專利名稱：用于啟動并行混合傳動系上的內(nèi)燃機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種依據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的用于啟動并行混合傳動系上的內(nèi)燃機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
依據(jù)分類的DE 101 40 424 A1公開了用于啟動汽車并行混合傳動系上內(nèi)燃機(jī)的方法。該傳動系除了內(nèi)燃機(jī)外還包括可自動切換的變速器，該變速器具有可與內(nèi)燃機(jī)連接的主動軸和可與汽車的至少一個傳動軸聯(lián)動的被動軸以及機(jī)械變速器，該變速器具有第一和一個第二行星齒輪組、多個離合器、多個制動器和電機(jī)。
該電機(jī)作為啟動器/發(fā)電機(jī)和/或可用于無級調(diào)節(jié)變速器和/或用于汽車的電動行駛工作。為此電機(jī)借助兩個離合器可與第一行星齒輪組的第一軸和/或第二軸這樣連接，在純電動行駛和與此同時離合器閉合的情況下可以使內(nèi)燃機(jī)通過操作兩個離合器的另一個啟動。在這種情況下，通過閉合另一個離合器將啟動器轉(zhuǎn)矩通過第一行星齒輪組的太陽輪軸導(dǎo)入該行星齒輪組并輸送到主動軸上，從而內(nèi)燃機(jī)可以開始工作。
隨著該啟動后時間加大，電機(jī)可以通過兩個離合器之一與內(nèi)燃機(jī)聯(lián)動，從而然后在駕駛員的相應(yīng)要求下可以利用通過電機(jī)提高的轉(zhuǎn)矩加速行駛。
在這種公開的方法中行駛這樣進(jìn)行，使其可以從靜止?fàn)顟B(tài)無液壓變矩器啟動，其中，第一行星齒輪級的太陽輪通過可與啟動制動器連接。在同軸設(shè)置在電機(jī)內(nèi)部的兩個離合器中，一個離合器與該太陽輪軸如上所述這樣共同作用，在啟動制動器脫開和該離合器閉合后使用于啟動內(nèi)燃機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩通過太陽輪軸輸送到第一行星齒輪級內(nèi)。
在某些情況下，這種公開的方法中會在傳動系上產(chǎn)生雖然很小，但本身不希望的牽引力中斷。
DE 199 17 665 A1公開了一種采用兩個電機(jī)的混合驅(qū)動方案，出于減少牽引力中斷現(xiàn)象的目的，在借助第一電機(jī)的純電動行駛驅(qū)動時借助第二電機(jī)啟動內(nèi)燃機(jī)并在內(nèi)燃機(jī)與變速器輸入軸之間的轉(zhuǎn)速差非常小的情況下與傳動系聯(lián)動。然而這種用于解決牽引力中斷問題的可能性以兩個電機(jī)為前提。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于，對用于啟動內(nèi)燃機(jī)的方法這樣進(jìn)行改進(jìn)，使?fàn)恳χ袛嗝黠@降低或者甚至完全避免。
該目的依據(jù)主權(quán)利要求的特征通過一種用于啟動汽車并行混合傳動系上內(nèi)燃機(jī)的方法得以實(shí)現(xiàn)，其中，傳動系除內(nèi)燃機(jī)外還包括可自動切換的變速器，該變速器具有可與內(nèi)燃機(jī)連接的主動軸和可與汽車的至少一個傳動軸連接的被動軸，以及具有機(jī)械變速器，該變速器具有第一和第二行星齒輪組、多個離合器、多個制動器并具有電機(jī)，該電機(jī)作為啟動器/發(fā)電機(jī)和/或可用于無級調(diào)節(jié)變速器和/或用于汽車的電動行駛工作，其中，電機(jī)借助兩個離合器可與第一行星齒輪組的第一和/或第二軸這樣連接，在純電動行駛并且與此同時一個離合器閉合的情況下可以使內(nèi)燃機(jī)通過操作兩個離合器的另一個而啟動，其中，通過閉合由于其閉合而可直接與主動軸連接的那個離合器進(jìn)行啟動。
具有優(yōu)點(diǎn)的是，通過依據(jù)本發(fā)明的方法內(nèi)燃機(jī)利用閉合離合器的直接轉(zhuǎn)矩流通過主動軸啟動，而無需像現(xiàn)有技術(shù)中那樣為啟動必須事后閉合另一個離合器。這些過程一般情況下導(dǎo)致減少牽引力中斷和雖然很小但可感覺到的撞擋，通過依據(jù)本發(fā)明的方法則得到避免并在其持續(xù)時間方面得到降低。
具有優(yōu)點(diǎn)的是該方法這樣構(gòu)成，使電機(jī)與第一行星齒輪組的內(nèi)齒輪通過內(nèi)燃機(jī)啟動時直接與主動軸連接的那個離合器連接。
同樣具有優(yōu)點(diǎn)的是，作為對此的選擇或者補(bǔ)充該方法可以這樣進(jìn)一步構(gòu)成，使電機(jī)與第一行星齒輪組的太陽輪通過兩個離合器的另一個離合器連接。
特別優(yōu)選兩個離合器作為片式離合器構(gòu)成并可彼此獨(dú)立切換和調(diào)節(jié)。
但在取決于各自的應(yīng)用情況下同樣具有優(yōu)點(diǎn)的是，可彼此獨(dú)立切換的離合器最終形狀連接構(gòu)成。
優(yōu)選行駛中在切斷內(nèi)燃機(jī)的情況下，第一行星齒輪組的行星齒輪架借助閉合離合器通過制動器支承在變速器的外殼上。因此為然后存在的純電動行駛以特別簡單的方式實(shí)現(xiàn)必需的轉(zhuǎn)矩支承，而且內(nèi)燃機(jī)此后的啟動與換擋部件的操作順序相關(guān)受到積極影響。
這種有利的操作順序在此情況下延續(xù)，即這種轉(zhuǎn)矩支承在進(jìn)一步優(yōu)選的方法順序中在內(nèi)燃機(jī)啟動后保持，直至優(yōu)選在換入第3擋時打開鎖住的制動器。
在繼續(xù)快速換擋的過程中具有優(yōu)點(diǎn)的是，為避免同時操作并因此可能對換擋舒適性產(chǎn)生不利影響的換擋部件數(shù)量過大，首先在不改變傳動比的情況下控制中間換擋級。這一點(diǎn)優(yōu)選由此實(shí)現(xiàn)，即為接入該中間換擋級閉合將第一行星齒輪組的內(nèi)齒輪與第二行星齒輪組的行星齒輪架聯(lián)動的離合器。
在傳動系的所切換擋位上出現(xiàn)i＝2.74和/或i＝1.54和/或i＝1.0和/或i＝0.867的傳動比情況下可以產(chǎn)生有利的轉(zhuǎn)矩影響。


其他優(yōu)點(diǎn)和特征來自于下面借助附圖對實(shí)施例的詳細(xì)說明。其中圖1示出啟動位置上變速器的示意剖面圖；圖2示出內(nèi)燃機(jī)直接啟動時圖1的變速器；圖3示出第2擋上圖1的變速器；圖4示出第3擋上圖1的變速器；圖5示出第4擋上圖1的變速器；圖6示出中間級上圖1的變速器；以及圖7示出第5擋上圖1的變速器。
具體實(shí)施例方式
各自附圖下面在一個表內(nèi)示出叉號，它們表示后面介紹的換擋部件，即離合器和制動器各自的閉合(中間一行)，而下面一行則表示該換擋部件打開。實(shí)際的轉(zhuǎn)矩流在附圖中為此各自通過粗實(shí)線表示。
可自動切換的汽車變速器1為一個未詳細(xì)示出的汽車并行混合傳動系部分。這種變速器1包括主動軸2，該軸輸入端例如通過扭轉(zhuǎn)減振器與傳動系未示出的內(nèi)燃機(jī)連接。
變速器1的輸出端上存在被動軸3，該軸可與至少一個汽車軸傳動連接。在所稱的兩個軸2和3之間設(shè)置變速器4，該變速器由第一變速器級(第一行星齒輪組5)和具有多個離合器K1、K2、K3和兩個制動器B1和B2的第二變速器級(第二行星齒輪組6)組成。
第一變速器級例如由普通行星齒輪組5組成，該齒輪組連接在作為第二變速器級的Ravigneaux齒輪組6的前面。這種設(shè)置例如可以實(shí)現(xiàn)具有六個前進(jìn)擋和一個倒擋的自動變速器。
第一行星齒輪組5的太陽輪17通過太陽輪軸18與啟動制動器B3連接，從而裝備該變速器1的汽車可以無需液力變矩器啟動。
為此存在作為啟動器/發(fā)電機(jī)構(gòu)成的電機(jī)14，其中，為該電機(jī)14此外分配未示出的電子控制系統(tǒng)和蓄能器7。
通過變速器4與電機(jī)14的組合，因此裝備該裝置的汽車可以從變速器換擋撥叉中立位置電機(jī)啟動。
在電機(jī)14以及與第一行星齒輪組5的內(nèi)齒輪20連接的主動軸2和太陽輪軸18之間設(shè)置第四離合器K4和第五離合器K5。
行駛期間通過電機(jī)14轉(zhuǎn)速變化作用于太陽輪軸18，不僅可以選擇固定傳動比的六個前進(jìn)擋，而且還可以選擇發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速無級變化的五個前進(jìn)行駛范圍。
在汽車的行駛期間和特別是制動期間，因此利用電機(jī)14可以通過將電能中間存儲在象征性示出的蓄能器7內(nèi)進(jìn)行能量再利用。箭頭方向8表示電機(jī)14是將能量存儲到蓄能器7內(nèi)還是從中提取。
利用這種汽車變速器例如可以在市內(nèi)或者要求無廢氣排放的其他地區(qū)實(shí)現(xiàn)既前進(jìn)也倒車的純電動行駛。
第一行星齒輪組5的內(nèi)齒輪20通過內(nèi)齒輪軸21與主動軸2始終連接。行星齒輪22與行星齒輪架23連接，該齒輪架通過離合器K1、K2和K3可與第二行星齒輪組6連接或者通過制動器B2可與變速器1的外殼34鎖住。
第二復(fù)式行星齒輪組6基本由第一太陽輪24和第二太陽輪25組成，它們通過第一太陽輪軸26以及第二太陽輪軸27可與第一行星齒輪組5連接或者通過制動器B1可與外殼34鎖住。
一組第一行星齒輪28支承在第一行星齒輪架30上，該行星齒輪架30可借助制動器B1與外殼34鎖住。無論是第一行星齒輪28還是第二行星齒輪29均可通過第二行星齒輪架31和中間軸32與第一行星齒輪組5連接。第二行星齒輪組6的內(nèi)齒輪33直接與汽車變速器1的被動軸3連接。
依據(jù)圖1內(nèi)燃機(jī)處于斷開狀態(tài)，汽車在這種狀態(tài)下純電機(jī)運(yùn)動。離合器K1、K2和制動器B1閉合，而離合器K3和K4打開。
由于必需的轉(zhuǎn)炬支承，內(nèi)齒輪20由第一行星齒輪組5通過閉合的離合器K2和同樣閉合的制動器B1而固定制動。離合器K5同樣閉合。因此在從蓄能器7提取電能的情況下，傳動轉(zhuǎn)矩通過閉合的離合器K5、太陽輪軸18、行星齒輪架23和離合器K1，通過分配給第二行星齒輪組6的第二太陽輪軸27，通過第二行星齒輪組6借助制動器B1固定制動的行星齒輪架30，第二行星齒輪組的行星齒輪29和所屬的內(nèi)齒輪33，傳遞到被動軸3上。
依據(jù)圖2，內(nèi)燃機(jī)依據(jù)本發(fā)明通過打開離合器K2和閉合離合器K4 啟動。因此分配給兩個電機(jī)14的離合器K4和K5閉合。然而與圖1所示的情況相同，與離合器K5的起點(diǎn)相關(guān)的轉(zhuǎn)矩路徑通過現(xiàn)在打開的離合器K2，與借助現(xiàn)在閉合的離合器K5從電機(jī)14傳遞到該主動軸2上的轉(zhuǎn)矩一樣，將該轉(zhuǎn)矩的一部分通過分離的內(nèi)齒輪20輸送到主動軸2。
傳動比現(xiàn)在為i＝2.74并因此與公知的基本變速器6HP26的i＝2.34的2擋非常相似。
因?yàn)檩斎胄行驱X輪組5首先通過離合器K4和K5保持鎖住，所以其他傳動比僅在邊緣上與基本變速器的傳動比有所不同。為此通過第一和第二行星齒輪組5和6的組合可以切換兩個附加的前進(jìn)擋和一個附加的倒擋。
圖3示出內(nèi)燃機(jī)啟動后出現(xiàn)的狀態(tài)。圖3所屬的表格與圖2相比沒有變化。內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)在以2擋驅(qū)動汽車；無需切換其他的離合器。電機(jī)14現(xiàn)在可以作為發(fā)電機(jī)工作并將電能儲存在蓄能器7內(nèi)(箭頭8)。
為切換到3擋，現(xiàn)在依據(jù)圖4閉合制動器B2并打開B1。由此分離第二行星齒輪組6的行星齒輪架30并將傳動比降到與基本變速器6HP26的i＝1.521相比的i＝1.54。
如果3擋行駛，那么依據(jù)圖5通過重新打開制動器B2和閉合離合器K3切換4擋。傳動比直接變?yōu)閕＝1.0，也就是類似基本變速器在該第4擋的i＝1.143。
為換入下個高擋第5擋，直接換擋必須同時操作總計(jì)四個換擋部件。為避免這一點(diǎn)和不失去舒適性地實(shí)現(xiàn)換擋，因此實(shí)現(xiàn)圖6中所示同樣適用i＝1.0的中間換擋級。為此打開離合器K1和閉合離合器K2，由此轉(zhuǎn)矩流附加由內(nèi)齒輪20通過與其借助離合器K2聯(lián)動的中間軸32傳遞到行星齒輪組6的行星齒輪架31上。
此后才通過打開離合器K5和閉合啟動制動器B3切換到i＝0.867的5擋，該擋相當(dāng)于基本變速器6HP26的傳動比(圖7)。
其他高擋級隨后可以如公知的基本變速器中那樣實(shí)施并因此在這里不再贅述。
通過依據(jù)本發(fā)明使用兩個離合器K4和K5，電機(jī)14啟動內(nèi)燃機(jī)的離合器K4直接與主動軸2連接。主動軸2在此方面也可與內(nèi)燃機(jī)的曲軸直接驅(qū)動連接。由此可以實(shí)現(xiàn)具有機(jī)械變速器4和電機(jī)14的上述汽車變速器1的公知優(yōu)點(diǎn)，即駕駛員按需要加強(qiáng)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，從而可以進(jìn)行無局限性的加速運(yùn)行，以補(bǔ)充可以舒適啟動和無可感覺到的牽引力中斷實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)。
此外，通過這種錯接在電機(jī)14的發(fā)電機(jī)工作時可提供汽車電路的持續(xù)供電。
附圖符號1汽車變速器2主動軸3被動軸4變速器5第一行星齒輪組6第二行星齒輪組7蓄能器8箭頭方向14電機(jī)17太陽輪18太陽軸20內(nèi)齒輪21內(nèi)齒輪軸22行星齒輪23行星齒輪架24第一太陽輪25第二太陽輪26第一太陽輪軸27第二太陽輪軸28第一行星齒輪29第二行星齒輪30第一行星齒輪架31第二行星齒輪架32中間軸33內(nèi)齒輪34外殼K1第一離合器K2第二離合器K3第三離合器
K4第四離合器K5第五離合器B1第一制動器B2第二制動器B3第三制動器
權(quán)利要求
1.用于啟動汽車并行混合傳動系上的內(nèi)燃機(jī)的方法，其中，傳動系除內(nèi)燃機(jī)外還包括可自動切換的變速器(1)，該變速器具有-可與內(nèi)燃機(jī)連接的主動軸(2)-可與汽車的至少一個傳動軸連接的被動軸(3)，-機(jī)械變速器(4)，具有第一和第二行星齒輪組(5、6)、多個離合器以及多個制動器，以及-電機(jī)(14)，該電機(jī)作為啟動器/發(fā)電機(jī)和/或用于變速器的無級調(diào)節(jié)和/或用于汽車的電動行駛，其中，電機(jī)(14)借助兩個離合器(K4、K5)可與第一行星齒輪組的第一軸和/或第二軸這樣連接，使得在純電動行駛并且與此同時一個離合器(K4或者K5)閉合的情況下，內(nèi)燃機(jī)可通過操作兩個離合器中的另一個而啟動，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)的啟動通過閉合由于其閉合而可直接與主動軸(2)連接的那個離合器(K4)進(jìn)行。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，電機(jī)(14)與第一行星齒輪組(5)的內(nèi)齒輪(20)通過在內(nèi)燃機(jī)啟動時直接與主動軸(2)連接的那個離合器(K4)連接。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，電機(jī)(14)與第一行星齒輪組(5)的太陽輪(17)通過兩個離合器(K4、K5)中的另一個離合器(K5)連接。
4.按權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中，兩個離合器(K4和K5)作為片式離合器構(gòu)成并可彼此獨(dú)立地切換和調(diào)節(jié)。
5.按權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中，兩個離合器(K4和K5)可作為形狀連接的離合器閉合并可彼此獨(dú)立地切換。
6.按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，行駛中，在切斷內(nèi)燃機(jī)的情況下，第一行星齒輪組的行星齒輪架借助閉合的離合器而通過制動器支承在變速器的外殼上。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其中，行星齒輪架也在內(nèi)燃機(jī)啟動后鎖住保持在外殼上。
8.按權(quán)利要求7所述的方法，其中，打開鎖住行星齒輪架的制動器以切換到第3擋。
9.按權(quán)利要求8所述的方法，其中，為在高于第3擋的擋位上繼續(xù)換擋過程，首先在不改變傳動比的情況下控制中間換擋級。
10.按權(quán)利要求9所述的方法，其中，為接入中間換擋級，閉合將第一行星齒輪組的內(nèi)齒輪與第二行星齒輪組的行星齒輪架聯(lián)動的離合器。
11.按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其中，在傳動系的所切換擋位上出現(xiàn)i＝2.74和/或i＝1.54和/或i＝1.0和/或i＝0.867的傳動比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于啟動汽車并行混合傳動系上的內(nèi)燃機(jī)的方法，其中，傳動系除內(nèi)燃機(jī)外還包括可自動切換的變速器(1)，該變速器具有可與內(nèi)燃機(jī)連接的主動軸(2)和可與汽車的至少一個傳動軸連接的被動軸(3)以及機(jī)械變速器(4)，該變速器具有第一和一個第二行星齒輪組(5、6)、多個離合器和制動器，還具有電機(jī)(14)，該電機(jī)作為啟動器/發(fā)電機(jī)和/或用于無級調(diào)節(jié)變速器和/或用于汽車的電動行駛，其中，電機(jī)(14)借助兩個離合器可與第一行星齒輪組的第一和/或第二軸這樣連接，使得在純電動行駛并且與此同時一個離合器閉合的情況下，內(nèi)燃機(jī)可以通過操作兩個離合器的另一個而啟動，其中，通過閉合由于其閉合而可直接與主動軸(2)連接的那個離合器(K4)進(jìn)行啟動。
文檔編號B60W10/10GK101022967SQ200580031544
公開日2007年8月22日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月18日
發(fā)明者奧利弗·斯特芬, 阿克塞爾·海特曼 申請人:Zf 腓德烈斯哈芬股份公司