DE102007000575A1 - Internal-combustion engine's reaction moment supporting and transmission drive shaft's speed adjusting device for hybrid vehicle, has hydraulic device arranged between engine and transmission ratio displaying area of transmission mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.The The invention relates to a device for a drive train a vehicle according to the preamble of Patent claim 1 further defined type.
Ein
Verfahren zum Steuern und Regeln eines Antriebsstranges eines Hybridfahrzeuges
sowie ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges ist aus der
Um die vorbeschriebenen Funktionalitäten realisieren zu können, werden leistungsfähige Energiespeicher mit entsprechender Lebensdauer benötigt. Darüber hinaus sind zur Erzielung nennenswerter Leistungen Hybridantriebssysteme mit hohen elektrischen Spannungen zu betreiben.Around to be able to realize the above-described functionalities, become powerful energy storage with appropriate Lifespan needed. In addition, to the Achieving Significant Performance Hybrid Electric High Power Systems To operate voltages.
Derart hohe elektrische Spannungen verursachen jedoch einen erhöhten Wartungsaufwand von Hybridfahrzeugen, da die Fahrzeuge vor der Durchführung eines Service oder einer Reparatur von speziell geschultem Fachpersonal spannungsfrei zu schalten sind. Des Weiteren weisen die aktuell zur Verfügung stehenden Energiespeicher noch nicht die gewünschte Lebensdauer auf, womit die Instandhaltungskosten von mit Hybridantriebsträngen ausgeführten Fahrzeugen unerwünscht hoch sind.so However, high electrical voltages cause an increased Maintenance of hybrid vehicles, as the vehicles before carrying a service or repair by specially trained personnel are to be de-energized. Furthermore, the current available energy storage not yet the desired Lifespan on, bringing the maintenance costs of hybrid powertrains running vehicles are undesirably high.
Darüber hinaus sind aus der Praxis Fahrzeuge bekannt, bei denen Brennkraftmaschinen jeweils Hydrauliksysteme zugeordnet sind und Hybridantriebe ausbilden. Diese hydraulischen Hybridantriebe bieten die Möglichkeit, betriebszustandsabhängig während Bremsvorgängen Energie zu rekuperieren und bei positiven Beschleunigungsvorgängen ein hydraulisch erzeugtes Antriebsmoment zur Verfügung zu stellen, um die Brennkraftmaschine effizienter betreiben zu können als bei Fahrzeugen, welche lediglich mit einer Brennkraftmaschine ausgeführt sind. Zudem ist es auch vorgesehen, die Brennkraftmaschinen beispielsweise im Fahrzeugstillstand und bei Bremsvorgängen während geeigneter Betriebszustände eines Antriebsstranges abzuschalten, um einen Kraftstoffverbrauch zu senken, wobei Starter der Brennkraftmaschinen durch die Hydrauliksysteme unterstützt werden.About that In addition, vehicles are known from practice in which internal combustion engines each hydraulic systems are assigned and form hybrid drives. These hydraulic hybrid drives offer the possibility Operating state dependent during braking Energy to recuperate and positive acceleration processes a hydraulically generated drive torque available in order to operate the internal combustion engine more efficiently as in vehicles, which only with an internal combustion engine are executed. In addition, it is also intended, the internal combustion engines for example, during vehicle standstill and during braking during suitable operating conditions of a drive train turn off to lower fuel consumption, taking starter the internal combustion engine supported by the hydraulic systems become.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges zur Verfügung zu stellen, mittels welcher der Wartungsaufwand sowie die Instandhaltungskosten von Hybridfahrzeugen reduziert sind und die mit einem hohen Wirkungsgrad betreibbar ist.Of the present invention is based on the object, a device for a drive train of a vehicle to provide, by means of which the maintenance and maintenance costs Hybrid vehicles are reduced and those with high efficiency is operable.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.According to the invention This object with a device according to the Characteristics of claim 1 solved.
Bei der Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges, welcher eine Getriebeeinrichtung und eine Hydraulikeinrichtung aufweist, die mit einer hydraulischen Maschine, einem hydraulischen Druckspeicher, einem Hydraulikfluidreservoir und einer wenigstens zwischen der hydraulischen Maschine und dem hydraulischen Druckspeicher angeordneten Ventileinrichtung ausgebildet ist, wobei der hydraulische Druckspeicher im Pumpenbetrieb der hydraulischen Maschine von dieser mit einem Hydraulikfluidvolumenstrom beaufschlagbar ist und die hydraulische Maschine während eines motorischen Betriebes, während dem die hydraulische Maschine vom hydraulischen Druckspeicher mit einem Hydraulikfluidvolumenstrom beaufschlagt und antreibbar ist, ein Antriebsmoment erzeugt, ist die Hydraulikeinrichtung in montiertem Zustand in einem Leistungspfad eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Bereich der Getriebeeinrichtung angeordnet, der zur Darstellung einer Übersetzung der Getriebeeinrichtung vorgesehen ist.at the device for a drive train of a vehicle, which has a transmission device and a hydraulic device, that with a hydraulic machine, a hydraulic accumulator, a hydraulic fluid reservoir and at least one between the hydraulic machine and the hydraulic pressure accumulator arranged Valve device is formed, wherein the hydraulic pressure accumulator in pumping the hydraulic machine of this with one Hydraulic fluid volume flow can be acted upon and the hydraulic Engine during a motor operation while that the hydraulic machine from the hydraulic pressure accumulator with a hydraulic fluid volume flow is acted upon and driven, a Drive torque generated, the hydraulic device is mounted in the Condition in a power path of a drive train of a vehicle between an internal combustion engine and a portion of the transmission device arranged to represent a translation of the transmission device is provided.
Durch die Anordnung der Hydraulikeinrichtung in montiertem Zustand zwischen einer Brennkraftmaschine und einem eine Übersetzung der Getriebeeinrichtung darstellenden Bereich der Getriebeeinrichtung ist die Hydraulikeinrichtung bzw. deren hydraulische Maschine über den gesamten Betriebsbereich eines Fahrzeuges mit hohem Wirkungsgrad betreibbar.By the arrangement of the hydraulic device in the assembled state between an internal combustion engine and a translation of the Transmission device performing area of the transmission device is the hydraulic device or its hydraulic machine via the entire operating range of a vehicle with high efficiency operable.
Des Weiteren werden durch den Einsatz einer Hydraulikeinrichtung zur Energierekuperation, zur Darstellung eines Boostzustandes, zum Starten einer Brennkraftmaschine, zum alleinigen hydraulischen Anfahren eines Fahrzeuges sowie zum Abstützen eines von einer Brennkraftmaschine erzeugten Antriebsmomentes beim Vergleich zu mit elektrischen Systemen ausgeführten Hybridfahrzeugen mit verringertem Wartungsaufwand sowie mit reduzierten Instandhaltungskosten realisiert, da beispielsweise ein aufwändiges Spannungsfreischalten eines Fahrzeuges sowie die Erneuerung von elektrischen Energiespeichern entfällt.Furthermore, by the use of a hydraulic device for recuperating energy, for displaying a boost state, for starting an internal combustion engine, for the sole hydraulic starting of a vehicle and for supporting one of an internal combustion engine th drive torque when compared to running with electrical systems hybrid vehicles with reduced maintenance and reduced maintenance costs realized because, for example, a costly disconnecting a vehicle and the renewal of electrical energy storage deleted.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung fördert die hydraulische Maschine während des Pumpenbetriebes in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Ventileinrichtung Hydraulikfluid entweder zu dem hydraulischen Druckspeicher oder in das Hydraulikfluidreservoir, welches von der hydraulischen Maschine aus dem Hydraulikfluidreservoir angesaugt wird. Damit wird auf einfache Art und Weise die Erzeugung eines unzulässigen Druckes im hydraulischen Druckspeicher vermieden.at an advantageous embodiment of the invention Device promotes the hydraulic machine during the pump operation depending on an operating condition the valve means hydraulic fluid either to the hydraulic Pressure accumulator or in the hydraulic fluid reservoir, which of the Hydraulic machine sucked from the hydraulic fluid reservoir becomes. This is a simple way of generating an illegal Pressure in the hydraulic accumulator avoided.
Die hydraulische Maschine ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Vorrichtung nach der Erfindung derart mit dem Hydraulikfluidreservoir verbunden, dass der während des motorischen Betriebes der hydraulischen Maschine vom hydraulischen Druckspeicher über die Ventileinrichtung zugeführte Hydraulikfluidvolumenstrom in Richtung des Hydraulikfluidreservoirs führbar ist.The Hydraulic machine is in a further advantageous embodiment the device according to the invention connected to the hydraulic fluid reservoir, that during hydraulic operation of the hydraulic Machine from the hydraulic accumulator via the valve device supplied hydraulic fluid volume flow in the direction of the hydraulic fluid reservoir is feasible.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zwischen der Brennkraftmaschine und der hydraulischen Maschine und/oder zwischen der hydraulischen Maschine und wenigstens dem Bereich der Getriebeeinrichtung, mittels dem eine Übersetzung in der Getriebeeinrichtung darstellbar ist, ein reibschlüssiges Schaltelement mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit vorgesehen, wobei jeweils ein über ein Schaltelement führbares Drehmoment in Abhängigkeit der eingestellten Übertragungsfähigkeit eines Schaltelementes steht.at a further advantageous embodiment of the invention Device is between the engine and the hydraulic Machine and / or between the hydraulic machine and at least the area of the transmission device, by means of which a translation can be displayed in the transmission device, a frictional Switching element with infinitely variable transmission capability provided, in each case a feasible via a switching element Torque depending on the set transmission capacity of a Switching element is.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine wenigstens dreiwellig ausgeführte Planetengetriebeeinrichtung vorgesehen und eine Motorausgangswelle der Brennkraftmaschine mit einer ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung, eine Getriebeeingangswelle der Getriebeeinrichtung mit einer zweiten Welle und die hydraulische Maschine mit einer dritten Welle der Planetengetriebeeinrichtung in Wirkverbindung bringbar, wobei ein von der hydraulischen Maschine erzeugtes Drehmoment über die Planetengetriebeeinrichtung in den Antriebsstrang einleitbar ist. Bei dieser Ausführungsform ersetzt die hydraulische Maschine ein Anfahrelement, womit ein Fahrzeug wenigstens annähernd verschleißfrei anfahrbar ist, da ein von der Brennkraftmaschine erzeugtes Anfahrmoment über die Planetengetriebeeinrichtung im Bereich der hydraulischen Maschine abstützbar ist, wobei die hydraulische Maschine dann vorzugsweise als Pumpe betrieben wird und der hydraulische Druckspeicher während eines Anfahrvorganges befüllbar ist.at an advantageous embodiment of the invention Device is running at least three waves Planetary gear provided and an engine output shaft the internal combustion engine with a first shaft of the planetary gear device, a transmission input shaft of the transmission device with a second Shaft and the hydraulic machine with a third wave of Planetary gear device can be brought into operative connection, wherein a torque generated by the hydraulic machine the planetary gear device in the drive train can be introduced is. In this embodiment, replaces the hydraulic Machine a starting element, bringing a vehicle at least approximately can be reached without wear, as one of the internal combustion engine generated starting torque via the planetary gear device is supportable in the field of hydraulic machine, wherein the hydraulic machine then preferably operated as a pump and the hydraulic pressure accumulator during a starting process is fillable.
Im Bereich der Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle der Getriebeeinrichtung und der zweiten Welle der Planetengetriebeeinrichtung ist bei einer Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine weitere hydraulische Maschine angeordnet, wobei ein von der weiteren hydraulischen Maschine erzeugtes Drehmoment in den Antriebsstrang einleitbar ist. Mit einem derart ausgeführten Hybridantriebsstrang ist neben einen Rekuperationsbetrieb auch ein Start der Brennkraftmaschine sowohl während eines Fahrzeugstillstandes als auch während eines Fahrbetriebes durchführbar. Des Weiteren ist aufgrund der mechanischen und hydraulischen Leistungsverzweigung auch eine Lastpunktverschiebung des Motors darstellbar, um einen Kraftstoffverbrauch auf einfache und kostengünstige Art und Weise senken zu können.in the Range of connection between the transmission input shaft of the transmission device and the second shaft of the planetary gear device is at a Further development of the latter embodiment of the invention Device arranged another hydraulic machine, wherein a torque generated by the other hydraulic machine can be introduced into the drive train. With such a running Hybrid powertrain is next to a recuperation also a Start of the engine both during a vehicle standstill as well as during a driving operation feasible. Furthermore, due to the mechanical and hydraulic power split also a load point shift of the engine representable to a Fuel consumption in a simple and inexpensive way and way to lower.
Eine vereinfachte Weiterbildung der beiden letztgenannten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt dann vor, wenn die hydraulischen Maschinen über gemeinsame Leitungen mit dem Hydraulikfluidreservoir und der Ventileinrichtung sowie dem hydraulischen Druckspeicher verbunden sind.A simplified development of the latter two embodiments the device according to the invention is then if the hydraulic machines are using common lines the hydraulic fluid reservoir and the valve device and the hydraulic pressure accumulator are connected.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Drehrichtung der hydraulischen Maschine und/oder der weiteren hydraulischen Maschine reversierbar, womit bei ausreichend großem Druck speicher eine Rückwärtsfahrt eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführten Fahrzeuges ohne zusätzlichen Rückwärtsgang der Getriebeeinrichtung über die Hydraulikeinrichtung darstellbar ist.at an advantageous embodiment of the invention Device is a direction of rotation of the hydraulic machine and / or the other hydraulic machine reversible, which when sufficient large pressure memory a reverse drive one executed with the device according to the invention Vehicle without additional reverse gear the transmission device via the hydraulic device can be displayed is.
Eine besonders bauraumgünstige und einfach zu montierende Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung liegt dann vor, wenn die hydraulische Maschine und/oder die weitere hydraulische Maschine in ein Gehäuse der Getriebeeinrichtung integriert ist.A particularly space-saving and easy to install embodiment the device according to the invention then exists when the hydraulic Machine and / or the further hydraulic machine in a housing the transmission device is integrated.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei zugunsten der Übersichtlichkeit in der Zeichnung für bau- und funktionsgleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.Further Advantages and advantageous developments of the invention result from the claims and the reference Embodiments described in principle in the drawing, in favor of clarity in the drawing for construction and functionally identical components, the same reference numerals be used.
Es zeigt:It shows:
In
Zusätzlich
ist der hydraulische Druckspeicher
Im
Pumpenbetrieb der hydraulischen Maschine
Die
Hydraulikeinrichtung
Sowohl
zwischen der Brennkraftmaschine
Darüber
hinaus besteht während eines Bremsbetriebes des Fahrzeuges
die Möglichkeit, das Schaltelement
Des
Weiteren besteht auch die Möglichkeit, das Schaltelement
Wird
im hydraulischen Druckspeicher
Aufgrund
von Leckagen des hydraulischen Systems besteht bei längeren
Stillstandszeiten eines Fahrzeuges die Möglichkeit, dass
der Druck im hydraulischen Druckspeicher
Die
bei dem in
Ein
zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebsstranges
Bei
dem in
Ein
viertes Ausführungsbeispiel des Antriebsstranges
Der
in
Die
Verwendung der Planetengetriebeeinrichtung
Mit
der in
Darüber
hinaus ist die Brennkraftmaschine
Der
in
So
ist während eines Bremsbetriebes eines mit dem Antriebsstrang
Darüber
hinaus ist mittels der Vorrichtung
Generell
besteht bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
des Antriebsstranges
Die
im hydraulischen Druckspeicher
Die
mit einer Hydraulikeinrichtung ausgeführte Vorrichtung
Darüber hinaus sind die hydraulischen Komponenten im Vergleich zu elektrischen Maschinen durch eine höhere Leistungsdichte gekennzeichnet, womit die Vorrichtung nach der Erfindung durch einen geringeren Bauraumbedarf als elektrische Einrichtungen von Hybridantrieben gekennzeichnet ist.About that In addition, the hydraulic components are compared to electrical Machines characterized by a higher power density, which the device according to the invention by a smaller space requirement characterized as electrical devices of hybrid drives is.
Zusätzlich
ist die Vorrichtung nach der Erfindung wesentlich einfacher als
ein elektrisches System in eine Getriebeeinrichtung integrierbar,
da die Vorrichtung
- 11
- Antriebsstrangpowertrain
- 22
- Vorrichtungcontraption
- 33
- Getriebeeinrichtungtransmission device
- 44
- Hydraulikeinrichtunghydraulic device
- 55
- hydraulische Maschinehydraulic machine
- 5A, 5B5A, 5B
- hydraulische Maschinehydraulic machine
- 66
- hydraulischer Druckspeicherhydraulic accumulator
- 77
- HydraulikfluidreservoirHydraulic fluid reservoir
- 88th
- Ventileinrichtungvalve means
- 99
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 1010
- Schaltelementswitching element
- 11, 11', 11''11 11 ', 11' '
- Schaltelementswitching element
- 1212
- elektrische Starteinheitelectrical start unit
- 1313
- Getriebegehäusegearbox
- 1414
- PlanetengetriebeeinrichtungPlanetary gear set
- 1515
- MotorausgangswelleMotor output shaft
- 1616
- GetriebeeingangswelleTransmission input shaft
- 1717
- Leitungmanagement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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