare Kupplungseinrichtung und die Strömungsmittelführung innerhalb dieser in unterschiedlichen Betriebsweisen in einer zweiten Ausführung.

Die Figur 1a verdeutlicht in schematisiert stark vereinfachter Darstellung den Grundaufbau eines erfindungsgemäß ausgebildeten Antriebsstranges 1 für ein Hybridsystem 2 für den Einsatz in Fahrzeugen, die Figur 1b in einem Ausschnitt aus einem Axialschnitt eine konstruktive Ausführung. Der Antriebsstrang 1 umfasst zumindest eine erste Antriebsmaschine 3, welche vorzugsweise in Form einer Verbrennungskraftmaschine 4, insbesondere Dieselmotor ausgeführt ist und eine weitere zweite Antriebsmaschine 5, welche zumindest als Motor und/oder Generator betreibbare elektrische Maschine 6 ausgeführt ist. Die Kopplung der einzelnen Antriebsmaschinen 3 und 5 mit einem Verbraucher 7, insbesondere in Form eines Getriebes 8 und den mit diesem gekoppelten restlichen Bestandteilen des Antriebsstranges erfolgt über eine Kraftübertragungseinheit 9, umfassend einen mit der jeweiligen Antriebsmaschine 3, 5 koppelbaren Eingang E, zumindest einen mit dem Getriebe 8 verbundenen Ausgang A und zumindest eine hydrodynamische Komponente 10. Der Ausgang AW der Kraftübertragungseinheit 9 wird dabei entweder direkt von der Getriebeeingangswelle 15 gebildet oder ist mit dieser drehfest verbunden. Die hydrodynamische Komponente 10 ist in besonders vorteilhafter Weise als hydrodynamischer Drehzahl-/Drehmomentwandler 11 ausgebildet. Dieser dient der gleichzeitigen Wandlung von Drehzahl und Drehmoment in einem vordefinierbaren Verhältnis zueinander. Der hydrodynamische Drehzahl-/Drehmomentwandler 11 umfasst zumindest ein im Kraftfluss von einer der Antriebsmaschinen 3, 5 zum Getriebe 8 als Pumpenrad fungierendes Primärrad P und ein als Turbinenrad T fungierendes Sekundärrad sowie zumin- dest ein Reaktionsglied in Form eines Leitrades L, welches ortsfest oder aber drehbar gelagert sein kann. Ferner ist es denkbar, die hydrodynamische Komponente 10 auch als hydrodynamische Kupplung auszubilden. In diesem Fall umfasst diese zumindest ein als Pumpenrad fungierendes Primärrad P und ein als Turbinenrad T fungierendes Sekundärrad. Die hydrodynamische Kupplung ist frei von einem Leitrad und dient lediglich der Drehzahlwandlung bei unverändert übertragenem Moment. Die Kraftübertragungseinheit 9 umfasst ferner eine schaltbare Kupplungseinrichtung 12 zur Umgehung der hydrodynamische Komponente 10 im Kraftfluss, um eine Nutzung der Leistungsübertragung über den hydrodynamischen Drehzahl- /Drehmomentwandler 11 lediglich in den Bereichen hohen Wirkungsgrades zu ermöglichen und in den unwirtschaftlichen Bereichen diesen zu überbrücken. In der Regel werden derartige schaltbare Kupplungseinrichtungen 12 in Form von reibschlüssigen Kupplungen, vorzugsweise in Form von Lamellenkupplungen ausgebildet. Die hydrodynamische Komponente 10 und die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 bilden jeweils einen Leistungszweig und sind zwischen dem Eingang E und dem Ausgang AW der Kraftübertragungseinheit 9 angeordnet. Der Kraftfluss kann dabei entweder allein über einen Leistungszweig oder aber auch gleichzeitig in Leistungsverzweigung über beide Leistungszweige erfolgen. Dem Ausgang AW der Kraftübertragungseinheit 9 vorgeordnet ist eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen T2.

Der Kraftfluss kann entweder jeweils von einer der Antriebsmaschinen 3 oder 5 über die Kraftübertragungseinheit 9 zum Getriebe 8 geführt werden oder aber über beide gemeinsam, indem die beiden Antriebsmaschinen 3 und 5 parallel betrieben werden. Um eine alleinige Kraftübertragung über die zweite Antriebsmaschine 5 zum Verbraucher 7 zu ermöglichen oder im Schubbetrieb einen hohen Anteil an elektrischer Energie zur Speicherung bereitzustellen, ist zwischen der ersten Antriebsmaschine 3, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine 4, und der Kraftübertragungseinheit 9 eine Einrichtung zur wahlweisen Unterbrechung/Realisierung des Kraftflusses zwischen Antriebsmaschine 3 und Kraftübertragungseinheit 9 vorgesehen, welche vorzugsweise in Form einer schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 ausgeführt ist, in besonders vorteilhafter weise in Form einer reibschlüssigen Kupplungseinrichtung. Die Kupplungseinrichtung 13 wird dabei auch als Motorkupplung bezeichnet. Diese umfasst zumindest einen ersten, wenigstens mittelbar, d.h. direkt oder über weitere Übertragungselemente, hier eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen T1 mit der ersten Antriebsmaschine verbundenen Kupplungsteil 13E und einen zweiten Kupplungsteil 13A, der mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 verbunden ist oder diesen bildet, wobei die einzelnen Kupplungsteile 13E, 13A wenigstens mittelbar miteinander in Wirkverbindung bringbar sind. Wenigstens mittelbar in diesem Zusammenhang bedeutet, dass die Kopplung direkt oder über weitere Übertragungselemente erfolgen kann. Die einzelnen Kupplungsteile 13E und 13A umfassen bei Ausführung als reibschlüssige Kupplung in Lamellenbauweise jeweils zumindest ein reibflächentragendes und/oder reibflächenbildendes Element. Bei Ausführung als Lamellenkupplung werden die Reibflächen direkt an den einzelnen Lamellen gebildet oder aber einem an diesen vorgesehen zusätzlichen Belag oder Beschichtung. Die Wirkverbindung wird über eine Stelleinrichtung 14 erzeugt, wobei diese vorzugsweise zumindest ein Kolbenelement 18 umfasst. Die Stelleinrichtung 14 dient der Betätigung der Kupplungseinrichtung 13 und ist durch zumindest zwei Grundfunktionsstellungen „Offen" und „Geschlossen" charakterisiert.

Das Getriebe 8 umfasst in der Regel Stelleinrichtungen, insbesondere in Form von Schaltelementen zur Aktivierung/Deaktivierung von Gangstufen. Diese und die hydrodynamische Komponente 10 werden über ein Betriebmittelversorgungs- und/oder Führungssystem 19, welches hier im Einzelnen nicht dargestellt ist, mit den entsprechenden Betriebs- und Steuermedien, insbesondere Öl versorgt. Zur Förderung in die einzelnen Kammern und Druckräume ist dazu eine Fördereinrichtung, insbesondere Getriebeölpumpe 16 vorgesehen, welche mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 gekoppelt ist. In der Grundfunktionsstellung „Offen" der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13, in welcher der Antriebsstrang von der ersten Antriebsmaschine 3 getrennt ist, ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 nicht betätigt. Beim Halten des Fahrzeuges und entkoppelter Antriebsmaschine 3 kann das Hydrauliksystem daher leer laufen. Um dies zu vermeiden, muss das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem 19 in diesem Zustand mit geringem Druck befüllt bleiben. Um beim Anfahren sofort den erforderlichen Druck für die hydrodynamische Komponente 10 und die Stelleinrichtungen der Schaltelemente des Getriebes 8 sowie der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 zum Schließen dieser bereitzustellen, muss die Getriebeölpumpe 16 sofort angetrieben werden. Dies, wird erfindungsgemäß durch Mittel 17 zur Übertragung eines Mindestmomentes zwischen Antriebsmaschine 3 und Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 zumindest vor dem Aufbau des erforderlichen Betätigungsdruckes der Stelleinrichtung 14 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 realisiert. Bei dieser kann es sich um eine separate Einrichtung, insbesondere eine Schleppkupplung handeln, die nur ein vordefiniertes Mindestmoment überträgt, das geeignet ist, die Getriebeölpumpe 16, den Eingang der Kraftübertragungseinheit 9 und den mit diesem gekoppelten Rotor 6.1 der elektrischen Maschine 6 sowie das Pumpenrad P anzutreiben. In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird dazu jedoch die ohnehin vorhandene schaltbare Kupplungseinrichtung 13 genutzt, wobei über zumindest einen Teil der reibflächentragenden- und/oder reibflächenbildenden Elemente der einzelnen Kupplungsteile 13E und 13A das Mindestmoment übertragen wird. Die Mittel 17 umfassen dazu eine Einrichtung 20 zur Erzeu- gung einer vordefinierten Mindestvorlast F min auf zumindest einen Teil der miteinander in Wirkverbindung bringbaren Elemente der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes. In einer besonders vorteilhaften Ausführung erfolgt die Beaufschlagung der einzelnen reibflächentragenden- und/oder reibflächenbildenden Elemente der einzelnen Kupplungsteile 13E und 13A über die Stelleinrichtung 14, die mit einer zur Erzeugung der Mindestvorlast erforderlichen Mindestbetätigungskraft beaufschlagt wird. Diese vorzugsweise in axialer Richtung aufgebrachte Mindestvorlast ermöglicht es, dass auch nach einem Anhalten und einem erneuten Starten der ersten Antriebsmaschine 3 sofort ein Drehmoment geringer Größe mittels der Kupplungseinrichtung 13 übertragbar ist, wobei in diesem Fall der Betätigungsdruck der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 noch nicht aufgebaut sein muss. Die Einrichtung 20 umfasst dazu im einfachsten Fall Vorspannelemente 21 , insbesondere in Form von Federeinheiten 22, ganz besonders bevorzugt in Form einer einzelnen Tellerfeder, die mit Vorspannung zwischen Kolbenelement 18 und einem Anschlusselement integriert, eine Vorspannkraft auf das Kolbenelement 18 und damit die beiden Kupplungsteile 13E und 13A aufbringt, wie in Figur 1 b anhand eines Axialschnittes aus einem Ausschnitt aus einem Beispiel für eine konstruktive Ausführung des Antriebsstranges 1 für ein Hybridsystem 2 gemäß Figur 1a dargestellt. Das Vorspannelement 21 ist dabei in radialer Richtung im Bereich der radial inneren Erstreckung des Kolbenelementes 18 an diesem wirksam und stützt sich an einem mit dem zweiten Kupplungsteil 13A oder dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 wenigstens mittelbar verbundenen Element ab, hier einer Kupplungsnabe 25, die drehfest mit dem Eingang E in Form einer Gehäuseglocke 26 verbunden ist. Die Gehäuseglocke 26 ist drehfest mit der Pumpenradschale des Pumpenrades P verbunden und umschließt die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 in radialer und axialer Richtung unter Ausbildung eines Innenraumes 27 innerhalb der Kraftübertragungseinheit 9, welcher vom Außenumfang der hydrodynamischen Komponente 10 und dem Innenumfang der Gehäuseglocke 26 begrenzt wird. Die Gehäuseglocke 26 ist drehfest mit dem Gehäuse 24 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 verbunden. Denkbar ist es auch, die Gehäuseglocke 26 einteilig zum Umschließen sowohl der Kraftübertragungseinheit 9 als auch der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 auszubilden. In diesem Fall ist jedoch in axialer Richtung eine sich in radialer Richtung erstreckende Druckraumbegrenzungswand zwischen schaltbarer Kupplungseinrichtung 13 und Kraftübertragungseinheit 9 vorzusehen. Das Gehäuse 24 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 begrenzt einen, die Kupplungsumgebung definierenden Innenraum 28.

Die Stelleinrichtung 14 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 umfasst das Kolbenelement 18, welches über einen mit Druckmittel beaufschlagbaren Druckraum 23 betätigbar ist. Der Druckraum 23 wird dabei direkt vom Kolbenelement 18, insbesondere dessen von der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 abgewandten Stirnseite und dem zweiten Kupplungsteil 13A oder einem mit diesem drehfest verbundenen Element, insbesondere dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 gebildet, wobei das Gehäuse 24 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 mit diesem drehfest verbunden ist. Das Kolbenelement 18 ist am zweiten Kupplungsteil 13E oder dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 beziehungsweise einem mit diesem drehfest verbundenen Element druckdicht geführt.

Erkennbar ist in Figur 1 b die Antriebswelle der ersten Antriebsmaschine 3, insbesondere die Motorantriebswelle sowie die Getriebeeingangswelle 15 und die dazwischen angeordnete kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit 30 aus schaltbarer Kupplungseinrichtung 13 und Kraftübertragungseinheit 9. Ferner dargestellt ist die zweite Antriebsmaschine 5 in Form der als Motor und/oder Generator betreibbaren elektrischen Maschine 6. Diese ist im dargestellten Fall drehfest mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 verbunden, während, wie bereits ausgeführt, die erste Antriebsmaschine 3 mit der Kraftübertragungseinheit 9 über eine schaltbare Kupplungseinrichtung 13 drehfest verbindbar ist oder aber von dieser getrennt werden kann. Der Antrieb erfolgt jeweils für sich allein wahlweise über eine der Antriebsmaschinen 3, 5 oder auch parallel über beide. Die elektrische Maschine 6 ist dazu zumindest als Motor, vorzugsweise auch als Generator betreibbar. Je nach Betriebsweise der elektrischen Maschine 6 ergeben sich dabei unterschiedliche Funktionen, wobei im motorischen Betrieb die Funktion als Startergenerator oder aber die Funktion einer Leistungseinspeisung zusätzlich zur ersten Antriebsmaschine 3 gegeben ist, während im Bremsbetrieb oder Schubbetrieb die elektrische Maschine vorzugsweise als Generator betrieben wird und einer Einspeisung der in elektrische Energie umgewandelten mechanischen Energie in einen Energiespeicher oder ein Verbrauchsnetz erfolgen kann.

Die Kraftübertragungseinheit 9 umfasst, wie bereits ausgeführt, eine hydrodynamische Komponente 10 und eine schaltbare Kupplungseinrichtung 12. Über die hydrodynamische Komponente kann im geöffneten Zustand der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 ein erster Leistungszweig realisiert werden, während bei geschlossener schaltbarer Kuppiungseinrichtung 12 die Leistungsübertragung über einen zweiten, vorzugsweise mechanischen Leistungszweig realisiert wird. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 ist vorzugsweise als reibschlüssige Kupplung ausgebildet. In diesem Fall ist ferner eine parallele Leistungsübertragung sowohl über die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 als auch über die hydrodynamische Komponente 10 möglich. In einer alternativen Ausführung ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 als synchron schaltbare Kupplung ausführbar. Bei der dargestellten Ausführung ist es möglich, die einzelnen Komponenten in Form von vormontierten Einheiten zusammenzufügen. Dabei können die elektrische Maschine 6, die Kraftübertragungseinheit 9 sowie die Kupplungseinrichtung 13 als kombinierte Anfahr- und Kraftübertragungseinheit 30 ausgebildet sein, die zwischen der ersten Antriebsmaschine 3 und dem Verbraucher 7 im Kraftfluss integrierbar ist. Die Kraftübertragungseinheit 9 ist aufgrund ihrer Funktionsweise als nass laufende Einrichtung ausgebildet, insbesondere aufgrund der hydrodynamischen Komponente 10. Die Einrichtung in Form der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 ist vorzugsweise ebenfalls als nass laufende Kupplungseinrichtung ausgeführt, das heißt, die an der Leistungsübertragung beteiligten Komponenten sind zumindest während ihrer Betriebsweise von einem Betriebsfluid, insbesondere Öl umgeben. Dieses verbleibt auch bei Nichtaktivierung in diesen Komponenten.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Weise in einer Ausführung eines Antriebsstranges 1 in Form eines Hybridsystems 2 mit einer Kraftübertragungseinheit 9 in Zweikanalbauweise aber auch in Dreikanalbauweise geeignet. Dies bedeutet, dass diese zumindest zwei Anschlüsse A1 und A2 aufweist und die Betriebsmittelführung in den einzelnen Betriebsweisen derart erfolgt, dass die Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 über die Druckverhältnisse an den beiden Anschlüssen A1 , A2 steuerbar ist. Der erste An- schluss A1 ist mit einem von der hydrodynamischen Komponente 10 gebildeten Arbeitsraum A verbunden, während der zweite Anschluss A2 mit einem zwischen dem Außenumfang der hydrodynamischen Komponente 10 und der Kopplung des Pumpenrades P mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 verbundenen Gehäuseglocke 26 gebildeten Zwischenraum 29 verbunden ist. Je nach Betriebsweise der Kraftübertragungseinheit 9 wird die hydrodynamische Komponente 10 dabei entweder zentripedal oder zentrifugal durchströmt. Im ersten Fall erfolgt die Betriebsmittelführung quasi über den zweiten Anschluss A2 zwischen den einzelnen Kupplungsteilen 12A und 12E der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 unter Erzeugung eines entsprechenden Öffnungsdruckes für die Kupplungseinrichtung 12 zum Außenumfang der hydrodynamischen Komponente 10 unter Befüllung dieser und Erzeugung eines Strömungskreislaufes im Arbeitsraum A. In der zweiten Betriebsweise der Kraftübertragungseinheit 9 wird die hydrodynamische Komponente zentrifugal durchströmt, wobei der Druck an der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 erhöht wird und die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 geschlossen wird. Beide Betriebsweisen können sowohl mit der ersten Antriebsmaschine 3 als auch der zweiten Antriebsmaschine 5 gefahren werden.

Im Notlauf gemäß Figur 2a, d.h. Antrieb über die erste Antriebsmaschine 3, welche mit einem eigenen Anlasser angetrieben wird, wird über die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 die mit dem Eingang E der Kraftübertragungseinheit 9 verbundene Fördereinrichtung 16, insbesondere Getriebeölpumpe angetrieben, welche Ölvolumen bei höherem Druck fördert, der sowohl an die Stelleinrichtungen des Getriebes 8 als auch die Kraftübertragungseinheit 9, insbesondere der hydrodynamischen Komponente 10 angelegt wird. Um diesen Druck auch für die Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 in optimaler Weise nutzen zu können, wird der Druckraum 23 mit dem Druck in der Kraftübertragungseinheit 9, insbesondere dem von der Fördereinrichtung 16 bereitgestellten höheren Druck beaufschlagt.

Die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 überträgt durch die Vorlast ein Mindestmoment und treibt die Getriebeölpumpe 16 an, welche wiederum mit höherem Druck fördert. Die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 der Kraftübertragungseinheit 9 ist geöffnet und der Leistungsfluss erfolgt über den hydrodynamischen Leistungszweig.

Das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem 19 der Kraftübertragungseinheit 9 um- fasst dazu, wie in der Figur 2a in schematisiert stark vereinfachter Darstellung für die Kraftübertragungseinheit 9 und schaltbare Kupplung 13 wiedergegeben, Leitungen und Kanäle zur Führung des Betriebsmittels innerhalb der Kraftübertragungseinheit 9 zwischen den einzelnen Anschlüssen A1 und A2 und umgekehrt sowie zumindest einen Zulauf 32, in welchem die Fördereinrichtung 16 angeordnet ist und der mit einem Betriebsmittelvorrat 31 verbunden ist, beispielsweise einem Tank und zumindest einen Rücklauf 34, der vorzugsweise in den gleichen Tank 35 führt. Es sind Mittel zur wahlweisen Verbindung der einzelnen Anschlüsse A1 und A2 miteinander oder jeweils eines Anschlusses mit dem Zulauf 32 und eines Anschlusses mit dem Rücklauf 34 vorgesehen. Diese umfassen im einfachsten Fall eine Ventileinrichtung V1 , welche zumindest durch zwei Schaltstellungen V1 I und V1 II charakterisiert ist, die stufenweise oder stufenlos einstellbar sein können. Die erste Schaltstellung ist dabei durch eine Verbindung des Anschlusses A2 mit dem Zulauf 32 und eine Kopplung zwischen dem An- schluss A1 und dem Rücklauf 34 charakterisiert. Die zweite Schaltstellung V1 Il koppelt A2 mit dem Rücklauf 34 und A1 mit dem Zulauf 32. Innerhalb der Kraftübertragungseinheit erfolgt jeweils in Durchflußrichtung vom Zulauf 32 zum Rücklauf 34 eine Verbindung zwischen den Anschlüssen A1 und A2 und umgekehrt über den Arbeitsraum A, den Innenraum 27 beziehungsweise Zwischenraum 29.

Zur Ausnutzung der Druckverhältnisse im Zulauf 32 für die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 ist der Anschluss A3 an den Druckraum 23 wahlweise mit dem Druck der Kraftübertragungseinheit 9 oder einer Entlastungsleitung, insbesondere einem Tank 36 verbindbar. Auch dies wird über eine weiter Ventileinrichtung V2 realisiert, die zumindest zwei Schaltstellungen V2I und V2II aufweist, wobei die erste Schaltstellung V2I durch eine Verbindung zwischen dem Druckraum 23 und dem Zulauf 32 und die zweite Schaltstellung V2II durch eine Verbindung des Anschlusses A3 mit der Entlastungsleitung oder einem Tank 36 charakterisiert ist. Der die Kupplungsumgebung beschreibende Innenraum 28 ist über einen weiteren Anschluss A4 mit dem Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem 19 verbunden, wobei die Anbindung an den Rücklauf 34 erfolgt. Um einen Mindestdruck im Gesamtsystem aufrechtzuerhalten ist im Rücklauf 34 eine Einrichtung zur Druckbegrenzung, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil DBV1 vorgesehen.

Das Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem 19 in der in Figur 2a dargestellten Ausführung ist somit mit vier Anschlüssen A1 bis A4 gekoppelt. Entscheidend ist, dass der Druckraum 23 der motorseitigen schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 vorzugsweise über eine Ventileinrichtung V2 mit dem Wandlerversorgungsdruck verbindbar ist. Die Funktionsweise in den einzelnen Betriebsweisen ist beispielhaft in den Figuren 2a bis 2d anhand stark schematisierter Hydraulikschemata wiedergegeben. Erkennbar ist stark schematisiert der Aufbau der Kraftübertragungseinheit 9 mit der hydrodynamischen Komponente 10, insbesondere deren Arbeitsraum und die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 sowie die dieser zugeordnete Stelleinrichtung und der dazugehörige Druckraum, welcher vom Zwischenraum 29 gebildet wird. Ferner erkennbar ist die der Kraftübertragungseinheit 9 vorgeordnete schaltbare Kupplungseinrichtung 13 mit ihrer Stelleinrichtung 14 in Form des Kolbenelementes 18 und der dem Kolbenelement 18 zur Betätigung zugeordnete Druckraum 23, welcher an der entgegengesetzt zur Betätigungsrichtung ausgerichteten Stirnseite des Kolbenelementes 18 wirksam wird.

Im Notlaufbetrieb ist der Druckraum 23 an den Zulauf 32 gekoppelt, beispielsweise über die Stellung V2I der Ventileinrichtung V2. Die hydrodynamische Komponente 10 wird zentripetal durchströmt, wobei die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 geöffnet ist und der Anschluss A2 mit dem Zulauf 32 und der Anschluss A1 mit dem Rücklauf 34 über V1 in der Stellung V11 gekoppelt werden.

Die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 und das gesamte Hydrauliksystem können ferner derart ausgelegt werden, dass die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 im Notlaufbetrieb immer im geschlossenen Zustand verbleibt. Ein entscheidender Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass eine konstruktive Ausführung für höhere drucklose Anpresskräfte dann nicht erforderlich ist. Die Figur 2b verdeutlicht einen ersten Grundfunktionszustand, welcher dem normalen Traktionsbetrieb beim Antrieb über die erste Antriebsmaschine 3 entspricht. Bei dieser Ausführung ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 in Form der Motorkupplung durch die über die Einrichtung 20 erzeugte Vorlast sowie den Druck aus der Kraftübertragungseinheit 9, welche auf die Stelleinrichtung 14 als Betätigungskraft wirken, geschlossen. In der Kraftübertragungseinheit 9 erfolgt die Leistungsübertragung über den zweiten Leistungszweig, das heißt über die schaltbare Kupplungseinrichtung 12, welche der Überbrückung der hydrodynamischen Komponente 10 dient. In diesem Fall ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 geschlossen. Dies wird durch den im hydrodynamischen Wandler 11 und dem Innenraum 27 erzielbaren Druck realisiert, der in der zweiten Funktionsstellung V1 Il am Anschluss A1 anliegt und der größer ist als der an der gegenüberliegenden Stirnseite der Stelleinrichtung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12. Der Durchfluss der hydrodynamischen Komponente 10 erfolgt zentrifugal, das heißt vom Innendurchmesser in Richtung des Außendurchmessers und von diesem unter Beaufschlagung und Betätigung der schaltbaren Kupplungseinrichtung 12 wieder zurück. Der derart geführte Betriebsmittelstrom dient dabei zu Kühlzwecken des Strömungsmediums im Nichtbetrieb der hydrodynamischen Komponente 10. Der Druckraum 23 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 ist an den Druck im Zulauf 32 über die Ventileinrichtung V1 in der ersten Schaltstellung V2I angeschlossen und wird durch diesen und die Vorlast in der geschlossenen Position gehalten. Bei einem höheren Druck wird damit auch die Betätigungskraft an der schaltbaren Kupplungseinrichtung 10 erhöht.

Die erste Ventileinrichtung V1 ist dazu beispielhaft als 4/2-Wege-Ventil ausgeführt. Die weitere, zweite Ventileinrichtung V2 als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet.

Die Funktionsweise „elektrisches Fahren" ist in den Figuren 2c und 2d dargestellt. Unabhängig von der Leistungsübertragung in der Kraftübertragungseinheit 9 ist in diesem Funktionszustand die schaltbare Kupplungseinrichtung 13 im geöffneten Zustand zu halten, d.h. auch das Mindestmoment sollte zur Vermeidung von Schleppverlusten nicht übertragen werden. Dazu wird der Druckraum 23 der schaltbaren Kupplungseinrichtung entlastet, wobei der Druck in diesem zum vollständigen Öffnen geringer sein muss, als in der Kupplungsumgebung im Innenraum 28. Dabei muss der Druck der Kupplungsumgebung so hoch sein, dass auch die Vorlast kompensiert wird. Dieser Mindestdruck wird durch Befüllung der Kupplungsumgebung, insbesondere des Innenraumes 28 mit Medium aus der Kraftübertragungseinheit 9 gewährleistet. Dazu ist beispielsweise zwischen dem Innenraum 28 der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 und der Kraftübertragungseinheit 9 eine Blende B vorgesehen. Diese ist vorzugsweise in der die Druckräume trennenden Wandung zwischen schaltbarer Kupplungseinrich- tung 13 und Kraftübertragungseinheit 9 angeordnet. Die Motorkupplung wird durch den Mindestdruck geöffnet, wobei dieser Mindestdruck sich aus dem Druck in der Kraftübertragungseinheit 9 ergibt. Um sicherzustellen, dass der Druck in der Kupplungsumgebung nicht unter den Mindestdruck abfällt, ist eine Einrichtung zur Druckbegrenzung im Rücklauf 34, insbesondere ein Druckbegrenzungsventil DBV1 vorgesehen.

Die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 zur Überbrückung der hydrodynamischen Komponente 10 ist in der Betriebsweise „elektrisches Fahren mit Leistungsübertragung über die hydrodynamische Komponente 10" geöffnet, während über die hydrodynamische Komponente 10 ein Moment übertragen wird, wobei gleichzeitig ein externer Kühlmittelstrom über die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 unter Beibehaltung der Öffnungsstellung realisiert wird. In diesem Fall befindet sich die erste Ventileinrichtung V1 in ihrer ersten Schaltstellung V11, während die zweite Ventileinrichtung V2 sich in der zweiten Schaitstellung V2II befindet, die den Druckraum 23 mit einem Tank 36 verbindet.

Der Funktionszustand „elektrisches Fahren mit Leistungsübertragung über die schaltbare Kupplungseinrichtung 12" ist in der Figur 2d dargestellt. In Analogie zur Figur 2b ist die schaltbare Kupplungseinrichtung 12 geschlossen und die Ventileinrichtung V1 befindet sich in der Schaltstellung V1 II.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist es vorgesehen, dass der Kupplungsumgebung ein eigener Rücklauf zugeordnet ist. Dazu werden die Rückläufe 34 und 37 aus dem Betriebsmit- telversorgungs- und Führungssystem 19 der Kraftübertragungseinheit 9 und der schaltbaren Kupplungseinrichtung 13 vorzugsweise getrennt ausgebildet und jeweils mit einem entsprechenden Druckbegrenzungsventil DBV1 und DBV2 versehen. Die einzelnen Schaltschemata sind für die in den Figuren 2a bis 2d dargestellten Betriebsweisen in den Figuren 3a bis 3d wiedergegeben. Diese unterscheiden sich im Grundaufbau lediglich dadurch, dass die Rückläufe 34 und 37 für beide Baueinheiten separat ausgebildet sind und jeweils separat mit einem eigenen oder einem gemeinsam genutzten Tank gekoppelt sind. Die Verbindungen zwischen dem Druckraum 23 und dem Zulauf 32 sowie dem Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem 19 und der Kraftübertragungseinheit 9 sind unverändert. Gleiches gilt auch für die Betriebsweise. Der Grundaufbau der einzelnen Ventileinrichtungen V1 und V2 entspricht dem in den Figuren 2a bis 2d beschriebenen, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Bezuqszeichenliste

Antriebsstrang Hybridsystem erste Antriebsmaschine Verbrennungskraftmaschine zweite Antriebsmaschine elektrische Maschine Verbraucher Getriebe Kraftübertragungseinheit hydrodynamische Komponente hydrodynamische Drehzahl-/Drehmomentwandler schaltbare Kupplungseinrichtung E erster Kupplungsteil A zweiter Kupplungsteil schaltbare Kupplungseinrichtung E erster Kupplungsteil A zweiter Kupplungsteil Stelleinrichtung Getriebeeingangswelle Getriebeölpumpe Mittel zur Übertragung eines vordefinierten Mindestmomentes Kolbenelement Betriebsmittelversorgungs- und Führungssystem Einrichtung zur Erzeugung einer vordefinierten Mindestvorlast Vorspannelement Federeinheit Druckraum Gehäuse Kupplungsnabe Gehäuseglocke Innenraum Zwischenraum kombinierte Kraftübertragungs- und Antriebseinheit 31 Betriebsmittelvorrat

32 Zulauf

34 Rücklauf

35 Tank

36 Tank

37 Rücklauf

T1. T2 Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen

V1. V2 Ventileinrichtung

DBV1 , DBV2 Druckbegrenzungsventil

R Rotationsachse

E Eingang der Kraftübertragungseinheit

A Ausgang der Kraftübertragungseinheit