专利名称：驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分中所述特征的驱动装置。
背景技术：
类似的驱动装置例如由DElO 2007 001 840 Al或US2004/0040810A1中公知。这类具有内燃机和电机(它们通过传动装置驱动例如工作机器或车辆)的驱动装置经常也被称为混合驱动装置。这种驱动装置特别是能够用于驱动机动车，例如商用车、有轨车辆，但是也能够用于驱动船只和移动式或非移动式的工作机器，例如起重机或诸如此类。在所述现有技术中描述的驱动装置的内燃机和电机具有平行的旋转轴线。两种构造方式在此显示出在传动装置旁的电机，特别是为了不必改变内燃机本身。然而，在设计驱动装置时经常希望能够提供驱动装置要求的转矩，并且将其通过传动装置例如传递到工作机器上或者机动车的被驱动的车轮上，而不必在传动装置的区域中或者以后进行相应的修改。文献EPl 253 036A1描述了一种集成到机动车的变速传动装置(当前称为传动装置)中的电动机，它与内燃机的曲轴同轴地布置。文献DElO 2007 058 528A1描述了一种具有内燃机、电机、传动装置(变速传动装置)和力传递单元的车辆的传动系布置，其中，力传递单元具有液力的转矩变换器，它的输出侧与内燃机处于有效连接状态。电机的转子和内燃机的曲轴又相互同轴地布置。公开文献DElO 2009 022 275A1描述了一种集成到传动装置中的电机，它的转子同样也处于与内燃机的曲轴同轴的位置。根据公开文献DE42 25 315A1，电机连接在传动装置内部，即连接在液力变换器后面。文件DE195 05 027C1描述了一种具有电机的平行混合驱动装置，该电机还是处于与内燃机同轴的位置。文件US2004/0040810A1描述了一种设计为电动发电机的电机，该电机与传动输入轴处于机械传动连接的状态。DEll 2008 002 644T5描述了多种集成在传动装置中的电机。
发明内容
本发明的目的是，进一步改进具有权利要求1的前序部分所述特征的驱动装置，即，形成一种可广泛使用的驱动装置，该驱动装置能够在输出轴上高能效地提供预定的转矩。根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征部分中所述特征的驱动装置来实现。此外，该目的还由一种用于运行这种装置的、具有权利要求10中所述特征的方法来实现。该驱动装置或该方法的有利的设计方案从各个从属权利要求中得出。根据本发明， 电机的转子和内燃机的曲轴相应地不是彼此同轴地或同中心地定位，而是它们的旋转轴线彼此相邻地平行布置，也就是说在旋转轴线的方向上看，彼此之间有间距地布置。这例如能够实现，在驱动装置的轴向构造长度不会更长的情况下，将电机定位在内燃机旁边或者定位在传动装置旁边，该传动装置特别设计为变速传动装置，例如换挡传动装置、自动化换挡传动装置或自动传动装置。根据本发明的驱动装置将内燃机和电机或它们的输出轴彼此相连接，使得它们具有共同的输出轴，然后该输出轴与传动装置的输入轴相连接或者能够与该输入轴相连接。此外，根据本发明，在电机的转子轴和共同的输出轴之间布置液力离合器。通过传动件、例如圆柱齿轮传动装置，一方面建立共同的输出轴与内燃机的曲轴之间的连接，和另一方面建立共同的输出轴与电机的转子轴之间的连接。因为在内燃机中，在这里特别是当内燃机设计为柴油马达时，不可能完全避免扭转振动，所以在曲轴通过传动件与电机的转子轴抗扭地耦合时存在以下危险，即，电机可能会因为扭转振动相应地受到影响、效率下降或者甚至可能受损坏。然而，因为在根据本发明的构造方式中，在共同的输出轴和电机之间采用的是液力离合器，所以电机能够与扭转振动退耦。这种设计具有的决定性的优点是，内燃机和电机能够作用于共同的输出轴,并且因此能够通过增加内燃机和电机的功率为由内燃机和电机组成的、集成的、普遍适用的驱动单元的共同的输出轴设置几乎任意的特性曲线。于是可以设置几乎任意的特性曲线，而不会出现不想要的折弯处、凹点或诸如此类，在特定的转速下，在内燃机的特性曲线中可能出现这些情况。于是，共同的输出轴能够直接地或者通过合适的耦合元件与传动装置相连，然后该传动装置又例如驱动车辆、工作机器或者类似物。当通过根据本发明的驱动装置例如驱动车辆时，传动装置可以是手动的、自动化的或者自动的换挡传动装置、差动变矩传动装置(Differentialwandlergetriebe)或者类似物。其中，在根据本发明的驱动装置的一种特别有利的改进方案中设计为，在共同的输出轴和传动装置的输入轴之间布置扭转振动减振器。因为内燃机一般会产生扭转振动，特别是当内燃机设计为柴油马达时，所以在共同的输出轴和传动装置的输入轴之间设置这种扭转振动减振器具有决定性的优点，因为它使得扭转振动保持远离传动装置。然后，扭转振动在系统中一方面出现在内燃机和扭转振动减振器之间，和另一方面出现在内燃机和通过传动件耦合连接的电机之间，或内燃机和液力离合器和共同的输出轴之间的区域之间。在驱动装置的这种特别优选的设计方案中，不管是电机还是传动装置都能与扭转振动完金退奉禹。在此，在根据本发明的驱动装置的一种特别有利的改进方案中设计为，液力离合器设计为具有可变化的液位的液力离合器。这使得在电机以发电机方式运行时，能够通过相应地调节液位相应地设置并调节电机和传动件之间或传动件和电机之间的力传递。此夕卜，当液力离合器中完全排空时，在此还能够实现电机的退耦，使得例如当仅仅通过内燃机提供所有必要的功率或所有必要的转矩时，电机不必被联动，于是避免损耗。作为补充或者可替换地，在根据本发明的驱动装置的一种有利的改进方案中还可以设计为，将电机设计为异步电机。然后就能够通过去磁让它无损耗地运行。在这种情况下就能够完全放弃彻底排空液力离合器，正如根据上述的变化方案可以考虑并有可能实现的那样。
此外，在根据本发明的构造的另一种设计方案中设计为，液力离合器具有机械式的分接离合器。这种机械式的分接离合器能够用在特定的情况下，在这些情况下不会出现扭转振动，例如当内燃机被关掉时，从而最小化将电机的功率传输到传动装置或者相反地传输的功率损耗。在此，根据本发明的用于运行这种根据本发明的驱动装置的方法设计为，由要求的转矩(例如它在车辆的情况下是由车辆的使用者和油门状态要求的转矩，或者它在工作机器的情况下是由这种或某种预定的运行状态要求的转矩)为传动装置确定额定输入转矩。能够借助传动控制器从传动装置的公知的传递性能中以公知的方式推导并计算该额定输入转矩，从中获取综合特性曲线或诸如此类。然后根据本发明的方法还设计为，内燃机和电机共同提供这个额定的输入转矩，只要这个转矩小于最大的可能的转矩，其中，可以自由选择如何在电机和内燃机之间分配提供的转矩。电机和内燃机被传动系的其余部分仅仅视为集成的、具有唯一一个输出轴的驱动单元，即共同的输出轴，它们的运行对于为传动装置产生额定的输入转矩而言是不重要的。对于传动装置和随后的组件而言，唯一重要的是要提供这种额定的输入转轴。因此，可以自由地选择如何在产生额定的输入转轴时在电机和内燃机之间进行分配。在此，按照根据本发明的方法的一种特别有利的并且有优点的改进方案中设计为，至少间接地根据以下参数中的至少其中一个参数相应地设置分配方式:-用于电机的电能存储装置的存储量；-转矩要求的动态-内燃机和/或电机的效率综合特性曲线；-对污染物排放和/或噪声排放的要求-要求的制动力矩；因为在电能存储装置的存储量足够的前提下，例如电机能比内燃机更快速地提供转矩，所以在转矩要求动态变化很快时，尽量通过电机提供大部分要求的转矩，或者至少在内燃机已经达到必要的转速和必要的转矩之前都这样提供。否则，分配方式可以任意变化，特别是根据电能存储装置的存储量，从而尽量理想地利用在制动时通过作为发电机的电机的进行余热利用的能量，并且由此最小化根据本发明的驱动装置的总能量需求。
此外，根据本发明的驱动装置的其它有利的设计方案从以下参照附图详尽描述的实施例中得出。图中示出:图1根据本发明的驱动装置的第一种可能的实施方式；图2根据本发明的驱动装置的第二种可能的实施方式。
具体实施例方式在图1的图示中能识别出驱动装置1，该驱动装置具有内燃机2、特别是柴油马达，并且具有电机3、特别是异步电机。内燃机2和电机3共同构成驱动单元4，该驱动单元在图1中被点划线围住。该驱动单兀4具有唯 个输出轴5,该输出轴被视为内燃机2和电机3的共同的输出轴。在此,该共同的输出轴5通过传动件6与内燃机2的曲轴和电机3的转子轴相连。在此未清晰不出内燃机2的曲轴，电机3的转子轴用参考标号7表不。其中，纯粹示例性地将传动件6设计为具有端面轮齿的三个单独的齿轮的形式，它们在图1中用6.1，6.2和6.3表示。在此，用6.1表示的齿轮可以同时是内燃机2的飞轮，它具有外齿圈，并且与传动件6的第二个齿轮6.2相应地啮合。除了用两个或者更多齿轮6.1,6.2,6.3构造传动件6之外，可替换地或者作为补充还可以设计为，使用皮带传动、链条传动、锥形齿轮或者诸如此类。在电机3和内燃机2之间的典型的转速比在此处于1.4至4的范围内，于是使得电机3旋转得比内燃机2快1.4倍到4倍。特别是可能如下地构想典型的功率范围，即，电机3具有的功率处于内燃机2的功率的数量级0.1至I内。相对于在此示出的实施例的可替换的也能够考虑的是，电机3耦合连接在内燃机2的曲轴的另一侧上，并且然后通过曲轴作为共同的输出轴5传递相应的功率。因此，在图中所示的电机3的在输出侧的耦合应该理解为纯粹示例性的。在图1中纯粹示例性地示出了电机3与电能存储装置8相连，例如与电化学的电池和/或具有高功率电容器的电能存储器相连。当电机3作为发电机运行时，在电能存储装置8中能够按需求存储电能，特别是在制动驱动装置I期间是这种情况，例如在制动车辆时，在驱动装置I驱动车辆的情况下。此外可以通过电能存储装置8，在电机3以马达形式运行的情况下，为该电机提供必要的电能。电能存储装置8在此不仅能够通过制动驱动装置I充电，而且也能够通过其它的措施充电，例如通过有时连接到电网或类似物上充电。共同的输出轴5与传动装置10的输入轴9相连，然后它驱动工作机器或者能够用于驱动车辆、例如商用车、有轨车辆或者诸如此类。传动装置10在此能够以任意的方式和方法设计。特别是当驱动装置I被用于驱动车辆时，传动装置10典型地设计为换挡传动装置，它或者手动地、自动化地或者自动地切换。在将驱动装置I用于车辆时的一种特别优选的实施方式中，传动装置10在此设计为差动变矩传动装置，其具有液力变矩器并且具有机械功率支路和在液力变矩器上延伸的功率支路。然而，在传动装置10运行的情况下，根据在传动装置10的输出轴11的范围内对转速和转矩存在怎样的要求，可以按照需求决定或者使用这一个或者另一个或者两个功率支路。典型地，内燃机2会引起扭转振动，特别是当内燃机设计为柴油马达时。因此从一般的现有技术中公知的是，将扭转振动减振器12集成到共同的输出轴5和传动装置的输入轴9之间的区域内。在这里所示的实施例中举例示出了这种扭转振动减振器12。其例如可以具备相应的弹簧元件和液压减振系统。可替换地或许也能够考虑的是使用扭转振动减振器，其仅仅通过弹簧元件将驱动侧与输出侧耦合，这样就能够传递驱动功率，而不必同时传递扭转振动。在包括内燃机2和电机3的驱动单元4中，这两个机器2，3通过传动件6目前基本上形成了抗扭的耦合。因此，如果没有其它的措施，由内燃机2产生的扭转振动就可能通过传动件6导入电机3的区域内，并且可能在这里造成严重的问题。在这里所示的构造方式中，通过以下方式避免这种问题，即，在共同的输出轴5和电机3的转子轴7之间或在转子轴7和传动件6之间的区域内设有液力离合器13。这种液力离合器13 —方面负责将理想的转矩从电机3的转子轴7传递到共同的输出轴5的区域内或者相反地传递，这要视运行状态而定，并且另一方面在处于运行状态的内燃机2中负责将内燃机2的区域内存在的扭转振动与电机3的转子轴7退耦。
于是，这种构造首先能够实现一种集成的驱动单元4，其特别是这样设计而成，即，内燃机2的曲轴的旋转轴线和转子轴7的旋转轴线相互平行延伸。特别是内燃机2和电机3在此设计为集成的或者相互连接的，使得最终形成紧凑的普遍适用的驱动单元4。该驱动单元4提供许多决定性的优点，因为它被驱动装置I的其余部分、即特别是被传动装置10和由它驱动的组件仅当做一个唯一的驱动单元4察觉到。该驱动单元4在此能够比较自由地运行，即，在共同的输出轴5的区域内设置功率和/或转矩的预定的特性曲线，而不必在设计随后的组件时强制性地考虑到驱动装置I的混合动力化。更确切地说，能够通过控制器14和电机3的相应的驱控系统和内燃机2在这两种机器2，3之间自由分配功率时在共同的输出轴5的区域内提供理想的转矩或理想的功率。功率的分配在当前的转速下最大当然能够与两个机器2，3的最大功率之和一样大，它在此能够被相对自由地分配。在此例如可以同时考虑到电能存储装置8的充电状态，从而确保尽可能高能效地运行集成的驱动单元
4。此外，作为补充或者可替换地还可以考虑要求的转矩的要求的动态，因为相比通过内燃机2，能够通过电机3快得多地瞬间提升转矩，所以在这种情况下能够如下地实现对共同的输出轴5要求的功率特性曲线或转矩特性曲线，即，首先相对较快地通过电机3提高转矩，并且然后根据能量存储器8的充电状态或者也可以不依赖它通过内燃机2实现转矩或者部分转矩的产生。驱动装置I的其余部分不必考虑功率的分配和驱动单元4的运行方式。两个部分区域能够相互独立地进行控制。在图1的图示中以非常简单的实施方式示出典型的构造。通过控制器14 一般获得转矩要求，该要求典型地涉及传动装置10的输出轴11的区域内的转矩。这在电控制装置14中或通过自带的传动控制器相应地进行转换，使控制装置14最终在输入轴9的区域内提供传动装置10的额定的输入转矩。该转矩在图1和2中用Tstjll表示。从该额定转矩出发，至少相应地驱控内燃机2和电机3，从而在共同的输出轴5的区域内提供额定转矩。在图1的图示中能够看出，此外还能够实现对液力离合器13的驱控。其例如可以设计为调节离合器或设计为其液位可变化的离合器。在这种情况下能够额外地影响功率传递，例如通过调节压力，该调节压力确定液力离合器13的液位，并且因此确保了直接影响电机3和共同的输出轴5之间的功率传递，它们通过传动件6相互耦合。这种构造方式在此具有以下优点，即，在液力离合器13被完全清空时，自动实现电机3的退耦，使得它无论其构造方式如何都不产生功率损耗。然而，在一种优选的构造方式中，电机3设计为异步电机。在这种情况下，即使当液力离合器13还填充有液体时，也能够通过去磁实现在无功率损耗的情况下运转。正如在混合动力的驱动装置I中常见的那样，图1中所示的驱动装置I的构造在此能够提供最大的功率，它从在各个运行点中的内燃机2和电机3的最大功率之和中得出。可替换地或者作为补充，同样能够考虑分别通过两个机器2，3中的一个驱动该共同的输出轴5。针对传动装置10或传动装置10的输出轴11要被制动的情况，特别还有可能的是，除了因为内燃机2出现的牵引转矩，电机3以发电机的方式运行，并且因此通过抽取功率并且将抽取的电功率存储到能量存储装置8中产生制动力矩，并且通过余热利用有利地利用该制动能量。因为在图1中所示的构造中不能使得内燃机2与共同的输出轴5退耦，所以它可能必须在制动时一直被牵引带动，而是由此也形成一定的制动力矩，并且不能将所有提供的制动力矩转换成电能。
在图2的图示中能够识别出驱动装置I的一种可替换的实施方式。在该实施例中，传动件6仅具有两个齿轮6.1和6.2，否则在该区域内的功能还是一样的。正如也和在图1的图示中的传动件6中一样，在这里如下地选择传动件6的转换，S卩，电机3比内燃机2运行得更快。由于在电机并且在此特别是在异步电机中常见的转速，这样设计对于在最小的构造尺寸的情况下实现理想的功率来说很有意义。否则，在图2的图示中能够识别出的构造方式还通过摩擦离合器15以及分接离合器16与图1中所示的构造方式的区别开。摩擦离合器15布置在共同的输出轴5和内燃机2的曲轴之间的范围内，并且这允许内燃机2与共同的输出轴5或传动单元6退耦。这使得能够通过电机3进行纯粹的电驱动，而不必牵引内燃机2，并且此外还允许通过电机3制动驱动装置1，而会由于牵引内燃机2而产生制动功率。于是能够在制动时通过以发电机方式运行的电机3在能量存储装置8的区域内存储更多的能量。正如上面已经提及的那样，液力离合器13的任务是，实现内燃机2和电机3之间的扭转振动的退耦。在内燃机2不运行或者在根据图2的特别的实施方式中通过摩擦离合器15退耦的情况下，液力离合器13不是必需的。因为液力离合器13会比直接连接轴造成更多的功率损耗，因此例如在液力离合器13的区域内集成另一种摩擦离合器形式的分接离合器16，或者也可以设计在与之平行的功率支路中(末示出)。如果不必担心由于扭转振动损坏电机3，就可以一直锁住分接离合器，并且随后提高功率传递的效率，因为锁住摩擦离合器实现的效率比液力离合器13更高。否则，在图2中所示的构造方式的功能要理解为类似于图1中所示的构造方式。摩擦离合器15和分接离合器16的额外的元件在此可以单独地或者也可以共同地集成到构造中，正如其在图1中所示的那样。即使在图2所示的构造中，集成的驱动单元4作为普遍适用的驱动装置在电机3和内燃机2之间自由分配功率时也提供能够在宽广的区间内自由选择的、在共同的输出轴5的范围内的功率或转矩的特性曲线，并且因此能够如下地特别在能效方面进行分配，即驱动装置I在驱动条件相同的情况下在输出轴11的区域内在其整个运行持续时间内节省大
里目匕里。
权利要求
1.一种驱动装置(1)，具有: 1.1带有曲轴的内燃机(2); 1.2带有在转子轴(7)上旋转的转子的电机(3); 1.3传动装置(10);其中 1.4所述曲轴的旋转轴线和所述转子的旋转轴线彼此相邻地平行布置；其中 1.5所述电机(3)和所述内燃机(2)通过传动件(6)相互连接， 其特征在于， 1.6所述电机(3)和所述内燃机(2)定位在所述传动装置(10)外部； 1.7所述电机(3)和所述内燃机(2)具有一个共同的、与所述传动件(6)相连接的输出轴(5)，所述输出轴与所述传动装置(10)的输入轴(9)相连接或者能与所述输入轴相连接，其中，所述共同的输出轴(5)在从所述内燃机(2)到所述传动装置(10)的驱动功率流的方向上定位在所述输入轴(9)的前方或者和所述输入轴定位在一起，以及 1.8在所述电机(3)的所述转子轴(7)和所述共同的输出轴(5)之间布置液力离合器(13)。
2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，在所述共同的输出轴(5)和所述传动装置(10)的所述输入轴(9)之间布置扭转振动减振器(12)。
3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，所述液力离合器(13)设计为具有可变化的液位的液力离合器。
4.根据权利要求1，2或3所述的驱动装置，其特征在于，为了分接所述液力离合器(13)，设有机械式的分接离合器(16)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述传动件(6)具有至少两个齿轮(6.1,6.2,6.3)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述电机(3)设计为异步电机。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动装置，其特征在于，在所述内燃机(2)的所述曲轴和所述共同的输出轴(5)之间设有摩擦离合器(15)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述传动件(6)这样设计，使得所述电机⑶的转速与所述内燃机⑵的转速之间形成的比例大于I。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的驱动装置，其特征在于，所述传动装置(10)设计为差动变矩传动装置。
10.一种用于运行根据权利要求1至9中任一项所述的驱动装置(I)的方法，其特征在于， 10.1由要求的转矩为所述传动装置(10)确定额定输入转矩(Tstjll),据此 10.2所述内燃机⑵和所述电机(3)在所述共同的输出轴(5)的区域中共同提供所述额定输入转矩(Tstjll)，其中 10.3能自由选择在所述电机(3)和所述内燃机(2)之间的产生的转矩的分配。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，至少间接地根据以下参数中的至少一个参数实现所述产生的转矩的分配: . 11.1电能存储装置(8)的存储量；.11.2转矩要求的动态；·11.3所述内燃机(2)和/或所述电机(3)的效率综合特性曲线；·11.4对污染物排放和/或噪声排放的要求；·11.5要求的制动力矩。
全文摘要
本发明涉及一种驱动装置(1)，具有:带有曲轴的内燃机(2);带有在转子轴(7)上旋转的转子的电机(3);传动装置(10);其中，曲轴的旋转轴线和转子的旋转轴线彼此相邻地平行布置;其中，电机(3)和内燃机(2)通过传动件(6)相互连接，其中，电机(3)和内燃机(2)定位在传动装置(10)外部;电机(3)和内燃机(2)具有一个共同的、与传动件(6)相连接的输出轴(5)，该输出轴与传动装置(10)的输入轴(9)相连接或者能与该输入轴相连接，其中，共同的输出轴(5)在从内燃机(2)到传动装置(10)的驱动功率流的方向上定位在输入轴(9)的前方或者和该输入轴定位在一起，并且其中，在电机(3)的转子轴(7)和共同的输出轴(5)之间布置液力离合器(13)。
文档编号B60W10/06GK103118888SQ201180045827
公开日2013年5月22日 申请日期2011年9月21日 优先权日2010年9月22日
发明者乌尔里希·布尔 申请人:沃依特专利有限责任公司