DE10017150A1 - Kraftübertragungssystem für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Kraftübertragungssystem für Kraftfahrzeuge

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DE10017150A1
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DE
Germany
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transmission
generator
gear
electric motor
drive shaft
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10017150A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshimichi Minowa
Hiroshi Sakamoto
Mitsuo Kayano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60W20/40—Controlling the engagement or disengagement of prime movers, e.g. for transition between prime movers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K2006/268—Electric drive motor starts the engine, i.e. used as starter motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F16H3/089—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears all of the meshing gears being supported by a pair of parallel shafts, one being the input shaft and the other the output shaft, there being no countershaft involved
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Abstract

In einem Kraftübertragungssystem sind ein Generatorzahnrad (15), das in bezug auf eine Antriebswelle (3) eines Getriebes (53) frei drehbar ist, und ein Kupplungsmechanismus (7), der mit der Antriebswelle des Getriebes und mit dem Generatorzahnrad drehfest verbunden ist, zwischen einer Brennkraftmaschine (52) und dem Getriebemechanismus vorgesehen. In der hinteren Verlängerung der Antriebswelle des Getriebes ist ein Elektromotor (41) vorgesehen. Dadurch kann ein Kraftfahrzeug-Kraftübertragungssystem mit kompakter Größe geschaffen werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftübertragungssystem für sogenannte Hybridkraftfahrzeuge, die eine Brennkraftma­ schine und eine elektrische Antriebseinrichtung (die im folgenden mit Elektromotor bezeichnet wird, wenn sie hauptsächlich für den Antrieb verwendet wird, mit Genera­ tor bezeichnet wird, wenn sie hauptsächlich als Strom­ erzeuger und als Anlasser für die Brennkraftmaschinen verwendet wird, und als Elektromotor/Generator bezeichnet wird, wenn sie sowohl zum Antrieb als auch zur Strom­ erzeugung verwendet wird) umfaßt, und insbesondere ein derartiges Kraftübertragungssystem, das kompakte Abmes­ sungen besitzt.
Aus JP Hei 10-217779-A ist ein Kraftübertragungssystem mit geringer Größe und geringem Gewicht bekannt. Hierbei handelt es sich um ein Hybrid-Kraftübertragungssystem, das einen Elektromotor/Generator, einen Getriebemechanis­ mus und einen Kupplungsmechanismus umfaßt, wobei der Elektromotor/Generator und der Kupplungsmechanismus in einem einzigen Gehäuse ausgebildet sind, weshalb das Kraftübertragungssystem eine kompakte Größe besitzt.
Ein Kraftübertragungssystem dieses Typs ermöglicht jedoch kaum, einen reduzierten Kraftstoffverbrauch und eine erhöhte Antriebsleistung zu erzielen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftübertragungssystem für Hybridkraftfahrzeuge zu schaffen, das zwei elektrische Antriebseinrichtungen (Generator und Elektromotor) sowie einen Kupplungsmecha­ nismus umfaßt und eine kompakte Größe besitzt, ohne die erwähnten Nachteile herkömmlicher Kraftübertragungssy­ steme dieses Typs aufzuweisen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftübertragungssy­ stem nach Anspruch 1 oder 6. Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Im Hinblick auf den Umweltschutz hat ein Hybrid-Kraft­ fahrzeugsteuersystem, mit dem der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs erheblich reduziert werden kann, große Bedeutung erlangt. In diesem Hybrid-Kraftfahrzeugsteuer­ system braucht die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs wegen der Verwendung eines Elektromotors lediglich in einem Bereich mit hohem Wirkungsgrad betrieben werden, da jedoch eine elektrische Antriebseinrichtung wie etwa ein Generator erforderlich ist, sind einer Reduzierung der Größe des Hybrid-Kraftfahrzeugsteuersystems enge Grenzen gesetzt.
Das erfindungsgemäße Kraftübertragungssystem für Kraft­ fahrzeuge umfaßt ein Generatorzahnrad, das in bezug auf die Antriebswelle eines Übertragungsmechanismus frei drehbar ist, sowie einen Kupplungsmechanismus, der mit der Antriebswelle des Übertragungsmechanismus und mit dem Generatorzahnrad drehfest verbunden ist, wobei das Gene­ ratorzahnrad und der Kupplungsmechanismus zwischen einer Brennkraftmaschine und dem Übertragungsmechanismus vorge­ sehen sind.
Es wird daher genauer ein Kraftübertragungssystem für Kraftfahrzeuge geschaffen, wobei das Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine, einen Generator, der durch die Aus­ gangsleistung der Brennkraftmaschine angetrieben wird, eine Batterie, die durch die Ausgangsleistung des Genera­ tors aufgeladen wird, einen Elektromotor, der durch die Leistung der Batterie angetrieben wird, und ein Getriebe, das am hinteren Abschnitt einer Abtriebswelle der Brenn­ kraftmaschine vorgesehen ist und wenigstens der Änderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine dient, umfaßt. Das Kraftübertragungssystem umfaßt ein Generatorzahnrad, das in bezug auf eine Antriebswelle des Getriebes frei dreh­ bar ist, und einen Kupplungsmechanismus, der mit der Antriebswelle des Getriebes und mit dem Generatorzahnrad drehfest verbunden ist. Das Generatorzahnrad und der Kupplungsmechanismus sind zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe vorgesehen.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist die Abtriebswelle des Generators zur Antriebswelle des Getriebes im wesent­ lichen parallel angeordnet.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Elek­ tromotor im hinteren Abschnitt des Getriebes in der Verlängerung der Antriebswelle des Getriebes angeordnet und wird die Ausgangsleistung des Elektromotors an die Abtriebswelle des Getriebes übertragen.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal der Erfindung ist der Generator im Gehäuse des Getriebes angeordnet.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Hochgeschwindigkeitszahnrad des Getriebes in bezug auf ein Niedriggeschwindigkeitszahnrad des Getriebes auf seiten der Brennkraftmaschine angeordnet.
Gemäß einem nochmals weiteren Merkmal der Erfindung ist in dem Kraftübertragungssystem für Hybridkraftfahrzeuge ein Elektromotor im wesentlichen senkrecht zur Antriebs­ welle des Übertragungsmechanismus angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Kraft­ übertragungssystem für Kraftfahrzeuge geschaffen, wobei das Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine, einen Genera­ tor, der durch die Ausgangsleistung der Brennkraftma­ schine angetrieben wird, eine Batterie, die durch die Ausgangsleistung des Generators aufgeladen wird, einen Elektromotor, der durch die Leistung der Batterie ange­ trieben wird, und ein Getriebe, das in einem hinteren Abschnitt einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine angeordnet ist und wenigstens die Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine ändert, umfaßt. In diesem Kraftübertra­ gungssystem ist die Abtriebswelle des Elektromotors im wesentlichen senkrecht zur Antriebswelle des Getriebes angeordnet.
Gemäß einem Merkmal dieses Aspekts der Erfindung ist die Abtriebswelle des Getriebes zur Antriebswelle des Getrie­ bes im wesentlichen parallel angeordnet und sind die Abtriebswelle des Elektromotors und die Abtriebswelle des Getriebes durch ein Zahnradpaar, dessen Achsen sich schneiden, kraftschlüssig verbunden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut­ lich beim Lesen der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die auf die Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:
Fig. 1 eine Konstruktionsansicht eines Kraftübertra­ gungssystems für Hybridkraftfahrzeuge gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 eine Außenansicht eines das Kraftübertragungssy­ stem nach Fig. 1 enthaltenden Antriebsstrangs;
Fig. 3 eine Konstruktionsansicht einer Anordnung, in der eine Ölpumpe durch einen Elektromotor angetrieben wird;
Fig. 4 eine Konstruktionsansicht eines Kraftübertra­ gungssystems für Hybridkraftfahrzeuge gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 5 einen Graphen zur Erläuterung der Beziehung zwischen der Antriebskraft und der Fahrgeschwin­ digkeit in dem Kraftübertragungssystem.
Fig. 1 ist eine Konstruktionsansicht eines Kraftübertra­ gungssystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung für ein Hybridkraftfahrzeug mit Frontmotor und Vorderrad­ antrieb. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist das Hybridkraft­ fahrzeug-Kraftübertragungssystem mit einer Brennkraftma­ schinen-Anlasserkupplung 7 versehen.
Diese Brennkraftmaschinen-Anlasserkupplung 7 umfaßt einen Verbindungsabschnitt 1, ein Kupplungsscheiben-Unterstüt­ zungselement 2, das über das Verbindungsteil 1 mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist, eine Antriebswelle 3 eines Getriebes, eine Kupplungsscheibe 4, die mit der Antriebswelle 3 des Getriebes verbunden ist, eine Kupplungsabdeckung 5 und ein Blattfederelement 6.
Ein Ausrücken der Brennkraftmaschinen-Anlasserkupplung 7 erfolgt mittels Öldruck, der durch eine Ölpumpe 9 erzeugt wird, die ihrerseits durch einen Generator 8 angetrieben wird. Wenn der Öldruck einen bestimmten Wert nicht er­ reicht, bleibt die Brennkraftmaschinen-Anlasserkupplung 7 über eine Federkraft mit der Kupplungsabdeckung 5 dreh­ fest verbunden.
Zum Ausrücken der Brennkraftmaschinen-Anlasserkupplung 7 wird zunächst eine Öldruckkammer 11 durch eine Öldruck­ leitung 10 mit dem erzeugten Öldruck beaufschlagt. Da­ durch wird ein Kolben 12 in Fig. 1 nach links bewegt, wodurch ein Kupplungsausrückelement 13 ausgefahren wird und das Blattfederelement 6 betätigt wird.
Das Blattfederelement 6 bewirkt, daß die Kupplungsabdec­ kung 5 geöffnet wird, wodurch die Druckkraft der Kupp­ lungsscheibe 4 reduziert wird und folglich die Brenn­ kraftmaschinen-Anlasserkupplung 7 ausgerückt wird. In der betrachteten Ausführungsform erfolgt die Betätigung der Brennkraftmaschinen-Anlasserkupplung 7 durch Öldruck, hierfür kann jedoch auch ein elektrischer Aktuator ver­ wendet werden.
Die Brennkraftmaschinen-Anlasserkupplung 7 schafft wäh­ rend des Anlassens der Brennkraftmaschine eine gleichmä­ ßige Drehmomentcharakteristik, außerdem kann ein Anlassen der Brennkraftmaschine sichergestellt werden, wenn das elektrische System ausgefallen ist (beispielsweise bei Problemen des Elektromotors).
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Dreh­ moment der Brennkraftmaschine bei halb eingerückter Brennkraftmaschinen-Anlasserkupplung 7 übertragen werden, wodurch die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine während des Anlassens zunimmt und die Ausgangsleistung des Elektromotors verringert werden kann, so daß ein Elektromotor mit kompakter Größe und geringem Gewicht verwirklicht werden kann.
In einem Übertragungsmechanismusgehäuse ist ein Generator 8 angeordnet und mit der Getriebeantriebswelle 3 über ein Generatorzahnradpaar 15, eine Generatorhohlrad 16, eine Generatornabe 17 und ein Einrückzahnrad 18 verbunden ist.
An der Innenseite der Generatornabe 17 ist eine (nicht gezeigte) Nut vorgesehen, die mit mehreren Nuten 19 der Getriebemechanismus-Antriebswelle 3 in Eingriff ist. Die Generatornabe 17 ist in axialer Richtung der Getriebean­ triebswelle 3 beweglich. Eine Drehung der Generatornabe 17 in bezug auf die Getriebeantriebswelle 3 ist jedoch nicht möglich. Wenn das Generatorhohlrad 16 sowohl mit der Generatornabe 17 als auch mit dem Einrückzahnrad 18 in Eingriff ist, kann zwischen dem Generator 8 und der Getriebeantriebswelle 3 Drehmoment übertragen werden.
Wenn das Generatorhohlrad 16 nur mit der Generatornabe 17 in Eingriff ist, kann zwischen dem Generator 8 und der Getriebeantriebswelle 3 kein Drehmoment übertragen wer­ den. Um das Generatorhohlrad 16 zu bewegen, wird ein linearer Aktuator, der beispielsweise einen Hebel 21 umfaßt, an dem eine Mutter 20 und ein entsprechend der Drehung des Elektromotors 23 sich drehender Schraubbolzen 22 vorgesehen sind, verwendet.
Der lineare Aktuator bewegt sich nicht, weil der Schraub­ bolzen 22 mit einem Gewinde der Mutter 20 in Eingriff ist, auch wenn das Generatorhohlrad 16 eine Gegenkraft ausübt. Daher ist zur Fixierung des Generatorhohlrades 16 keine Energie (Verbrauch an elektrischer Leistung) erfor­ derlich, so daß der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahr­ zeugs reduziert werden kann.
Wie oben erwähnt worden ist, sind eine Abtriebswelle 14 des Generators 8 und die Getriebeantriebswelle 3, über die die Kraftübertragung vom Generator 8 an die Brenn­ kraftmaschine erfolgt, im wesentlichen parallel angeord­ net. Dadurch wird die Wellenlänge zwischen der Brenn­ kraftmaschine und dem Generatorzahnradpaar 15 verringert, wodurch Wellenschwingungen während des Antriebs durch den Generator 8 reduziert werden können.
Da ferner der Installationsraum für den Generator 8 so ausgebildet werden kann, daß er mit einem Anlasserinstal­ lationsabschnitt einer herkömmlichen Kraftübertragungs­ vorrichtung (in der kein Elektromotor vorhanden ist) übereinstimmt, kann die Installation des Generators 8 bewerkstelligt werden, ohne daß ein neuer Entwurf für das Kraftübertragungssystem erforderlich ist, ferner kann das Kraftübertragungssystem eine kompakte Größe erhalten.
Nun wird der Getriebemechanismus erläutert. Der Getriebe­ mechanismus der Erfindung umfaßt ein brennkraftmaschinen­ seitiges Hochgeschwindigkeitszahnrad 25 mit einem Ein­ rückzahnrad 24, ein brennkraftmaschinenseitiges Niedrig­ geschwindigkeitszahnrad 27 mit einem Einrückzahnrad 26, eine Nabe 28 und ein Hohlrad 29, das mit dem brennkraft­ maschinenseitigen Hochgeschwindigkeitszahnrad 25, mit dem brennkraftmaschinenseitigen Niedriggeschwindigkeitszahn­ rad 27 und mit der Getriebemechanismus-Antriebswelle 3 in direkten Eingriff gelangen kann.
Weiterhin sind Anschläge 30 und 31 vorgesehen, die ver­ hindern, daß sich das brennkraftmaschinenseitige Hochge­ schwindigkeitszahnrad 25 und das brennkraftmaschinensei­ tige Niedriggeschwindigkeitszahnrad 27 auf der Getriebe­ mechanismus-Antriebeswelle 3 zu weit bewegen.
An der Innenseite der Nabe 28 ist eine (nicht gezeigte) Nut vorgesehen, die mit mehreren Nuten 19 in der Getrie­ bemechanismus-Antriebswelle 3 in Eingriff ist. Diese Nabe 28 kann sich in axialer Richtung der Getriebemechanismus- Antriebswelle 3 bewegen. Eine Drehung der Nabe 28 in bezug auf die Getriebeantriebswelle 3 wird jedoch verhin­ dert. Daher wird Drehmoment, das von der Brennkraftma­ schine abgegeben wird, an die Nabe 28 und das Hohlrad 29 übertragen.
Zur Übertragung des Drehmoments von der Brennkraftma­ schine an das brennkraftmaschinenseitige Hochgeschwindig­ keitszahnrad 25 und an das brennkraftmaschinenseitige Niedriggeschwindigkeitszahnrad 27 muß sich das Hohlrad 29 in axialer Richtung der Getriebemechanismus-Antriebswelle 3 bewegen, um das Einrückzahnrad 24 oder das Einrückzahn­ rad 26 mit der Nabe 28 zu verbinden.
An dem Einrückzahnrad 24 oder 26 und an der Nabe 28 ist dieselbe Nut vorgesehen, ferner ist an der Innenseite des Hohlrades 29 eine (nicht gezeigte) weitere Nut vorgese­ hen, die mit der Nabe 28 in Eingriff ist. Um das Hohlrad 29 zu bewegen, wird ein linearer Aktuator verwendet, der einen Hebel 34 aufweist, an dem eine Mutter 33 und ein Schraubbolzen 36, der sich entsprechend einer Aktivierung eines Elektromotors 35 dreht, vorgesehen sind.
Der Antrieb des linearen Aktuators ist ähnlich demjenigen des obenbeschriebenen linearen Aktuators, weshalb eine nochmalige Erläuterung weggelassen wird.
Das brennkraftmaschinenseitige Hochgeschwindigkeitszahn­ rad 25 ist mit einem Abtriebswellen-Hochgeschwindigkeits­ zahnrad 38 in Eingriff, das direkt mit der Getriebeab­ triebswelle 37 verbunden ist. Das brennkraftmaschinensei­ tige Niedriggeschwindigkeitszahnrad 27 ist mit einem Abtriebswellen-Niedriggeschwindigkeitszahnrad 39 in Eingriff, das direkt mit der Getriebeabtriebswelle 37 verbunden ist. Ferner ist das Abtriebswellen-Hochge­ schwindigkeitszahnrad 38 mit einem Differentialzahnrad 40 in Eingriff, über das das vom Kraftübertragungssystem abgegebene Drehmoment an die Räder des Kraftfahrzeugs übertragen wird.
Nun wird erläutert, weshalb das brennkraftmaschinensei­ tige Hochgeschwindigkeitszahnrad 25 in bezug auf das brennkraftmaschinenseitige Niedriggeschwindigkeitszahnrad 27 näher an der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Wenn das Kraftfahrzeug über das brennkraftmaschinenseitige Hochgeschwindigkeitszahnrad 25 angetrieben wird, wird eine Drehmomentschwankung zwischen den Zylindern der Brennkraftmaschine aufgrund der Tatsache, daß die Brenn­ kraftmaschinendrehzahl niedrig ist, an die Getriebean­ triebswelle 3 übertragen, wodurch in der Getriebean­ triebswelle 3 Verwindungsschwingungen erzeugt werden.
Um diese Verwindungsschwingungen zu begrenzen, ist es, wenn das Drehmoment an die Getriebeantriebswelle 3 über­ tragen wird, günstig, wenn diese zwischen der Brennkraft­ maschine und dem Drehmomentübertragungszahnrad eine kurze Länge aufweist.
Nun wird die Anordnung des Elektromotors 41 erläutert. Der Elektromotor 41 ist in der Verlängerung der Getriebe­ antriebswelle 3 in einem hinteren Abschnitt des Getriebes angeordnet. Ein Elektromotor-Zahnrad 43 ist mit einem Elektromotor-Abtriebswellenzahnrad 44, das an der Getrie­ bemechanismus-Abtriebswelle 37 vorgesehen ist, in Ein­ griff.
Der Grund, weshalb der Elektromotor 41 in der Verlänge­ rung der Getriebeantriebswelle 3 angeordnet ist, besteht darin, daß er den Raum in einem herkömmlichen manuellen Getriebe sinnvoll ausnutzt. Mit anderen Worten, wenn das Kraftübertragungssystem der Erfindung verwendet wird und eine Kraftübertragung ähnlich derjenigen eines herkömmli­ chen Fahrzeugs verwirklicht wird, kann eine gegenseitige Drehmomentunterstützung zwischen dem Elektromotor 41 und dem Generator 8 erfolgen, so daß ein vollständiger Ge­ triebemechanismus mit zwei Getriebezügen gebildet wird. Da folglich zwei Getriebezüge weggelassen werden können, kann in dem entstehenden leeren Raum der Elektromotor 41 angeordnet werden.
Nun wird die Schmierung des obenbeschriebenen Getriebes erläutert. In der Ölpumpe 9 wird ein niedriger Öldruck für die Schmierung erzeugt. Dieser niedrige Öldruck wird über ein Schmierungsrohr 45 an die Oberseite jedes der Getriebezüge angelegt, wobei bei einer Drehung der Zahn­ räder der niedrige Öldruck allmählich an die Unterseite der Zahnräder angelegt wird.
Das für die Schmierung verwendete Öl wird in einer Öl­ wanne 49 gesammelt und durch die Ölpumpe 9 durch einen (nicht gezeigten) Filter und eine Ölleitung 52 abgesaugt.
Das Kraftübertragungssystem umfaßt ein vorderes Gehäuse 46, ein mittleres Gehäuse 47 sowie ein hinteres Gehäuse 48, die mittels Schrauben (nicht gezeigt) befestigt sind. Der obengenannte Generator 8, die Getriebezüge und der Elektromotor 41 werden ausgehend von einem Zustand, in dem die obengenannten Gehäuse voneinander getrennt sind, zusammengefügt.
Zwischen den Drehkörpern wie etwa den Getriebezügen und dergleichen und dem Gehäuse sind Kugellager (ähnlich dem Anschlag 30) vorgesehen, wodurch ein erhöhter Kraftstoff­ verbrauch aufgrund des Reibungsverlusts verringert werden kann.
Im mittleren Gehäuse 47 ist ein Generatordrehzahlsensor 50 vorgesehen, der die Abtriebswellendrehzahl des Genera­ tors 8 erfaßt, ferner ist ein Elektromotor-Drehzahlsensor 51 vorgesehen, der die Abtriebswellendrehzahl des Elek­ tromotors 41 erfaßt.
Da der Elektromotor-Drehzahlsensor 51 die Impulse des Elektromotor-Abtriebswellenzahnrades 44 erfaßt, muß die Abtriebswellendrehzahl des Elektromotors 41 unter Verwen­ dung des Übersetzungsverhältnisses zwischen dem Elektro­ motor-Zahnrad 43 und dem Abtriebswellen-Zahnrad 44 ermit­ telt werden. Der Elektromotor-Drehzahlsensor 51 kann auch für die Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahr­ zeugs verwendet werden.
Fig. 2 zeigt das äußere Erscheinungsbild eines Mo­ tor/Antriebsstrangs, der das Kraftübertragungssystem nach Fig. 1 enthält. An der Brennkraftmaschine 52 ist das Kraftübertragungssystem 53 befestigt. An der Oberseite dieses Kraftübertragungssystems 53 ist der Generator 8 installiert, der die Ölpumpe 9 antreibt.
Im hinteren Abschnitt des Kraftübertragungssystems 53 ist der Elektromotor 41 vorgesehen. Daher kann durch die obenbeschriebene Konstruktion ein Kraftübertragungssystem für ein Hybrid-Kraftfahrzeug, das einem herkömmlichen manuellen Getriebe ähnlich ist, verwirklicht werden.
Fig. 3 ist eine Ansicht einer Konstruktion, in der eine Ölpumpe 54 durch den Elektromotor 41 angetrieben wird. Mit der Abtriebswelle 42 des Elektromotors 41 ist eine Ölpumpe 54 verbunden. In dem Kraftübertragungssystem dreht sich während der Fahrt des Fahrzeugs notwendig die Abtriebswelle 42 des Elektromotors 41. Bei einer an­ triebslosen Fahrt wie etwa auf einer abschüssigen Straße wird an den Elektromotor 41 kein elektrischer Strom geliefert, da die Ölpumpe 54 mechanisch angetrieben werden kann, so daß der Öldruck bei verringerter Energie­ zufuhr erzeugt wird. Daher kann der Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeugs reduziert werden.
Fig. 4 ist eine Konstruktionsansicht eines Hybridkraft­ fahrzeug-Kraftübertragungssystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Da wie in Fig. 4 gezeigt in diesem Kraftübertragungssystem im hinteren Abschnitt der Getriebeantriebswelle 3, die direkt mit einer (nicht gezeigten) Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 52 verbun­ den ist, kein Raum vorhanden ist, kann dort kein Elektro­ motor angeordnet werden.
In diesem Kraftübertragungssystem ist daher unterhalb der Getriebeantriebswelle 3 ein Elektromotor 56 vorgesehen, wodurch ein Kraftübertragungssystem mit kompakter Größe erhalten werden kann. In diesem Fall sind an der Getrie­ beabtriebswelle 57 und an der Abtriebswelle des Elektro­ motors 56 zwei Zahnräder, z. B. Kegelräder, mit sich schneidenden Achsen 57 vorgesehen, wobei der Elektromotor 56 so orientiert ist, daß die Getriebeantriebswelle 3 und die Abtriebswelle des Elektromotors 56 im wesentlichen zueinander senkrecht sind.
Die Ausgangsleistung des Elektromotors 56 wird über das Zahnradpaar mit sich schneidenden Achsen 57 und über das Abtriebswellen-Hochgeschwindigkeitszahnrad 38 an das Differentialzahnrad 40 übertragen.
Fig. 5 ist ein Graph zur Erläuterung der Beziehung zwi­ schen der Antriebskraft und der Fahrgeschwindigkeit in dem Kraftübertragungssystem der Erfindung. In einem Be­ reich A arbeiten entweder der Elektromotor 41 und der Generator 8 oder aber lediglich der Elektromotor 41, während in einem Bereich B zu der Antriebskraft des Bereichs A die Brennkraftmaschinenantriebskraft hinzu­ kommt. Im Bereich C sind die Antriebskräfte des Bereichs A und des Bereichs B des Elektromotors addiert.
Die maximale Antriebskraft wird erhalten, wenn sämtliche Antriebskräfte der drei Bereiche A, B und C addiert werden. Der durch eine durchgezogene Linie umgebene Abschnitt ist ein Bereich, der für die Kraftstoffver­ brauchschätzungs-Betriebsart (beispielsweise 10 bis 15 Durchläufe) verwendet wird. Um in diesem Bereich eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs zu erzielen, muß durch eine geeignete Wahl des Antriebs entweder durch den Elektromotor 41 oder durch die Brennkraftmaschine 52 ein besserer Wirkungsgrad erzielt werden.
In einem Hybridkraftfahrzeug, das das Kraftübertragungs­ system gemäß der Erfindung verwendet, ist die in Fig. 5 gezeigte Antriebskraftverteilung optimal. Das heißt, in einem Betriebsbereich, in dem die Brennkraftmaschinen­ drehzahl niedrig ist (niedriger als 1400 min-1) und das Brennkraftmaschinendrehmoment gering ist (niedriger als die Hälfte des maximalen Drehmoments), kann der Kraft­ stoffverbrauch des Kraftfahrzeugs reduziert werden, wenn der Elektromotor 41 eingesetzt wird, in allen anderen Betriebsbereichen kann der Kraftstoffverbrauch durch Verwendung der Brennkraftmaschine 52 reduziert werden.
Das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hochgeschwindig­ keitszahnrad und dem Niedriggeschwindigkeitszahnrad ist so gesetzt, daß ein Umschalten in der Nähe der Brenn­ kraftmaschinendrehzahl von 1400 min-1 erfolgt. Beim Anlassen der Brennkraftmaschine 52 muß die Brennkraftma­ schinen-Anlasserkupplung 7 betätigt werden, so daß das Anlassen gleichmäßig erfolgt.
Wenn die Brennkraftmaschinen-Anlasserkupplung 7 nicht vorhanden wäre, müßten die Drehzahl der Getriebeantriebs­ welle 3 und die Drehzahl der Getriebeabtriebswelle 37 übereinstimmen und müßte das Hohlrad 29 bewegt werden, um das Niedriggeschwindigkeitszahnrad zu fixieren.
Da das erfindungsgemäße Kraftübertragungssystem auf der Grundlage eines herkömmlichen manuellen Getriebes gebil­ det wird, kann ein Getriebezug weggelassen werden, wobei in dem dadurch erhaltenen freien Raum der Elektromotor angeordnet werden kann, ferner wird in dem Raum, in dem herkömmlicherweise der Stator installiert ist, der Gene­ rator angeordnet, so daß sowohl der Generator als auch der Elektromotor in dem herkömmlichen manuellen Getriebe angeordnet werden können. Daher kann ein Kraftübertra­ gungssystem für Hybridkraftfahrzeuge mit kompakter Größe erhalten werden.

Claims (7)

1. Kraftübertragungssystem für Kraftfahrzeuge, wobei das Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine (52), einen Generator (8), der durch die Ausgangsleistung der Brenn­ kraftmaschine (52) angetrieben wird, eine Batterie, die durch die Ausgangsleistung des Generators (8) aufgeladen wird, einen Elektromotor (41), der durch die Leistung der Batterie angetrieben wird, und ein Getriebe (53), das am hinteren Abschnitt einer Abtriebswelle der Brennkraftma­ schine (52) vorgesehen ist und wenigstens der Änderung der Drehzahl der Brennkraftmaschine (52) dient, umfaßt, gekennzeichnet durch
ein Generatorzahnrad (15), das in bezug auf eine Antriebswelle (3) des Getriebes (53) frei drehbar ist, und
einen Kupplungsmechanismus (7), der mit der Antriebswelle (3) des Getriebes (53) und mit dem Genera­ torzahnrad (15) drehfest verbunden ist,
wobei das Generatorzahnrad (15) und der Kupplungsmechanismus (7) zwischen der Brennkraftmaschine (52) und dem Getriebe (53) vorgesehen sind.
2. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtriebswelle (14) des Genera­ tors (8) zur Antriebswelle (3) des Getriebes (53) im wesentlichen parallel angeordnet ist.
3. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (41) im hinteren Abschnitt des Getriebes (53) in der Verlängerung der Antriebswelle (3) des Getriebes (53) angeordnet ist und die Ausgangsleistung des Elektromotors (41) an die Ab­ triebswelle (37) des Getriebes (53) übertragen wird.
4. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (8) im Gehäuse des Getriebes (53) angeordnet ist.
5. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hochgeschwindigkeitszahnrad (25) des Getriebes (53) in bezug auf ein Niedriggeschwindig­ keitszahnrad (27) des Getriebes (53) auf seiten der Brennkraftmaschine (52) angeordnet ist.
6. Kraftübertragungssystem für Kraftfahrzeuge, wobei das Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine (52), einen Generator (8), der durch die Ausgangsleistung der Brenn­ kraftmaschine (52) angetrieben wird, eine Batterie, die durch die Ausgangsleistung des Generators (8) aufgeladen wird, einen Elektromotor (56), der durch die Leistung der Batterie angetrieben wird, und ein Getriebe (53), das in einem hinteren Abschnitt einer Abtriebswelle der Brenn­ kraftmaschine (52) angeordnet ist und wenigstens die Drehzahl der Brennkraftmaschine (52) ändert, umfaßt dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle des Elektromotors (56) im wesentlichen senkrecht zur Antriebswelle (3) des Getrie­ bes (53) angeordnet ist.
7. Kraftübertragungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (37) des Getriebes (53) zur Antriebswelle (3) des Getriebes (53) im wesent­ lichen parallel angeordnet ist und die Abtriebswelle des Elektromotors (56) und die Abtriebswelle (37) des Getrie­ bes (53) durch ein Zahnradpaar (57), dessen Achsen sich schneiden, kraftschlüssig verbunden sind.
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