DE102007053681A1 - Differential-hybrid drive has internal combustion engine and electric motor, flange connected on separate drive wheel, and arranged opposite to each other, where planetary drive serves as main drive element - Google Patents

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Abstract

The differential-hybrid drive has an internal combustion engine (V) and an electric motor (E), which are flange connected on a separate drive wheel, and are arranged opposite to each other. The engine and the motor are connected to respective other planetary wheel (PR) fitted over two other drive wheels, which are fitted on a planetary drive serving as main drive element.

Description

1. Die Erfindung betrifft1. The invention relates

  • – die Kombination von Elektro- und Verbrennungsmotor zu einem Hybridantrieb, der auf einer Achse angeordnet ist, die nicht die Antriebsachse ist, und die mechanische Verbindung der Motoren durch ein Differential,- the Combination of electric and combustion engine to a hybrid drive, which is arranged on an axis which is not the drive axle, and the mechanical connection of the engines through a differential,
  • – den Einsatz eines stufenlosen Automatikgetriebes und den Ersatz einer Kupplung,- the Use of a continuously variable automatic transmission and the replacement of a Clutch,
  • – den Ersatz von Anlasser und Lichtmaschine,- the Replacement of starter and alternator,
  • – die Optimierung der Motorennutzung und die Reduzierung des Treibstoffverbrauchs durch eine sensorisch nach der jeweiligen Fahrsituation bedarfsgerecht ermittelte, automatisch gesteuerte Regelung des Motoreneinsatzes,- the Optimization of engine use and reduction of fuel consumption by a sensory according to the particular driving situation needs determined, automatically controlled control of the engine insert,
  • – die Geschwindigkeitsregelung eines Fahrzeugs über Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit eines Elektromotors,- the Speed control of a vehicle via direction of rotation and rotational speed an electric motor,
  • – Funktionen des Antiblockiersystems (ABS) und der Antischlupfregelung (ASR) durch die ohnehin notwendigen Sensoriken der Motor-/Getriebe-Kombination.- Functions anti-lock braking system (ABS) and traction control (ASR) due to the necessary sensors of the engine / transmission combination anyway.

2. Stand der Technik2. State of the art

Bekannt sind Hybridantriebe, die Verbrennungsmotoren, z. B. Benzin- oder Dieselmotoren, mit einem Elektroantrieb verbinden, und zwar in folgenden Varianten:

  • 2.1 Hybridantrieb, bestehend aus einem Verbrennungsmotor, einem Generator und einem Elektromotor, wobei sämtliche dieser Aggregate die gleiche Leistung haben müssen. Der Verbrennungsmotor treibt den Generator an, dieser; ggf. über Batterien, den als einzigen Antriebsmotor dienenden Elektromotor. Dieser Typ eines Hybridantriebs ist somit sehr aufwendig. Er ersetzt zwar ein herkömmliches Getriebe, benötigt aber zum Starten einen Anlasser.
  • 2.2 Hybridantrieb mit direkter Kraftübertragung auf die Antriebsachse durch Verbrennungsmotor-Generator-Antrieb (Serienhybrid). Dieser Hybridantrieb benötigt ein Getriebe.
  • 2.3 Hybridantrieb mit direktem wechselweisen Betrieb von Verbrennungs- und Elektromotor auf die Antriebsachse, wobei sich die Serienkraft, addiert (Parallel-Hybrid). Zwar können bei diesem Typ des Hybridantriebs Verbrennungs- und Elektromotor auch gleichzeitig arbeiten, dann aber nicht mit unterschiedlicher Drehzahl. Auch dieser Hybridantrieb benötigt ein Getriebe.
Are known hybrid drives, combustion engines, z. As gasoline or diesel engines, connect with an electric drive, in the following variants:
  • 2.1 hybrid drive, consisting of an internal combustion engine, a generator and an electric motor, all of these units must have the same power. The internal combustion engine drives the generator, this one; possibly via batteries, the electric motor serving as the sole drive motor. This type of hybrid drive is thus very expensive. Although it replaces a conventional gearbox, but needs to start a starter.
  • 2.2 Hybrid drive with direct power transmission to the drive axle by internal combustion engine-generator drive (series hybrid). This hybrid drive needs a transmission.
  • 2.3 hybrid drive with direct alternating operation of combustion and electric motor on the drive axle, with the series power, added (parallel hybrid). Although in this type of hybrid drive combustion engine and electric motor can work simultaneously, but not at different speeds. This hybrid drive also requires a transmission.

Bei allen bisher bekannten Hybridantrieben sind die Motoren auf der Antriebswelle starr oder über eine Kupplung miteinander verbunden. Sie geben ihre maximale Leistung weder nach dem Kriterium der geringsten Leistungsaufnahme noch automatisch nach der jeweiligen Fahrsituation ab.at All previously known hybrid drives, the engines are on the Drive shaft rigid or over a clutch connected together. They give their maximum performance neither on the criterion of lowest power consumption nor automatically depending on the respective driving situation.

Ein Verbrennungsmotor als einzig aktive Antriebsquelle gibt seine maximale Leistung nur in einem eng begrenzten Drehzahlbereich ab. Sein Drehmoment zur Beschleunigung liegt bei nur etwa 1/5 seines Nenndrehmoments. Deshalb kann er ein Fahrzeug aus dem Leerlauf nur durch langsamen Hochlauf in den optimalen Drehzahlbereich beschleunigen. Zum Ausgleich dieses Drehzahldrehmoment-Nachteiles benötigt der Verbrennungsmotor als einzig aktiver Antrieb ein Getriebe mit der dazu nötigen Verbindungsmechanik. Die Leistung des Verbrennungsmotors bei Leerlaufdrehzahl genügt nicht zum Laden einer Batterie, wie sie als Speichermedium für den Antrieb eines Fahrzeugs notwendig wäre. Die bekannten Hybridantriebe übernehmen schließlich nicht alte diejenigen Zusatzfunktionen, die der erfindungsgegenständliche Hybridantrieb übernehmen kann.One Internal combustion engine as the only active drive source gives its maximum Performance only in a narrow speed range. Its torque for acceleration is only about 1/5 of its rated torque. Therefore, he can get a vehicle from idle only by slow startup accelerate to the optimum speed range. To compensate for this Speed-torque disadvantage requires the engine as only active drive a gearbox with the necessary connection mechanism. The performance of the internal combustion engine at idle speed is not enough for Charging a battery, as a storage medium for the drive a vehicle would be necessary. The take over known hybrid drives after all not old ones additional functions that the subject invention Hybrid drive can take over.

3. Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen3. The invention is based on following considerations

3.1 Drehmomente bei Verbrennungs- und Elektromotoren3.1 Torques for combustion and electric motors

Die Nennleistung eines Motors in Kilowatt spiegelt nicht sein Drehmomentverhalten während der Anfahr- oder Beschleunigungsphase wider, in der ein Verbrennungsmotor nur etwa ein Fünftel, ein Elektromotor dagegen etwa das dreifache seines Nenndrehmomentes freisetzt. Hieraus folgt, dass in der Anfahrphase ein Elektromotor etwa mit der 15fachen Kraft eines mit gleicher Nennleistung ausgestatteten Verbrennungsmotors beschleunigen kann. Allein wegen dieses Nachteils werden Verbrennungsmotoren bei Hubraum und Leistung überdimensioniert, damit sie bei Anfahrt der Beschleunigungsvermögen haben.The Rated power of a motor in kilowatts does not reflect its torque behavior during the Starting or acceleration phase, in which a combustion engine only about a fifth, an electric motor, however, about three times its rated torque releases. It follows that in the start-up phase, an electric motor about 15 times the power of the same rated power equipped Can accelerate internal combustion engine. Alone because of this disadvantage internal combustion engines are oversized in displacement and power, so that they have the acceleration when approaching.

Der Verbrennungsmotor erreicht die besten Zylinderfüllungen, die höchste Kraftumsetzung und damit den niedrigsten Treibstoffverbrauch bei konstanter Drehzahl etwa zwischen 2000 und 2400 Upm und ist damit prädestiniert für die Aufrechterhaltung einer erreichten Fahrgeschwindigkeit.Of the Combustion engine achieves the best cylinder fillings, the highest power conversion and thus the lowest fuel consumption at a constant speed approximately between 2000 and 2400 rpm and is therefore predestined for the maintenance of a reached driving speed.

Gelänge es, in der Beschleunigungsphase einen Elektromotor einzusetzen, so würde der dargelegte Grund für die Überdimensionierung von Verbrennungsmotoren entfallen. Zur Erzielung gleicher Fahrleistungen würden wesentlich kleinere, somit auch leichtere und kostengünstigere Antriebsaggregate genügen.Succeed, to use an electric motor in the acceleration phase, so would the stated reason for the oversizing of internal combustion engines omitted. To achieve the same performance would much smaller, thus lighter and cheaper Drive units are sufficient.

Der Einsatz eines Elektromotors zu Beschleunigungszwecken in Fahrzeugen setzt eine ausreichende Stromversorgung voraus. Als Energiequelle sind möglichst kleine und deshalb leichte Batterien anzustreben, die permanent, also auch bei Leerlauf des Verbrennungsmotors, so weit geladen werden, dass sie als Speichermedium für den Antrieb eines Fahrzeuges insbes. in der Beschleunigungsphase geeignet sind. Die für den Leerlauf des Verbrennungsmotors nötige Mindestdrehzahl genügt dieser Anforderung nicht. Um sie zu erfüllen, muss die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors entsprechend erhöht werden.The use of an electric motor for acceleration purposes in vehicles requires sufficient power supply. As energy source as small as possible and therefore easy batteries should be strived for, which are permanently loaded, so even when idling the engine, so far that they serve as a storage medium for the drive a vehicle esp. In the acceleration phase are suitable. The necessary for the idling of the engine minimum speed does not meet this requirement. To meet them, the idling speed of the engine must be increased accordingly.

Ein am Fährbetrieb orientierter Einsatz jeweils desjenigen Motors, der für die jeweilige Anforderung die geringste Leistungsaufnahme benötigt, konkret; wann welcher Motor seine Leistung erbringen soll, ist durch eine Steuerungsautomatik zu regeln.One at the ferry service oriented use of each of the motor for each Requirement the lowest power consumption needed, specifically; when which Engine is to perform its performance, is by an automatic control to regulate.

3.2 Antrieb3.2 drive

Sollen die jeweils vorteilhaften Drehmomentbereiche beider Motoren entsprechend der jeweiligen Fahrsituation (Stand, Beschleunigen, Geschwindigkeit halten, Bremsen, Rückwärtsfahren) aktiviert und genutzt werden, setzt dies voraus, dass beide Antriebsquellen

  • a) variabel miteinander gekoppelt sind und
  • b) b) ihre Drehmomente an ein und denselben Antrieb abgeben.
If the respective advantageous torque ranges of both engines are to be activated and used in accordance with the respective driving situation (stall, acceleration, hold speed, braking, reversing), this presupposes that both drive sources
  • a) are coupled together variably and
  • b) b) deliver their torques to one and the same drive.

Der am Fahrbedarf orientierte wechselweise Betrieb von Elektro- und Verbrennungsmotor als fahrsituationsbedingte Antriebsquellen macht es aber wegen der unterschiedlichen Drehzahlen beider Antriebsquellen weiter erforderlich, Elektro- und Verbrennungsmotor zwar auf ein- und derselben Achse, aber nicht auf der Antriebsachse zu positionieren.Of the on the driving requirement oriented alternating operation of electrical and Combustion engine as driving situation-related sources of power makes but because of the different speeds of both sources of power further required, although the electric and combustion engines and the same axis but not on the drive axle.

Durch die sehr unterschiedlichen Drehmomentverläufe von Verbrennungs- und Elektromotoren ergibt sich jedoch in der hier beschriebenen Anordnung ein nicht zu unterschätzendes Funktionsproblem.By the very different torque curves of combustion and electric motors results However, in the arrangement described here is not to be underestimated Function problem.

Im Fahrbetrieb würde sich in dieser Anordnung immer jeweils die Antriebsquelle mit dem jeweilig höheren Drehmoment durchsetzen. Damit hätte der Gesamtantrieb immer nur gerade das Drehmoment, welches der jeweilig schwächere Motor lieferte. Hierzu gibt es jedoch einige elektronische und vor allem mechanische Lösungen.in the Driving would in this arrangement always the drive source with the respectively higher Apply torque. That would have the Total drive only just the torque, which is the respective weaker Engine delivered. However, there are some electronic and above all mechanical solutions.

4. Der erfinderische Gedanke wird wie folgt gelöst4. The inventive thought becomes like follows solved

  • 4.1 Als Antrieb dient ein schematisch in Anlage 1 dargestellter Differentialhybrid, bei dem ein Verbrennungsmotor V am Planetenrad PV und ein Elektromotor E am Planetenrad PB angeflanscht sind. Die Planetenräder PV und PE übertragen die Drehmomente der an sie angeflanschten Motoren über die am Planetenträger PT angebrachten Planetenräder PR auf die weiteren Antriebselemente AE.4.1 The drive is a schematic in Appendix 1 illustrated differential hybrid, in which an internal combustion engine V are flanged to the planetary gear PV and an electric motor E at the planetary gear PB. The planet wheels PV and PE transmit the Torques of the motors flanged to them mounted on the planet carrier PT planetary gears PR on the other drive elements AE.

Damit werden der Verbrennungsmotor und der Elektromotor mechanisch mit einem Differential verbunden, das einerseits als Antriebsachse oder -element auf die weitere Antriebsmechanik wirkt. Dieser Differenzialhybridantrieb gewährleistet oder ermöglicht eine konstante Drehzahl des Verbrennungsmotors, ein immer optimales Drehmoment. minimalen Verbrauch, optimale Wärmebilanz (d. h. keine Heiß- und keine Kaltpunkte) und eine lange Abnutzungsdauer durch Vermeidung von Lastschleifen.In order to The internal combustion engine and the electric motor are mechanically with connected to a differential, on the one hand as a drive axle or element acts on the further drive mechanism. This differential hybrid drive guaranteed or enabled a constant speed of the internal combustion engine, always optimal Torque. minimum consumption, optimum heat balance (ie no hot and no Cold spots) and a long period of wear by avoiding Last loops.

Die Anordnung der Antriebselemente sowie die Funktionselemente des Hybrids ist zudem nahezu frei wählbar. So können neben der beschriebenen gegenüberliegenden Anordnung, die Antriebselemente ebenso parallel oder in einem beliebigen Winkel angeordnet sein, so dass entsprechend dem verfügbaren Bauraum die Aggregate angeordnet werden können.The Arrangement of the drive elements and the functional elements of the hybrid is also almost freely selectable. So can next to the described opposite Arrangement, the drive elements also in parallel or in any Angle be arranged so that according to the available space the aggregates can be arranged.

Er ermöglicht weiter eine variable Drehzahl des Elektromotors, über deren Veränderung, Fahrtrichtung und Geschwindigkeit wie folgt bestimmt und geregelt werden können:
Stillstand des Fahrzeugs ist, anders als bei herkömmlichen Automatikgetrieben, bei Motorleerlauf ungebremst möglich. Das wird dadurch erreicht, dass sich, wenn das Fahrzeug horizontal steht, der Elektromotor genau so schnell rückwärts dreht wie der Verbrennungsmotor vorwärts. Dann stehen Antriebswelle und Räder. Ein Wegrollen des Wagens ist nicht möglich. Beschleunigen/Vorwärtsfahrt: Die Beschleunigung erfolgt durch Reduzierung der Drehzahl des Elektromotors bis zu dessen Stillstand und weiter durch Antreiben des Elektromotors bis zur Höchstdrehzahl in Drehrichtung des Verbrennungsmotors, dessen Drehzahl weiterhin konstant bleibt.It also allows a variable speed of the electric motor, whose change, direction of travel and speed can be determined and regulated as follows:
Standstill of the vehicle is unlike conventional automatic transmissions, unbraked at engine idle possible. This is achieved by the fact that when the vehicle is horizontal, the electric motor as fast backwards as the internal combustion engine rotates forward. Then there are drive shaft and wheels. A rolling of the car is not possible. Acceleration / forward travel: Acceleration takes place by reducing the speed of the electric motor to its standstill and further by driving the electric motor up to the maximum speed in the direction of rotation of the internal combustion engine, whose speed remains constant.

Rückwärtsfahrt erfolgt dadurch, dass sich der Elektromotor etwas schneller rückwärts dreht als der Verbrennungsmotor vorwärts.reversing This happens because the electric motor rotates a little faster backwards as the internal combustion engine forward.

Der Differentialhybridantrieb kann ggf. auch im reinen Elektrobetrieb arbeiten oder bei Überlandfahrten ab einer bestimmten Geschwindigkeit im reinen Verbrennungsbetrieb.Of the Differential hybrid drive may possibly also in pure electric mode work or overland trips above a certain speed in pure combustion mode.

Der Differentialhybridantrieb macht ein jedes Getriebe, gleich welcher Bauart, entbehrlich, bietet als stufenloses Automatikgetriebe in allen Geschwindigkeitsbereichen mehr Komfort, benötigt keine Kupplung, hat weniger Bauteile und Gewicht, ist weniger störanfällig und erheblich kostengünstiger herzustellen.Of the Differential hybrid drive makes every transmission, no matter what Design, dispensable, offers as a continuously variable automatic transmission in more comfort in all speed ranges, requires no clutch, has fewer components and weight, is less prone to failure and considerably less expensive manufacture.

Ein jeder Fahrbereich und auch die Fahrtrichtungen vorwärts/rückwärts werden ausschließlich mittels Gaspedal und/oder Joystick gewählt. Die Regelung kann erkennen, ob ein Rad durchdreht. Sie vermindert dann über das erfindungsgegenständliche Differentialgetriebe das Drehmoment auf dieses Rad und erfüllt damit die Funktion der Antischlupfregelung (ASR).Each driving range and also the driving directions forwards / backwards are selected exclusively by means of accelerator pedal and / or joystick. The control can detect if a wheel is spinning. It then reduces over the erfindungsgegenständli Differential gearbox torque on this wheel and thus fulfills the function of traction control (ASR).

4.2 Die Motor-/Getriebeeinheit übernimmt darüber hinaus folgende weitere Funktionen:4.2 The motor / gear unit takes over about that In addition, the following additional functions:

Feststellbremse:Parking brake:

Ist die Motor-/Getriebeeinheit abgeschaltet, können sich die Räder nicht mehr drehen.is the engine / transmission unit is switched off, the wheels can not turn more.

Betriebsbremse: Die Bremsenergie der vom Differentialhybridantrieb gesteuerten – nur auf angetriebene Achsen wirkenden – Betriebsbremse kann in beliebiger Höhe verzögern, wird vollständig (abzüglich der Verlustleistungen, die hier vernachlässigt werden können) in den Batterien gespeichert und ist für die nächste Beschleunigung verfügbar. Mit der im Getriebe eingebauten mechanischen Bremse und der elektrischen Nutzbremse hat jede angetriebene Achse zwei voneinander unabhängig wirkende Bremssysteme. Für die Räder einer angetriebenen Achse ist eine herkömmliche Betriebsbremse entbehrlich, die Räder des Fahrzeugs werden zusätzlich von einer konventionellen Bremse unterstützt:
Antiblockiersystem ABS: Die für den Differentialhybrid ohnehin benötigte Regelung kann an den Antriebsrädern die ABS-Funktion übernehmen und gewährleisten, dass die sog. Nutzbremsung ein Blockieren der Räder verhindert.
Anlasser: Das Antriebsrad bleibt gebremst, der Elektromotor dreht rückwärts und startet damit den Verbrennungsmotor vorwärts, weil das Differential eine Drehrichtungsumkehr bewirkt.
Lichtmaschine: Arbeitet der Elektromotor im Generatorbetrieb, wird Strom erzeugt. Eine gesonderte Lichtmaschine ist somit nicht mehr nötig.Service brake: The braking energy of the service hybrid controlled by the differential hybrid drive - acting only on driven axles - can decelerate at any altitude, is completely stored in the batteries (minus the power losses that can be neglected here) and is available for the next acceleration. With the mechanical brake built into the gearbox and the electric regenerative brake, each driven axle has two independent braking systems. For the wheels of a driven axle, a conventional service brake is dispensable, the wheels of the vehicle are additionally supported by a conventional brake:
Antilock Braking System ABS: The regulation required anyway for the differential hybrid can take over the ABS function on the drive wheels and ensure that the so-called regenerative braking prevents the wheels from locking.
Starter: The drive wheel is braked, the electric motor turns backwards and thus starts the engine forward, because the differential causes a reversal of the direction of rotation.
Alternator: If the electric motor operates in generator mode, electricity is generated. A separate alternator is therefore no longer necessary.

Der bedarfsgerecht gesteuerte Einsatz von Elektro- und/oder Verbrennungsmotor bewirkt infolge optimaler Drehmomentnutzung eine erhebliche Treibstoffreduzierung bei verbesserter Beschleunigung und Elastizität, außerdem durch Wegfall häufiger Gaswechsel eine Schonung des Verbrennungsmotors und eine Verlängerung der Abnutzungsdauer. Der Verbrennungsmotor arbeitet immer im optimalen Drehmomentbereich. Dadurch wird sein Verschleiß niedrig gehalten. Drehzahlunterschiede fördern den Verschleiß.Of the needs-based controlled use of electric and / or combustion engine causes due to optimal torque utilization a significant fuel reduction with improved acceleration and elasticity, as well as eliminating frequent gas changes a protection of the internal combustion engine and an extension the wear period. The combustion engine always works in the optimum torque range. As a result, its wear is low held. Promote speed differences the wear.

Das Beschleunigungsvermögen und die Elastizität kommen ausschließlich vom Elektromotor, der durch eine Steuerlogik automatisch den Fahrwunsch erfüllt und gleichzeitig die Energie zwischen Motor, Batterie- und Generatorbetrieb pendeln lässt, was bewirkt, dass die Batterien extrem kleingehalten werden können, weil die Batterien immer nur für kurze Zeit, nämlich nur in der Beschleunigungsphase, benötigt werden. Ansonsten weiden Überschussenergie und Bremsenergie elektrisch gespeichert.The acceleration and the elasticity come exclusively from the electric motor, which by a control logic automatically the driving desire Fulfills and at the same time the energy between engine, battery and generator operation commute, what causes the batteries to be kept extremely small because the batteries only for short time, namely only in the acceleration phase, needed. Otherwise, surplus energy grazes and braking energy stored electrically.

4.3 Lösung des Drehmoment-Überschuss Problems:4.3 solution the torque surplus problem:

Wie bereits schon im Eingang erwähnt, besteht bei dieser Anordnung das Problem, dass der jeweils drehmomentstärkere Motor den anderen Antrieb abwürgt. Der Verlauf der erzeugten Drehmomente geht bei dieser flexiblen Anordnung nicht nur auf den Antrieb, sondern auch und bei hohen Drehmomentunterschieden vor allem auf den entgegengesetzten Antrieb. Damit vernichtet man die gesamten Vorteile, welche der Differenzialhybrid bietet.As already mentioned in the entrance, In this arrangement, there is the problem that the respectively higher torque motor strangled the other drive. The course of the generated torque goes to this flexible Arrangement not only on the drive, but also and at high Torque differences especially on the opposite drive. This destroys the full benefits of the differential hybrid offers.

Um das zu verhindern, bzw. um die Drehmomente der angebrachten Antriebe tatsächlich zu addieren, gibt es folgende Lösungen.

  • A: Mit einer klassischen Differenzialsperre kann der Drehmomentverlauf direkt auf die Abtriebwelle gebracht werden. Die Sperre greift bei Bedarf ein, und kann elektronisch oder Mechanisch gesteuert sein.
  • B: Ebenso kann eine gesteuerte Viskosebremse diese Aufgaben übernehmen. Hier wäre der Eingriff der Bremse sanfter und Materialschonender, allerdings wird durch eine Viskosebremse mehr Energie verbraucht.
  • C: Mit einer elektronischen Steuerung können die Antriebe so gesteuert werden, dass die eingeleiteten Drehmomente nahezu gleich sind. Damit wird der gleiche Effekt erreicht, und steigert die Flexibilität. Jedoch müssen hier die Motoren in einigen Betriebszuständen unnötig hohe Leistungen abgeben, um den Ausgleich zu schaffen.
  • D: Mit einem Differenzial welches mit einem ähnlichem Prinzip arbeitet wie die bekannten Torsendifferenziale kann der Effekt des Abwürgens des schwächeren Antriebs ebenfalls unterbunden werden. Ein Torsendifferenzial ist ein Differenzial, welches mithilfe eines zusätzlichem Getriebeelements die Kraft nicht wie bei herkömmlichen Differenzialen auf das sich leichter durchdrehende Rad leitet, sondern auf dasjenige mit der besseren Haftung. Die Zahnradgeometrie die diesen Effekt in entgegengesetzter Kraftrichtung darstellt, gibt die Momente der Antriebe unmittelbar und direkt an die Abtriebswelle weiter, ohne dass eine Elektronik oder eine mechanische Sperre eingreifen muss. Diese Lösung ist allerdings kostenintensiver als die vorgenannten.
To prevent this, or to actually add the torques of the attached drives, there are the following solutions.
  • A: With a classic differential lock, the torque curve can be directly applied to the output shaft. The lock intervenes when needed, and may be electronically or mechanically controlled.
  • B: Similarly, a controlled viscous brake can take over these tasks. Here, the engagement of the brake would be gentler and gentler on the material, however, more energy is consumed by a viscous brake.
  • C: With an electronic control, the drives can be controlled so that the torques introduced are almost the same. This achieves the same effect and increases flexibility. However, in some operating conditions, the motors have to deliver unnecessarily high power in order to compensate.
  • D: With a differential that works with a similar principle as the known Torsendifferenziale the effect of stalling the weaker drive can also be prevented. A Torsen differential is a differential, which with the help of an additional gear element does not direct the force as with conventional differentials on the lighter spinning wheel, but on the one with the better adhesion. The gear geometry that represents this effect in the opposite direction of force, the moments of the drives directly and directly to the output shaft on without electronics or a mechanical lock must intervene. However, this solution is more expensive than the aforementioned.

Ee
Elektromotorelectric motor
PEPE
Zahnrad E-Motorgear E-Motor
PTPT
Zahnradträgergear carrier
AEAE
Abtriebswelleoutput shaft
PRPR
Planetenräderplanetary gears
PVPV
Zahnrad Verbrennungsmotorgear internal combustion engine
VV
Verbrennungsmotorinternal combustion engine

Claims (7)

Differentialhybridantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbrennungs- und ein Elektromotor jeweils an ein gesondertes Getrieberad angeflanscht sind, die zueinander gegenüber angeordnet sind und von denen beide über zwei weitere angebrachte Getrieberäder, die ihrerseits an einem als Hauptantriebselement dienenden Planetenträger angebracht sind, mit dem jeweils anderen Planetenrad verbunden sind.Differential hybrid drive, characterized in that a combustion and an electric motor are each flanged to a separate gear, which are arranged opposite to each other and both of which via two further attached gear wheels, which in turn are mounted on a planetary carrier serving as the main drive element, with the other Planet wheel are connected. Differenzialhybridantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getrieberäder, welche an den Antriebsmotoren angeflanscht sind, über eine Sperre auf starren Durchtrieb geschaltet werden können.Differential hybrid drive according to claim 1, characterized characterized in that the gears, which on the drive motors flanged over a lock on rigid drive can be switched. Differenzialhybridantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getrieberäder, welche an den Antriebsmotoren angeflanscht sind, über eingreifende Zahnräder auf Einfestgelegtes Übersetzungsverhältnis geschaltet werden können.Differential hybrid drive according to claim 1, characterized characterized in that the gears, which on the drive motors flanged over engaging gears switched to a fixed gear ratio can be. Differenzialhybridantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getrieberäder, welche an den Antriebsmotoren angeflanscht sind, über ein variables, abkoppelbares Zusatzgetriebe verbunden sind, so dass das das Übersetzungsverhältnis zwischen den Antrieben wähl und bestimmbar ist.Differential hybrid drive according to claim 1, characterized characterized in that the gears, which on the drive motors flanged over a variable, decoupled additional gear are connected, so that that the translation ratio between select the drives and determinable. Differenzialhybridantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getrieberäder, welche an den Antriebsmotoren angeflanscht sind, über eine zuschaltbare Viskosebremse verfügen, und damit der Differenzialhybrid auf starren Durchtrieb geschaltet werden kann.Differential hybrid drive according to claim 1, characterized characterized in that the gears, which on the drive motors flanged over have a switchable viscous brake, and thus the differential hybrid can be switched to rigid through drive. Differenzialhybridantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomente der Antriebsmotoren über eine Elektronik so geregelt werden können, dass die Kräfte ausgeglichen sind, und somit die Momente gleichmäßig an die Abtriebswelle abgegeben werden können.Differential hybrid drive according to claim 1, characterized characterized in that the torques of the drive motors via a Electronics can be regulated so that forces are balanced, and thus given the moments evenly to the output shaft can be. Differenzialhybridantrieb, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Getrieberäder, welche an den Antriebsmotoren angeflanscht sind, über ein Torsenelement verbunden sind.Differential hybrid drive according to claim 1, characterized characterized in that the gears, which on the drive motors flanged over a Torsenelement are connected.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102011004191A1 (en) 2011-02-16 2012-08-16 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Electromechanical vehicle drive device, particularly for use in electric vehicles such as passenger car for individual transport, has electric motor with power output, another electric motor with another power output and transmission device
DE102015010331A1 (en) 2015-08-04 2017-02-09 Herbert Naumann Switching device for a taking place by means of two engines vehicle drive.
DE102016220480A1 (en) 2016-10-19 2018-04-19 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Powertrain for a hybrid vehicle, as well as hybrid vehicle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011004191A1 (en) 2011-02-16 2012-08-16 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Electromechanical vehicle drive device, particularly for use in electric vehicles such as passenger car for individual transport, has electric motor with power output, another electric motor with another power output and transmission device
DE102015010331A1 (en) 2015-08-04 2017-02-09 Herbert Naumann Switching device for a taking place by means of two engines vehicle drive.
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