DE102005025798A1 - Antriebseinheit für Fahrzeuge, insbesondere diese elektrische Antriebseinheit - Google Patents

Antriebseinheit für Fahrzeuge, insbesondere diese elektrische Antriebseinheit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Fahrzeuge, insbesondere dieselelektrische Antriebseinheit für Fahrzeuge; DOLLAR A - mit einer Antriebsmaschine; DOLLAR A - mit einer wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine, die wenigstens mittelbar mit der Antriebsmaschine koppelbar ist; DOLLAR A - mit mindestens einem Nebenaggregrat, welches wenigstens wahlweise mit der Antriebsmaschine und der wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine koppelbar ist; DOLLAR A - mit einer schaltbaren Kupplung, die zwischen der Antriebsmaschine und der Kopplung des Nebenaggregates an die wenigstens als Generator betreibbare elektrische Maschine angeordnet ist. DOLLAR A Die Erfindung ist durch die folgenden Merkmale gekennzeichnet: DOLLAR A - mit einer Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen; DOLLAR A - die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen ist zwischen der Kopplung der Nebenaggregate an die als Generator betreibbare elektrische Maschine und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine angeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Fahrzeuge, insbesondere eine dieselelektrische Antriebseinheit, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Dieselelektrische Antriebseinheiten sind in einer Vielzahl von Ausführungen vorbekannt. Stellvertretend wird auf EP 0 649 769 verwiesen. Diese Druckschrift offenbart eine Antriebseinrichtung für Verkehrsmittel, insbesondere einen Oberleitungsbus oder ein Schienenfahrzeug mit einer an eine elektrische Stromversorgung anschließbaren elektrischen Anschlusseinrichtung, die mit einem Stromrichter verbunden ist. Die Antriebseinrichtung umfasst ferner ein erstes Antriebsaggregat in Form eines Elektromotors, der an den Stromrichter angeschlossen ist und ein zweites Antriebsaggregat in Form einer Verbrennungskraftmaschine. Es ist ein Generator vorgesehen, der einerseits mit der Verbrennungskraftmaschine und andererseits über den Stromrichter mit dem Elektromotor verbunden ist. Die Antriebseinheit umfasst ferner den Antrieb für mindestens ein Nebenaggregat für das Verkehrsmittel. Bei dieser Ausführung ist der Generator mechanisch ständig mit den jeweiligen Nebenaggregaten verbunden, während die Antriebsmaschine in schaltbarer Weise sowohl an die Nebenaggregate als auch an den Generator anschließbar ist. Die Anbindung erfolgt dabei derart, dass einerseits bei Betrieb des Elektroantriebsmotors über die externe elektrische Stromversorgung der Generator von der Antriebsmaschine getrennt wird und der von der externen elektrischen Stromversorgung angetriebene Generator als Elektromotor betrieben wird und somit die Nebenaggregate antreibt. Andererseits wird bei Betrieb des Elektroantriebsmotors über den Verbrennungsmotor der Verbrennungsmotor sowohl den Generator als auch die Nebenaggregate antreiben. Dabei stellt sich bei derartigen Fahrzeugen die Aufgabe, die Nebenaggregate, insbesondere Kompressoren, Lenkhilfepumpen, Klimakompressoren sowie die Hydraulik unabhängig von der Verbrennungskraftmaschine betreiben zu können. Dies ist unverzichtbar, wenn beim Hybridkonzept mit Speichermedium der sogenannte Zero-Emissions-Betrieb mit abgestelltem Verbrennungsmotor möglich sein soll. Bei stillstehender Verbrennungskraftmaschine werden die Nebenaggregate dann üblicherweise allein durch die elektrischen Antriebsmotoren aus dem Speicher versorgt. Die Anforderung an diesen Antrieb hinsichtlich des maximalen bereitzustellenden Drehmomentes und der erforderlichen Spitzenleistung sind dabei recht hoch, so dass eine in ihrer Gesamtheit aufwendige Lösung vorliegt, wobei durch die Vielzahl der Komponenten auch die Ausfallwahrscheinlichkeit relativ groß ist. Der Nachteil der gemäß dem Stand der Technik vorgeschlagenen Lösung der Anbindung der Nebenaggregate an den mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelten Generator und Kopplung über eine schaltbare Kupplung besteht dabei darin, dass der Generator und der zwischen dem Generator und der Verbrennungskraftmaschine notwendigerweise angeordnete und unmittelbar der Verbrennungskraftmaschine zugeordnete Torsionsschwingungsdämpfer nur bei Antrieb der Nebenaggregate über die Verbrennungskraftmaschine wirksam wird. Andernfalls beim Antrieb über den Generator werden sowohl die Schwingungsanregung als auch Pendelmomente und Einschaltstöße der Nebenaggregate am Generator wirksam. Es werden also auf der gedämpften und damit schwingungstechnisch weichen Seite des Antriebes unerwünschte Schwingungen eingetragen, die wiederum zu einem nachteiligen Verhalten des Gesamtsystems führen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, die es erlaubt, die Nebenaggregate auch bei laufendem Verbrennungsmotor direkt anzutreiben und im abgasfreien Betrieb und geöffneter Kupplung zwischen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine diese von der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine, die in diesem Funktionszustand als Motor betrieben wird, antreiben zu lassen. Dabei ist auf eine schwingungstechnisch optimale Lösung in allen Funktionszuständen abzustellen.
  • Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Die Antriebseinheit für Fahrzeuge, insbesondere dieselelektrische Fahrzeuge, umfasst eine Antriebsmaschine, welche vorzugsweise in Form einer Verbrennungskraftmaschine ausgeführt ist und eine mit der Antriebsmaschine wenigstens mittelbar koppelbare, wenigstens als Generator betreibbare elektrische Maschine. Ferner ist mindestens ein Antrieb für ein Nebenaggregat vorgesehen, d. h. wenigstens ein Nebenaggregat ist an die Verbindung zwischen Antriebsmaschine und als Generator betreibbare elektrische Maschine angekoppelt. Die Kopplung erfolgt dabei derart, dass das einzelne Nebenaggregat zumindest wahlweise mit der als Generator behebbaren elektrischen Maschine oder der Antriebsmaschine verbindbar ist. Vorzugsweise erfolgt eine drehfeste Verbindung zwischen Nebenaggregat und der als Generator behebbaren elektrischen Maschine. Dazu ist zwischen der Antriebsmaschine und der Kopplung der Nebenaggregate an die Verbindung zwischen Antriebsmaschine und der wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine eine schaltbare Kupplung vorgesehen. Erfindungsgemäß weist die Antriebseinheit ferner eine Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere in Form eines Torsionsschwingungsdämpfers auf. Diese ist zwischen der Kopplung des Antriebes für die Nebenaggregate, welcher auch als Hilfsbetriebeantrieb bezeichnet wird, an die Verbindung zwischen Antriebsmaschine und als Generator betreibbare elektrische Maschine und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine angeordnet. Der Antrieb der Nebenaggregate erfolgt dabei entweder über die Verbrennungskraftmaschine oder rein elektrisch über die wenigstens als Generator betreibbare elektrische Maschine, die in diesem Funktionszustand dann noch zusätzlich als Motor betreibbar ist. Dabei erfolgt die Leistungsübertragung von der Antriebsmaschine zu der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine, wobei gleichzeitig die Nebenaggregate, die an die Verbindung zwischen Verbrennungskraftmaschine und die als Generator betreibbare elektrische Maschine angekoppelt sind, mitangetrieben werden. Die der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine zugeführte Leistung wird dann in elektrische Leistung umgewandelt und über den Spannungszwischenkreis oder eine andere elektrische Kopplung den, bei Fahrzeugen mit den Rädern wenigstens mittelbar gekoppelten Elektromotoren oder einem Zentralelektromotor zugeführt. Im abgasfreien Betrieb, d. h. im Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine bzw. im ausgeschalteten Zustand erfolgt der Antrieb der Nebenaggregate elektrisch, wobei hier die Leistung über den Spannungszwischenkreis oder der elektrischen Kopplung der wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine zugeführt wird, die in diesem Funktionszustand nicht generatorisch, sondern als Elektromotor betrieben wird. In diesem Fall erfolgt die Leistungsübertragung direkt über die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen, die zwischen der Welle der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und der Kopplung des Antriebes der Nebenaggregate angeordnet ist. Dadurch wird es möglich, bei allen Funktionszuständen, insbesondere im elektrischen Antrieb der Nebenaggregate bei Betrieb der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine als Elektromotor die Leistungsübertragung über den Schwingungsdämpfer laufen zu lassen und damit keine Einschaltstöße und Schwingungsanregungen auf die elektrische Maschine bedingt durch den Antrieb der Nebenaggregate zu übertragen.
  • Konstruktiv erfolgte die Ausführung dabei derart, dass die schaltbare Kupplung mindestens einen Kupplungseingang und einen Kupplungsausgang umfasst, wobei der Kupplungseingang mit dem Kupplungsausgang direkt oder über weitere Übertragungselemente in Wirkverbindung bringbar ist und eine Leistungsübertragung ermöglicht. Im einfachsten Fall ist diese als trockene Scheibenkupplung ausgeführt. Die Kupplungseingangsseite ist dabei drehfest mit der als Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine verbunden, insbesondere der Kurbelwelle, während die Kupplungsausgangsseite drehfest mit dem Eingang der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen gekoppelt ist, während der Ausgang der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen drehfest mit der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine verbunden ist. Die Anordnung des Antriebs der Nebenaggregate erfolgt dabei zwischen der Kupplungsausgangsseite und dem Eingang der Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen umfasst mindestens eine Primärmasse und eine Sekundärmasse, die über eine Feder- und Dämpfungskopplung miteinander verbunden sind und in Umfangsrichtung begrenzt zueinander verdrehbar angeordnet sind. Die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen ist dabei als elastische Kupplung ausgeführt, welche Dämpfungseigenschaften besitzt. Bezüglich der konkreten Ausgestaltung bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten.
  • Um die so ausgeführte Antriebseinheit möglichst kompakt zu gestalten, ist vorgesehen, die schaltbare Kupplung direkt an die Antriebsmaschine, welche vorzugsweise in Form einer Verbrennungskraftmaschine ausgeführt ist, anzuflanschen. Dies gilt des weiteren für den Antrieb der Nebenaggregate, die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen und die wenigstens als Generator betreibbare elektrische Maschine, wobei auch hier alle Gehäuse aneinander angeflanscht sind. Alle genannten Elemente sind koaxial zueinander angeordnet, wobei die Anordnung vorzugsweise in axialer Richtung platzsparenderweise erfolgt.
  • Die Kopplung der Nebenaggregate kann dabei vorzugsweise ständig an die als Generator betreibbare elektrische Maschine aufgrund der fortwährend gegebenen Verbindung zwischen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und dem Antrieb der Nebenaggregate bestehen. Ferner denkbar ist, eine schaltbare Kupplung vorzusehen, die zusätzlich ein Abschalten der Nebenaggregate bzw. ein Abkoppeln von der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine ermöglicht. Die schaltbare Kupplung ist dabei entweder koaxial zur Kopplung mit der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine oder aber parallel bzw. exzentrisch zu dieser angeordnet. Bei koaxialer Anordnung ist jedoch sicherzustellen, dass die Verbindung zwischen Kupplungsausgangsseite und Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen nicht unterbrochen wird.
  • Bezüglich der konkreten Ausführung der Einzelaggregate bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten, welche im Tätigkeitsbereich des zuständigen Fachmannes liegen. Erfindungswesentlich ist lediglich die Anordnung des Torsionsschwingungsdämpfers zwischen der Kopplung der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine mit den Nebenaggregaten.
  • Der Antrieb für ein Nebenaggregat kann verschiedenartig ausgeführt sein. Denkbar sind beispielsweise Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen in Form von
    • – Stirn- oder Kegelradsätzen
    • – Zugmittelgetrieben.
  • Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand einer Figur erläutert.
  • Die 1 verdeutlicht in schematisch vereinfachter Darstellung den Grundaufbau eines Antriebstranges 1, insbesondere eines dieselelektrischen Antriebstranges 2 mit einer erfindungsgemäß gestalteten Antriebseinheit 3. Dieser umfasst eine Antriebseinheit 3, umfassend eine Antriebsmaschine 4 in Form einer Verbrennungskraftmaschine 5, vorzugsweise in Form eines Dieselmotors 6. Die Verbrennungskraftmaschine 5 ist mit einer wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7 verbindbar. Diese Verbindbarkeit wird über eine schaltbare Kupplung 8 realisiert. Diese kann verschiedenartig ausgeführt sein, beispielsweise ist diese als trockene Scheibenkupplung 9 ausgeführt. Die Antriebseinheit 3, insbesondere die wenigstens als Generator betreibbare elektrische Maschine 7 ist über eine elektrische Kopplung 10, vorzugsweise in Form eines Spannungszwischenkreises 11 mit wenigstens einer, wenigstens als Elektromotor betreibbaren elektrischen Maschine 12 verbunden. Die elektrische Maschine 12 oder bei Vorsehen einer Mehrzahl derartiger elektrischer Maschinen sind diese wenigstens mittelbar mit den anzutreibenden Rädern 13 koppelbar. Die Kopplung erfolgt dabei mechanisch über entsprechende Übertragungselemente, beispielsweise Gelenkwellen, Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen etc.
  • Die Antriebseinheit 3 umfasst ferner wenigstens ein Nebenaggregat 21. Dieses ist wenigstens wahlweise mit der elektrischen Maschine 7 und der Antriebsmaschine 4 koppelbar. Das einzelne Nebenaggregat 21 ist dabei über einen Nebenaggregatsantrieb 25 an die Kopplung 24 zwischen Antriebsmaschine 4 und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7 angebunden. Die Anbindung des einzelnen Nebenaggregates 21 an die Kopplung 24 erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass diese immer mit der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7 in drehfester Verbindung steht, wobei die Verbindung über eine Vorrichtung 14 zur Dämpfung von Schwingungen erfolgt. Die schaltbare Kupplung 8 ist dabei zwischen Antriebsmaschine 4 und den Nebenaggregaten 21 in axialer Richtung betrachtet, d. h. der Anbindung der Nebenaggregate 21 an die Kopplung 24 zwischen Antriebsmaschine 4 und elektrischer Maschine 7 angeordnet.
  • Die schaltbare Kupplung 8, insbesondere die trockene Scheibenkupplung 9 ist vorzugsweise unmittelbar der Verbrennungskraftmaschine 5, insbesondere dem Dieselmotor 6 zugeordnet. Vorzugsweise ist diese in axialer Richtung bei Kraftflussrichtung von der Antriebsmaschine 4 in Richtung zur elektrischen Maschine 7 betrachtet der Antriebsmaschine 4, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine 5, unmittelbar nachgeordnet. Zwischen der schaltbaren Kupplung 8 und der wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7 ist eine Vorrichtung 14 zur Dämpfung von Schwingungen vorgesehen. Diese Vorrichtung 14 zur Dämpfung von Schwingungen ist als Torsionsschwingungsdämpfer 15 ausgeführt und fungiert als elastische Kupplung mit zusätzlicher Dämpfungseigenschaft. Dabei umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer 15 in der Regel eine Primärmasse 16 und eine Sekundärmasse 17, die über Mittel 18 zur Federkopplung und Mittel 19 zur Dämpfungskopplung miteinander verbunden sind. Bezüglich der konkreten Ausgestaltung des Torsionsschwingungsdämpfers 15 bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Im einfachsten Fall werden die Mittel 18 zur Federkopplung und die Mittel 19 zur Dämpfungskopplung von gleichen Elementen gebildet, beispielsweise von Federeinheiten zwischen Primärmasse 16 und Sekundärmasse 17. Beide Massen sind in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar. Andere Ausführungen beinhalten eine funktionale Trennung der Mittel 18 zur Federkopplung und der Mittel 19 zur Dämpfungskopplung, beispielsweise durch Ausbildung der Mittel 18 in Form von Federeinheiten und der Mittel 19 in Form von sogenannten mit einem Dämpfungsmedium befüllbaren Dämpfungskammern. Ferner denkbar ist es auch, die Funktion der Mittel 18 von einem Dämpfungsmedium übernehmen zu lassen. Die konkrete Auswahl liegt dabei im Ermessen des zuständigen Fachmannes und hängt vom konkreten Einsatzfall, insbesondere dem auszulegenden Antriebstrang ab. Die Primärmasse 16 ist dabei wenigstens mittelbar drehfest, d. h. direkt oder indirekt mit der Antriebsmaschine 4 verbunden. Die Sekundärmasse 17 ist wenigstens mittelbar, direkt oder indirekt, vorzugsweise direkt, drehfest mit der Antriebswelle 20 der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7 verbunden. Wenigstens mittelbar bedeutet dabei entweder direkt oder über entsprechende Übertragungsmittel verbunden. Die Kopplung der Primärmasse 16 erfolgt dabei erfindungsgemäß über die schaltbare Kupplung 8, insbesondere die Kupplungsausgangsseite 23 der schaltbaren Kupplung 8. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung 14 zur Dämpfung von Schwingungen der schaltbaren Kupplung 8 in Kraftflussrichtung von der Antriebsmaschine 4, zu der wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7 der Antriebsmaschine 7 nachgeordnet und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine vorgeordnet, wobei die Anordnung zwischen der Kopplung der Nebenaggregate 21 an die Kopplung 24 und der wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7 erfolgt. Dies bedeutet, dass der Antrieb 25 wenigstens eines Nebenaggregates 21 mit dem Antriebstrang 1 im Bereich zwischen schaltbarer Kupplung 8 und Vorrichtung 14 zur Dämpfung von Schwingungen verbunden ist. Der Antrieb 25 kann unterschiedlich ausgeführt sein, im einfachsten Fall in Form einer Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 27, vorzugsweise in Form eines entsprechenden Stirnradsatzes 28, umfassend mindestens ein Eingangsstirnrad 29, welches mit wenigstens einem, vorzugsweise zwei oder mehreren Ausgangsstirnrädern 30 und 31 wenigstens mittelbar in Wirkverbindung bringbar ist, vorzugsweise direkt mit diesen kämmt oder aber unter Ausnutzung eines Zwischenrades, wie hier beispielsweise für das Stirnrad 31 über das Zwischenrad 32 verdeutlicht, welches mit einem weiteren Nebenaggregat koppelbar ist. Der Stirnradsatz 28 ist dabei in einem sogenannten Räderkasten 33 integriert. Der Räderkasten 33 ist, wie bereits ausgeführt, in axialer Richtung betrachtet zwischen der schaltbaren Kupplung 8 und der Vorrichtung 14 zur Dämpfung von Schwingungen angeordnet.
  • Vorzugsweise werden die Verbrennungskraftmaschine 5, die schaltbare Kupplung 8, der Räderkasten 33, die Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen 14 und die als Generator betreibbare elektrische Maschine 7 unmittelbar aneinander angeflanscht, d. h. in axialer Richtung hintereinander angeordnet. Damit wird erreicht, dass die schaltbare Kupplung 8 direkt an der Verbrennungskraftmaschine 5 angeordnet wird und am Abtrieb, d. h. Ausgang der drehstarren Kupplungsscheibe, d. h. der Kupplungsausgangseite 23 der schaltbaren Kupplung 8 wird der Hilfsbetriebeantrieb 25 vorgesehen. Die weitere Kraftübertragung erfolgt über die Vorrichtung 14 in Form des Torsionsschwingungsdämpfer 15 zur wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7. Die Kupplungseingangsseite 22 ist drehfest mit der Kurbelwelle 40 der Antriebsmaschine 4 verbunden. Da der Hilfsbetriebeantrieb 25 notwendigerweise über eine eigene Lagerung 34 verfügen muss, kann der nicht gelagerte Teil des in axialer Richtung angeschlossenen Torsionsschwingungsdämpfers 15 ohne zusätzlichen Aufwand abgestützt werden, insbesondere die Primärmasse 16 die Lagerung 34 des Hilfsbetriebeantriebes 26 mitnutzen. Vorzugsweise sind die Gehäuse von Verbrennungskraftmaschine 5, schaltbarer Kupplung 8, Räderkasten 33, Torsionsschwingungsdämpfer 15 und der wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7 aneinander angeflanscht. Die Gehäuse sind hier mit 35 für die Verbrennungskraftmaschine, 36 für die schaltbare Kupplung 8, 37 für den Räderkasten 33, 38 für den Torsionsschwingungsdämpfer 15 und 39 für die wenigstens als Generator betreibbare elektrische Maschine 7 bezeichnet. Diese Einheiten bilden in ihrer Gesamtheit die Antriebseinheit 3.
  • Die Funktionsweise des dieselelektrischen Antriebsstrang 2 gestaltet sich dabei wie folgt, dass zwischen einem verbrennungsmotorischen Betrieb und einem elektrischen Betrieb unterschieden wird. Im verbrennungsmotorischen Betrieb erfolgt über die drehfeste Kopplung mit der Kupplungsausgangsseite 23 bei geschlossener schaltbarer Kupplung 8 der Antrieb der Nebenaggregate 21 direkt von der Kurbelwelle 40 der Verbrennungskraftmaschine 5 über die schaltbare Kupplung 8 auf den Hilfsbetriebeantrieb 26. Die der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7 zugeführte Leistung wird über die Vorrichtung zur Dämpfung von Schwingungen 14 übertragen. Damit wird der der elektrischen Maschine 7 zugeführte Leistungsanteil über den Torsionsschwingungsdämpfer 15 übertragen, so dass dieser nicht von Einschaltstößen und Pendelmomenten der Hilfsbetriebe, insbesondere der Nebenaggregate 21 belastet wird. Wird die Verbrennungskraftmaschine 5 außer Betrieb genommen und die schaltbare Kupplung 8 geöffnet, werden die Nebenaggregate 21 von der nun als Elektromotor fungierenden elektrischen Maschine 7 angetrieben. Die Energiezuführung zur elektrischen Maschine 7 kann vielgestaltig erfolgen, beispielsweise über interne Speicher oder externe Energieversorgungseinrichtungen. Die Hilfsbetriebeleistung des Generators, d. h. der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7 wird über den Torsionsschwingungsdämpfer 15 übertragen. In diesem Fall erfolgt der Antrieb der Nebenabtriebe elektrisch, entweder aus dem Spannungszwischenkreis oder einem mit dem Spannungszwischenkreis gekoppelten Energiespeicher versorgt. Die als Generator betreibbare elektrische Maschine 7 fungiert als Motor und betreibt quasi die Nebenabtriebe 25 an. Auch hier erfolgt die Leistungsübertragung direkt über die Vorrichtung 14 zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere dem Torsionsschwingungsdämpfer 15, allerdings in umgekehrter Kraftflussrichtung. Diese Lösung ermöglicht es, insgesamt den Systemwirkungsgrad relativ hoch zu halten, da hier in keinem Funktionszustand Pendelmomente der Hilfsbetriebe in das elektrische System übertragen werden. Somit wird erreicht, dass die Hilfsbetriebe bei laufendem Verbrennungsmotor direkt über diesen angetrieben werden und im abgasfreien Betrieb bei geöffneter schaltbarer Kupplung 8 von der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 7, die in diesem Funktionszustand als Motor fungiert, angetrieben werden. Dabei wird sowohl das Drehmoment der Antriebsmaschine, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine 5 über den Torsionsschwingungsdämpfer 15 an die als Generator betreibbare elektrische Maschine 7 geführt, als auch das der Hilfsbetriebe im abgasfreien Betrieb.
  • 1
    Antriebstrang
    2
    dieselelektrischer Antriebstrang
    3
    Antriebseinheit
    4
    Antriebsmaschine
    5
    Verbrennungskraftmaschine
    6
    Dieselmotor
    7
    elektrische Maschine
    8
    schaltbare Kupplung
    9
    Trockenscheibenkupplung
    10
    elektrische Kopplung
    11
    Spannungszwischenkreis
    12
    elektrische Maschine
    13
    Räder
    14
    Einrichtung zur Dämpfung von Schwingungen
    15
    Torsionsschwingungsdämpfer
    16
    Primärmasse
    17
    Sekundärmasse
    18
    Mittel zur Federkopplung
    19
    Mittel zur Dämpfungskopplung
    20
    Antriebswelle
    21
    Nebenaggregat
    22
    Kupplungseingangsseite
    23
    Kupplungsausgangsseite
    24
    Kopplung
    25
    Nebenaggregatsantrieb
    27
    Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung
    28
    Stirnradsatz
    29
    Eingangsstirnrad
    30
    Ausgangsstirnrad
    31
    Ausgangsstirnrad
    32
    Zwischenrad
    33
    Räderkasten
    34
    Lagerung
    35
    Gehäuse
    36
    Gehäuse
    37
    Gehäuse
    38
    Gehäuse
    39
    Gehäuse
    40
    Kurbelwelle

Claims (14)

  1. Antriebseinheit (3) für Fahrzeuge, insbesondere dieselelektrische Antriebseinheit für Fahrzeuge; 1.1 mit einer Antriebsmaschine (4); 1.2 mit einer wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine (7), die wenigstens mittelbar mit der Antriebsmaschine (4) koppelbar ist; 1.3 mit mindestens einem Nebenaggregat (21), welches wenigstens wahlweise mit der Antriebsmaschine (4) und der wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine (7) koppelbar ist; 1.4 mit einer schaltbaren Kupplung (8), die zwischen der Antriebsmaschine (4) und der Kopplung des Nebenaggregates an die wenigstens als Generator betreibbare elektrische Maschine (7) angeordnet ist; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.5 mit einer Vorrichtung (14) zur Dämpfung von Schwingungen; 1.6 die Vorrichtung (14) zur Dämpfung von Schwingungen ist zwischen der Kopplung der Nebenaggregate (21) an die als Generator betreibbare elektrische Maschine (7) und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine (7) angeordnet.
  2. Antriebseinheit (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (14) zur Dämpfung von Schwingungen einen Eingang aufweist, der drehfest mit den Nebenaggregaten (21) verbunden ist und einen Ausgang, der drehfest mit der elektrischen Maschine (7) verbunden ist.
  3. Antriebseinheit (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Nebenaggregat (21) und dem Eingang der Vorrichtung (14) zur Dämpfung von Schwingungen Mittel zur Kopplung oder Entkopplung der Nebenaggregate (21) angeordnet sind.
  4. Antriebseinheit (3) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel eine schaltbare Kupplung umfassen.
  5. Antriebseinheit (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (14) zur Dämpfung von Schwingungen als Torsionsschwingungsdämpfer (15) ausgeführt ist, umfassend eine Primärmasse (16) und eine einen mit der elektrischen Maschine (7) drehfest verbundene Sekundärmasse (17), die über Mittel zur Federkopplung (18) und Mittel zur Dämpfungskopplung (19) miteinander verbunden sind, wobei die Primärmasse (16) und die Sekundärmasse (17) in Umfangsrichtung relativ zueinander begrenzt verdrehbar sind.
  6. Antriebseinheit (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplung (8) einen Eingang (22) aufweist, die drehfest mit der Antriebsmaschine (4) verbunden ist und einen Ausgang (21), der drehfest mit der Vorrichtung (14) zur Dämpfung von Schwingungen verbunden ist.
  7. Antriebseinheit (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplung (8) in axialer Richtung mittelbar neben der Antriebsmaschine (4) angeordnet ist und koaxial zur Kurbelwelle (40) der Antriebsmaschine (4).
  8. Antriebseinheit (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das einzelne Nebenaggregat (21) über einen Hilfsbetriebeantrieb (25) mit dem Eingang der Vorrichtung (14) zur Dämpfung von Schwingungen verbunden ist.
  9. Antriebseinheit (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet dass der Hilfsbetriebeantrieb (25) von einem Stirnradsatz gebildet wird, umfassend ein Eingangsstirnrad, welches drehfest mit der Vorrichtung (14) zur Dämpfung von Schwingungen verbunden ist und über die schaltbare Kupplung (8) mit der Antriebsmaschine (4) verbindbar ist und wenigstens ein mit diesem kämmendes oder indirekt über weitere Übertragungselemente gekoppeltes Ausgangsstirnrad, welches mit dem Nebenaggregat (21) verbunden ist.
  10. Antriebseinheit (3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsbetriebeantrieb (25) von einem Zugmittelgetriebe gebildet wird, umfassend ein erstes Mitnahmeelement, welches drehfest mit der Vorrichtung (14) zur Dämpfung von Schwingungen verbunden ist und über die schaltbare Kupplung (8) mit der Antriebsmaschine (4) verbindbar ist und über ein Zugmittel mit einem weiteren dem Nebenaggregat (21) gekoppelten Mitnahmeelement verbunden ist.
  11. Antriebseinheit (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmaschine (4), die als Generator betreibbare elektrische Maschine (7), der Hilfsbetriebeantrieb (25) und die schaltbare Kupplung (8) sowie die Vorrichtung (14) zur Dämpfung von Schwingungen koaxial zueinander angeordnet sind.
  12. Antriebseinheit (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Element ein eigenes Gehäuse (35, 36, 37, 38) aufweist, wobei die Gehäuse (35, 36, 37, 38) aneinander angeflanscht sind.
  13. Antriebseinheit (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine als Elektromotor betreibbare elektrische Maschine (12) vorgesehen ist, die über eine elektrische Kopplung (10) mit der als Generator betreibbaren elektrische Maschine (7) elektrisch verbunden ist und wenigstens mittelbar mit den anzutreibenden Rädern des Fahrzeuges koppelbar ist.
  14. Antriebseinheit (3) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine interne Energieversorgungseinrichtung oder eine externe Energieversorgungseinrichtung vorgesehen ist, die mit der elektrischen Kopplung (10) verbunden ist.
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DE102021204599A1 (de) 2021-05-06 2022-11-10 Volkswagen Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug umfassend einen Antriebsstrang und eine Klimatisierungseinrichtung

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