DE102009001147A1 - Drivetrain for heavy-duty commercial vehicle, has electrical machine coaxially arranged at output side of multi-step shift transmission with torque proof connection of rotor on auxiliary drive shaft of auxiliary drive - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, ein Stufenschaltgetriebe mit einer über eine Reibungskupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbaren Eingangswelle sowie einer mit dem Achsgetriebe einer Antriebsachse in Triebverbindung stehenden Ausgangswelle, und einen an der Abtriebsseite des Stufenschaltgetriebes achsparallel zu der Ausgangswelle angeordneten sowie über eine Rotorwelle und einen als Stirnradgetriebe mit einem ausgangswellenseitigen Antriebszahnrad und einem rotorwellenseitigen Abtriebszahnrad ausgebildeten Hochtrieb mit der Ausgangswelle in Triebverbindung stehenden hydrodynamischen Retarder aufweist.The The invention relates to a drive train of a motor vehicle, the an internal combustion engine with a drive shaft, a stepped transmission with a via a friction clutch with the drive shaft of the Combustion engine connectable input shaft and one with the Achsgetriebe a drive axle in drive connection standing output shaft, and a paraxial on the output side of the stepped transmission arranged to the output shaft and a rotor shaft and one as a spur gear with an output shaft side Drive gear and a rotor shaft side driven gear trained High-drive with the output shaft in drive connection standing hydrodynamic Retarder has.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Steuerung eines derartigen Antriebsstrangs.The The invention further relates to a method for controlling a such powertrain.
Insbesondere
schwere Nutzfahrzeuge werden seit geraumer Zeit mit einer allgemein
als Retarder bezeichneten verschleißfreien Dauerbremse ausgerüstet.
Durch den Einsatz einer Dauerbremse wird besonders bei längeren
Bergabfahrten eine thermische Überlastung der die Betriebsbremse
eines Kraftfahrzeugs bildenden Radbremsen vermieden und damit die
Fahrsicherheit erhöht. Zudem wird dadurch die Abnutzung
der Verschleißkomponenten der Radbremsen, wie der Bremsbeläge,
der Bremsscheiben und der Bremstrommeln, wesentlich verringert und
somit die Wartungs- und Betriebskosten des betreffenden Kraftfahrzeugs
gesenkt. Als Bauarten von Dauerbremsen sind der nach dem Wirkprinzip
einer Wirbelstrombremse funktionierende elektromagnetische Retarder
und der nach dem Wirkprinzip einer hydraulischen Kupplung mit arretiertem
Turbinenrad funktionierende hydrodynamische Retarder allgemein bekannt.
Der Aufbau und die Wirkungsweise dieser Retarderbauarten sind in
Hinsichtlich der Anordnung und der Triebverbindung eines Retarders wird zwischen einem Primärretarder und einem Sekundärretarder unterschieden. Bei einem Primärretarder steht der betreffende Rotor unmittelbar oder über eine Getriebestufe mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors oder der Eingangswelle des Stufenschaltgetriebes in Triebverbindung, was jedoch mit dem Nachteil eines motordrehzahl- und gangabhängigen Bremsmomentes des Retarders verbunden ist. Dagegen steht der betreffende Rotor bei einem Sekundärretarder unmittelbar oder über eine Getriebestufe mit der Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes in Triebverbindung, wodurch das Bremsmoment des Retarders vorteilhaft geschwindigkeitsabhängig ist, d. h. mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ansteigt.Regarding the arrangement and the drive connection of a retarder is between a primary retarder and a secondary retarder distinguished. In a primary retarder stands the rotor in question directly or via a gear stage with the drive shaft the internal combustion engine or the input shaft of the stepped transmission in drive connection, but with the disadvantage of a motor speed and gear-dependent braking torque of the retarder is. In contrast, the rotor in question is at a secondary retarder directly or via a gear stage with the output shaft the stepped transmission in drive connection, whereby the braking torque the retarder is advantageously speed-dependent, d. H. increases with increasing speed of the motor vehicle.
Vorliegend
wird von einem hydrodynamischen Retarder mit einem Rotorschaufelrad
und einem Statorschaufelrad ausgegangen, dessen Rotorschaufelrad über
eine Rotorwelle und einen Hochtrieb, d. h. eine Getriebestufe mit
einer Übersetzung ins Schnelle, mit der Ausgangswelle des
Schaltgetriebes in Triebverbindung steht. Durch den Hochtrieb wird
die Drehzahldifferenz zwischen dem Rotorschaufelrad und dem Statorschaufelrad
erhöht, so dass gegenüber einer unmittelbaren
Anordnung an der Ausgangswelle bei gleicher Bremsleistung geringere
Abmessungen und ein geringeres Gewicht des Retarders erzielt werden.
Zudem wird hierdurch eine achsparallele Anordnung des Retarders
zu der Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes ermöglicht, wodurch
die Position des Abtriebsflansches der Ausgangswelle und damit der
dem Stufenschaltgetriebe nachgeschaltete abtriebsseitige Antriebsstrang
gegenüber einer Getriebeausführung ohne Retarder unverändert
beibehalten werden können. Ein derartiger hydrodynamischer
Retarder mit einem als getriebeinternes Stirnradgetriebe ausgebildeten
Hochtrieb ist beispielsweise aus der
Außer von der Drehzahldifferenz zwischen dem Rotorschaufelrad und dem Statorschaufelrad wird das aktuelle Bremsmoment eines hydrodynamischen Retarders im Wesentlichen von der Füllmenge des Betriebsmittels innerhalb des die beiden Schaufelräder umschließenden Arbeitsraumes bestimmt. Zum Abschalten des Retarders wird das Betriebsmittel, bei dem es sich aufgrund der thermischen Belastung zumeist um Öl handelt, aus dem Arbeitsraum abgesaugt und in einem Vorratsbehälter gespeichert. Der Arbeitsraum ist bei abgeschaltetem Retarder somit mit Luft gefüllt. Zur Aktivierung des Retarders wird eine der Dauerbremsanforderung entsprechende Menge des Betriebsmittels aus dem Vorratsbehälter in den Arbeitsraum des Retarders gepumpt und dort zwischen den Schaufeln des Rotorschaufelrades und des Statorschaufelrades umgewälzt. Aufgrund der dabei durch innere Reibung verursachten Erwärmung des Betriebsmittels muss dieses in einem zugeordneten Kühlkreislauf abgekühlt werden. Da ein separater Kühlkreislauf des Retarders unverhältnismäßig aufwendig wäre, und der für die Anordnung von Kühlern geeignete Bauraum im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs begrenzt ist, ist der Betriebsmittelkreislauf eines hydrodynamischen Retarders üblicherweise an den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors angeschlossen.Apart from the rotational speed difference between the rotor blade wheel and the stator blade wheel, the current braking torque of a hydrodynamic retarder is essentially determined by the filling quantity of the operating medium within the working space enclosing the two paddle wheels. To switch off the retarder, the operating medium, which is mostly oil due to the thermal load, is sucked out of the working space and stored in a storage container. The working space is thus filled with retarder switched off with air. To activate the retarder, a quantity of the operating medium corresponding to the continuous braking requirement is pumped from the storage container into the working space of the retarder and circulated there between the blades of the rotor blade wheel and the stator blade wheel. Due to the thereby caused by internal friction heating of the equipment this must be cooled in an associated cooling circuit. Since a separate cooling circuit of the retarder would be disproportionately expensive, and the space suitable for the arrangement of coolers space in the front of a motor vehicle is limited, the resource cycle of a hydrodynamic retarder is übli cherweise connected to the cooling circuit of the internal combustion engine.
In
der
Da die Kühlkapazität des Motor-Kühlkreislaufs von den Fahrzeugherstellers im wesentlichen für die Aufnahme der Verlustleistung des Verbrennungsmotors und gegebenenfalls weiterer Fahrzeugaggregate ausgelegt ist, kann die konstruktiv mögliche maximale Dauerbremsleistung eines hydrodynamischen Retarders häufig nicht in vollem Umfang ausgenutzt werden. Das in dem hydrodynamischen Retarder einstellbare maximale Bremsmoment ist somit durch die Wärmeaufnahmekapazität des Motor-Kühlkreislaufs begrenzt.There the cooling capacity of the engine cooling circuit by the vehicle manufacturer essentially for the admission the power loss of the internal combustion engine and possibly further Vehicle units is designed, the structurally possible Maximum continuous braking power of a hydrodynamic retarder frequently not be fully exploited. That in the hydrodynamic retarder adjustable maximum braking torque is thus due to the heat absorption capacity limited the engine cooling circuit.
Dies wirkt sich besonders negativ bei einer Erhöhung des zulässigen Gesamtgewichts eines Kraftfahrzeugs aus, die eine Steigerung der verfügbaren Dauerbremsleistung erfordert. So ist z. B. im Rahmen der Verkehrszulassung der so genannten Megaliner in der Bundesrepublik Deutschland geplant, das zulässige Gesamtgewicht schwerer LKWs von 40 t auf 60 t zu erhöhen. Für die dafür erforderliche Steigerung der verfügbaren Dauerbremsleistung müsste unter Beibehaltung des vorhandenen Retardersystems sowohl der hydrodynamische Retarder als auch der Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors entsprechend vergrößert werden, was aber einen erheblichen Aufwand darstellen würde und aufgrund des begrenzten Bauraums ohnehin kaum realisierbar ist.This has a particularly negative effect on increasing the allowable Total weight of a motor vehicle, an increase in the available continuous braking power required. So z. B. in the context of the traffic admission of the so-called Megaliner in the Federal Republic of Germany planned the permissible total weight heavy trucks from 40 t to 60 t. For the required increase in the available Retarder performance would have to be maintained while retaining the existing Retarder system both the hydrodynamic retarder and the Cooling circuit of the engine increases accordingly which would be a considerable effort and due to the limited space is hardly feasible anyway.
Ein
hydrodynamischer Retarder erzeugt jedoch auch im abgeschalteten
Zustand ein unerwünschtes Schleppmoment, das durch Ventilationsverluste
innerhalb des Arbeitsraumes des Retarders und durch Lagerreibung
der Rotorwellenlager hervorgerufen wird, und welches durch das Drehmoment des
Verbrennungsmotors kompensiert werden muss und sich daher verbrauchssteigernd
auswirkt. Zur Vermeidung des Leerlauf-Schleppmoments eines hydrodynamischen
Retarders ist in einigen Ausführungen des Antriebsstrangs
nach der
Andere
bekannte Lösungen sehen eine Reduzierung der Ventilationsverluste
bei abgeschaltetem Retarder durch eine geeignete Strömungsführung
der Luft innerhalb des Arbeitsraumes des Retarders vor, wie z. B.
mittels einem in dem oben genannten
Ein weiteres Problem besteht darin, dass insbesondere schwere LKWs zunehmend mit so genannten schnellen, d. h. niedriger übersetzten Antriebsachsen ausgerüstet werden. Dies bewirkt im Fahrbetrieb zwar eine im Mittel niedrigere Motordrehzahl und damit einen vergleichsweise geringeren Kraftstoffverbrauch, es hat jedoch den Nachteil eines niedrigeren Leistungsüberschusses des Verbrennungsmotors, wodurch Anfahr- und Beschleunigungsvorgänge weniger dynamisch ausgeführt werden können und selbst bei nur leichten Änderungen des Fahrwiderstandes häufige Schaltungen des Stu fenschaltgetriebes erforderlich sind. Hierdurch wird nachteilig nicht nur der Fahrkomfort gemindert, sondern auch der Verschleiß der Reibungskupplung und der getriebeinternen Schaltelemente erhöht.One Another problem is that especially heavy trucks are increasing with so-called fast, d. H. translated lower Drive axles are equipped. This causes while driving Although a mean lower engine speed and thus a comparatively lower fuel consumption, but it has the disadvantage of a lower Power surplus of the internal combustion engine, whereby start-up and acceleration operations are less dynamic can be and even with only slight changes of the Driving resistance frequent circuits of Stu fenschaltgetriebes required are. This is disadvantageous not only the ride comfort reduced, but also the wear of the friction clutch and the internal gear shift elements increased.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die verfügbare maximale Dauerbremsleistung eines Antriebsstrangs der eingangs genannten Art mit möglichst geringem technischem Aufwand zu erhöhen. Weitere untergeordnete Aufgaben der vorliegenden Erfindung bestehen darin, den Kraftstoffverbrauch des Antriebsstrangs zu verringern und den Fahrkomfort des Antriebsstrangs zu steigern.Against this background, the present invention has the object to increase the available maximum continuous braking power of a drive train of the type mentioned with the least possible technical effort. Further lower ordered objects of the present invention are to reduce the fuel consumption of the drive train and to increase the ride comfort of the powertrain.
Des Weiteren sollen Verfahrensabläufe zur Steuerung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs angegeben werden.Of Furthermore, processes for controlling an inventive Drivetrain can be specified.
Die Lösung der den Antriebsstrang betreffenden Aufgabe besteht in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriff des Anspruchs 1 darin, dass zusätzlich eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Stator und einem Rotor vorgesehen ist, die an der Abtriebsseite des Stufenschaltgetriebes mit einer drehfesten Verbindung des Rotors koaxial auf einer Nebenabtriebswelle eines mit der Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes in Triebverbindung stehenden Nebenabtriebs angeordnet ist.The Solving the powertrain task in conjunction with the features of the preamble of claim 1 in that in addition one as a motor and as a generator operable electric machine provided with a stator and a rotor is that on the output side of the stepped transmission with a rotationally fixed connection of the rotor coaxially on a power take-off shaft one with the output shaft of the stepped transmission in drive connection stationary power take-off is arranged.
Die Erfindung geht demnach aus von einem an sich bekannten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, ein Stufenschaltgetriebe mit einer über eine Reibungskupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbaren Eingangswelle sowie einer mit dem Achsgetriebe einer Antriebsachse in Triebverbindung stehenden Ausgangswelle, und einen an der Abtriebsseite des Stufenschaltgetriebes achsparallel zu der Ausgangswelle angeordneten sowie über eine Rotorwelle und einen als Stirnradgetriebe mit einem ausgangswellenseitigen Antriebszahnrad und einem rotorwellenseitigen Abtriebszahnrad ausgebildeten Hochtrieb mit der Ausgangswelle in Triebverbindung stehenden hydrodynamischen Retarder aufweist. Wie dem Fachmann bekannt ist, steht die Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes bei einem allradgetriebenen Kraftfahrzeug statt mit dem Achsgetriebe einer Antriebsachse ersatzweise mit einem Verteilergetriebe in Triebverbindung.The Invention is therefore based on a known drive train a motor vehicle having an internal combustion engine with a drive shaft, a stepped transmission with a via a friction clutch with the drive shaft of the internal combustion engine connectable input shaft and one with the axle drive a drive axle in drive connection standing output shaft, and a paraxial on the output side of the stepped transmission arranged to the output shaft and a rotor shaft and one as a spur gear with an output shaft side Drive gear and a rotor shaft side driven gear trained High-drive with the output shaft in drive connection standing hydrodynamic Retarder has. As is known to those skilled in the art, the output shaft stands the stepped transmission in a four-wheel drive motor vehicle instead with the axle drive of a drive axle replacement with a transfer case in drive connection.
Erfindungsgemäß ist die verfügbare maximale Dauerbremsleistung dieses Antriebsstrangs dadurch erhöht, dass zusätzlich zu dem hydrodynamischen Retarder eine als Motor und Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Stator und einem Rotor auf der Nebenabtriebswelle eines geschwindigkeitsabhängigen Nebenabtriebs angeordnet ist.According to the invention the available maximum continuous braking power of this drive train increased by that in addition to the hydrodynamic Retarder an operable as a motor and generator electric machine with a stator and a rotor on the PTO shaft of a speed-dependent power take-off is arranged.
Der Nebenabtrieb kann schon vorhanden sein oder erst mit der erfindungsgemäßen Anordnung der Elektromaschine eingerichtet werden. Die Elektromaschine des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs ist im wesentlichen als zweite Dauerbremse vorgesehen und wird in dieser Funktion als Generator betrieben. Die Elektromaschine kann jedoch unabhängig von der Funktion als Dauerbremse auch in anderen Funktionen sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden.Of the Power take-off may already be present or only with the invention Arrangement of the electric machine to be set up. The electric machine of the drive train according to the invention is substantially is provided as a second retarder and is used in this function as Generator operated. The electric machine, however, can be independent from the function as a retarder also in other functions both be operated as a motor as well as a generator.
Durch die Anordnung der Elektromaschine an der Nebenabtriebswelle des Nebenabtriebs steht der Rotor der Elektromaschine wie das Rotorschaufelrad des hydrodynamischen Retarders mit der Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes in Triebverbindung. Da die Triebverbindung des Nebenabtriebs mit der Ausgangswelle zumeist als Hochtrieb ausgebildet ist, wird das an der Ausgangswelle wirksame, von der Elektromaschine erzeugte Antriebs- oder Schleppmoment um die Übersetzung der Triebverbindung verstärkt, so dass die Elektromaschine relativ kompakt und leicht ausgeführt werden kann.By the arrangement of the electric machine to the power take-off shaft of the Power take-off is the rotor of the electric machine as the rotor blade of the hydrodynamic retarder with the output shaft of the stepped transmission in drive connection. Since the drive connection of the power take-off with the Output shaft is usually designed as a high-drive, that is on the output shaft effective drive generated by the electric machine or drag torque to the translation of the drive connection amplified, making the electric machine relatively compact and easy to run.
Da die Nebenabtriebswelle üblicherweise hinreichend beabstandet von der Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes angeordnet ist, kann die Position des Abtriebsflansches der Ausgangswelle und damit der diesem nachgeschal tete abtriebsseitige Antriebsstrang gegenüber einer Getriebeausführung ohne Elektromaschine unverändert beibehalten werden.There the PTO shaft usually spaced sufficiently is arranged from the output shaft of the stepped transmission, can the position of the output flange of the output shaft and thus the nachgeschal ended output side drive train opposite a gearbox without electric machine unchanged to be kept.
Die Nebenabtriebswelle steht bevorzugt über ein mit dem Antriebszahnrad des Hochtriebs in Verzahnungseingriff stehendes Abtriebszahnrad mit der Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes in Triebverbindung, da hierdurch einerseits Bauraum eingespart wird und andererseits eine für bestimmte Funktionen vorteilhafte unmittelbare Koppelung der Elektromaschine mit dem Retarder gegeben ist.The Power take-off shaft is preferably one with the drive gear the high-drive gear meshing output gear with the output shaft of the stepped transmission in drive connection, because on the one hand space is saved on the one hand and on the other hand an advantageous for certain functions immediate Coupling of the electric machine is given to the retarder.
Zur Vermeidung des bei abgeschaltetem Retarder wirksamen Schleppmomentes kann zweckmäßig zwischen der Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes und dem Antriebszahnrad des Hochtriebs eine aus- und einrückbare erste Trennkupplung angeordnet sein, so dass der Retarder und die Elektromaschine bedarfsweise gemeinsam von der Ausgangswelle des Stufenschaltegetriebes abgekoppelt werden können.to Avoidance of the drag torque effective when the retarder is switched off may be appropriate between the output shaft of the Stepped gearbox and the drive gear of the high-drive one removable and engageable first disconnect clutch be arranged so that the retarder and the electric machine, if necessary, in common be decoupled from the output shaft of the stepped shift transmission can.
Zur Ermöglichung einer Abkoppelung der Nebenabtriebswelle von der Ausgangswelle und damit eines geschwindigkeitsunabhängigen Antriebs des Nebenabtriebs durch die Elektromaschine ist die Nebenabtriebswelle des Nebenabtriebs vorteilhaft mit einer zwischen dem Abtriebszahnrad und der Elektromaschine angeordneten aus- und einrückbaren zweiten Trennkupplung versehen.to Enabling decoupling of the PTO shaft from the output shaft and thus a speed independent Drive of the power take-off by the electric machine is the PTO shaft the power take-off advantageous with a between the output gear and the electric machine arranged off and engageable second disconnect clutch provided.
Beide Trennkupplungen können jeweils als kostengünstige und robuste unsynchronisierte Klauenkupplungen ausgebildet sein, da diese vor einem Einrücken jeweils auf einfache Weise durch einen Motorbetrieb der Elektromaschine synchronisiert werden können.Both Disconnect couplings can each be considered cost-effective and robust unsynchronized jaw clutches since these are in front of an engagement each in a simple manner be synchronized by a motor operation of the electric machine can.
Die Lösung der das Steuerungsverfahren betreffenden Aufgabe besteht in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6 darin, dass eine als Motor und Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Stator und einem Rotor, die an der Abtriebsseite des Stufenschaltgetriebes mit einer drehfesten Verbindung des Rotors koaxial auf einer Nebenabtriebswelle eines mit der Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes in Triebverbindung stehenden Nebenabtriebs angeordnet ist, bei Vorliegen einer Dauerbremsanforderung zur Erzeugung eines auf die Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes wirksamen Bremsmomentes zeitlich seriell oder parallel zu einer Aktivierung des Retarders als Generator betrieben wird.The Solution of the task concerning the control process exists in conjunction with the features of the preamble of the claim 6 in that an operable as a motor and generator electric machine with a stator and a rotor attached to the output side of the stepped gearbox with a rotationally fixed connection of the rotor coaxially on a power take-off shaft one in operative connection with the output shaft of the stepped transmission Power take-off is arranged, in the presence of a Dauerbremsanforderung for generating a on the output shaft of the stepped transmission effective braking torque in time serially or in parallel to a Activation of the retarder is operated as a generator.
Die im Generatorbetrieb der Elektromaschine rekuperierte elektrische Energie wird vorteilhaft zur Ladung eines elektrischen Energiespeichers und/oder zum unmittelbaren Antrieb elektrischer Nebenaggregate des Verbrennungsmotors und/oder zur unmittelbaren Energieversorgung elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs verwendet, und wird nicht wie die Bremsenergie des hydrodynamischen Retarders in nutzlose Wärme umgewandelt.The in the generator mode of the electric machine recuperated electrical Energy is advantageous for charging an electrical energy storage and / or for the direct drive of electrical ancillaries of the internal combustion engine and / or for the direct power supply of electrical consumers of the motor vehicle, and does not become like the braking energy the hydrodynamic retarder converted into useless heat.
Bei der Ansteuerung der beiden Dauerbremsen kann vorgesehen sein, dass bei Vorliegen einer Dauerbremsanforderung zur Erzeugung eines Grundlast-Bremsmomentes zunächst der Generatorbetrieb der Elektromaschine aktiviert wird, und dass der Retarder nur bedarfsweise zur Erzeugung eines Spitzenlast-Bremsmomentes zugeschaltet wird.at the control of the two continuous brakes can be provided that in the presence of a Dauerbremsanforderung for generating a base load braking torque first the generator operation of the electric machine activated is, and that the retarder only as needed to generate a peak load braking torque is switched on.
Die Ansteuerung der beiden Dauerbremsen kann jedoch auch derart erfolgen, dass bei Vorliegen einer Dauerbremsanforderung bei serieller Aktivierung beider Dauerbremsen (Retarder und Elektromaschine) die Reihenfolge der Aktivierung des Generatorbetriebs der Elektromaschine und des Retarders sowie bei gleichzeitiger Aktivierung beider Dauerbremsen die Aufteilung des Bremsmomentes zwischen der Elektromaschine und dem Retarder in Abhängigkeit von dem Ladezustand des elektrischen Energiespeichers und der Wärmeaufnahmekapazität eines von dem Retarder genutzten Kühlkreislaufs erfolgt.The However, activation of the two retarders can also take place in such a way that that in the presence of a sustained braking request with serial activation both endurance brakes (retarder and electric machine) the order the activation of the generator operation of the electric machine and the Retarders and simultaneous activation of both endurance brakes the division of the braking torque between the electric machine and the retarder depending on the state of charge of the electrical energy storage and the heat capacity of one of the retarder used cooling circuit takes place.
Hierzu kann weiter vorgesehen sein, dass bei Vorliegen einer Dauerbremsanforderung bei weitgehend entladenem elektrischen Energiespeicher und/oder bei geringer Wärmeaufnahmekapazität des Kühlkreislaufs der Generatorbetrieb des Elektromotors bei serieller Aktivierung beider Dauerbremsen zuerst und bei gleichzeitiger Aktivierung beider Dauerbremsen mit anteilig erhöhter Bremsleistung aktiviert wird, wogegen bei weitgehend geladenem elektrischen Energiespeicher und/oder hoher Wärmeaufnahmekapazität des Kühlkreislaufs der Retarder bei serieller Aktivierung beider Dauerbremsen zuerst und bei gleichzeitiger Aktivierung beider Dauerbremsen anteilig mit erhöhter Bremsleistung aktiviert wird.For this can further be provided that in the presence of a Dauerbremsanforderung at largely discharged electrical energy storage and / or with low heat absorption capacity of the cooling circuit the generator operation of the electric motor during serial activation Both first brakes and simultaneous activation of both Continuous brakes with proportionally increased braking power activated is, while at largely charged electrical energy storage and / or high heat capacity of the refrigeration cycle the retarder with serial activation of both retarders first and with simultaneous activation of both sustained brakes pro rata with increased braking power is activated.
Die Elektromaschine wird vorteilhaft jedoch auch zur Erhöhung der Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs genutzt, indem der Verbrennungsmotor bei Anfahr- und Beschleunigungsvorgängen durch einen Motorbetrieb der Elektromaschine unterstützt wird. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft bei einem schweren Nutzfahrzeug aus, bei dem der Verbrennungsmotor aufgrund der Verwendung einer schnellen Antriebsachse einen relativ geringen Leistungsüberschuss aufweist.The Electric machine is advantageous but also to increase the driving dynamics of the motor vehicle used by the internal combustion engine during start-up and acceleration processes by a motor operation the electric machine is supported. This has a special effect advantageous in a heavy commercial vehicle, in which the internal combustion engine due to the use of a fast drive axle a relative has low excess power.
Zur Vermeidung häufiger Pendelschaltungen mit jeweils einer Rückschaltung und einer nachfolgenden Hochschaltung ist vorteilhaft auch vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor bei ansteigendem Fahrwiderstand zur Vermeidung oder zumindest zum Hinauszögern einer Zugrückschaltung durch einen Motorbetrieb der Elektromaschine unterstützt wird. Hierdurch wird das Erreichen der Schaltdrehzahl zur Auslösung einer zugeordneten Rückschaltung verhindert oder zumindest verzögert. Beim Befahren einer hügeligen Fahrstrecke mit leichten Änderungen der Fahrbahnneigung und damit des Fahrwiderstands werden dadurch insbesondere bei einem geringen Leistungsüberschuss des Verbrennungsmotors ohne eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs viele Rück- und Hochschaltungen vermieden und damit der Fahrkomfort erhöht und der Verschleiß der Reibungskupplung und der getriebeinternen Schaltelemente reduziert.to Avoidance of frequent pendulum circuits with one each Downshift and a subsequent upshift is advantageously also provided that the internal combustion engine with increasing driving resistance to avoid or at least to delay a train downshift supported by a motor operation of the electric machine becomes. As a result, reaching the switching speed for triggering an associated downshift prevents or at least delayed. When driving on a hilly route with slight changes in the roadway inclination and thus of the Travel resistance is characterized in particular at a low power surplus of the internal combustion engine without an increase in fuel consumption many Reverse and upshifts avoided and thus the ride comfort increased and the wear of the friction clutch and the internal gear shift elements reduced.
Um eine schaltungsbedingte Zug- oder Schubkraftunterbrechung zu vermeiden oder diese zumindest abzuschwächen ist zudem zweckmäßig vorgesehen, dass die Elektromaschine während einer Zughoch- oder Zugrückschaltung zur Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung als Motor betrieben wird, und dass die Elektromaschine während einer Schubhoch- oder Schubrückschaltung zur Vermeidung einer Schubkraftunterbrechung als Generator betrieben wird. Hierdurch wird nicht nur der Fahrkomfort sondern auch die Fahrsicherheit erhöht, da mit der Aktivierung der Elektromaschine eine größere Verzögerung oder Beschleunigung des Kraftfahrzeugs während des Schaltvorgangs vermieden wird.Around to avoid a circuit-related pull or thrust interruption or at least mitigate these is also provided appropriately that the electric machine during a Zughoch- or Zugrückschaltung To avoid a traction interruption is operated as a motor, and that the electric machine during a thrust high or low Push downshift to avoid a shear force interruption operated as a generator. This is not only the ride comfort but also increases driving safety, as with the activation the electric machine a greater delay or acceleration of the motor vehicle during the switching operation is avoided.
Da aufgrund der Verfügbarkeit der beiden Dauerbremsen (Retarder und Elektromaschine) eine ausreichende Dauerbremsleistung zur Verfügung steht und auf die Bremswirkung des Verbrennungsmotors sowie einer gegebenenfalls vorhandenen Motorbremse verzichtet werden kann, ist zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und des Verschleißes des Verbrennungsmotors vorgesehen, dass bei einer Bergabfahrt die Reibungskupplung geöffnet, das Stufenschaltgetriebe in Neutral geschaltet, und der Verbrennungsmotor abgestellt wird.There due to the availability of the two continuous brakes (Retarder and electric machine) a sufficient continuous braking power is available and on the braking effect of the internal combustion engine and an optionally existing engine brake can be dispensed with, is to reduce the fuel consumption and the wear of the internal combustion engine provided that when a downhill ride, the friction clutch, the stepped gearbox switched to neutral, and the internal combustion engine is turned off.
Das Wiederanlassen des Verbrennungsmotors wird bei Vorliegen einer Antriebsanforderung bevorzugt durch einen Schwungstart vorgenommen, bei dem zunächst die Reibungskupplung geöffnet, dann in dem Stufenschaltgetriebe ein zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit passender Gang eingelegt, und schließlich die Reibungskupplung geschlossen wird, wobei die Elektromaschine während des Schließens der Reibungskupplung zum Ausgleich des dem Antriebsstrang entnommenen Anlaufschubmomentes als Motor betrieben wird. Hierdurch wird eine durch die Entnahme von Bewegungsenergie für den Motorstart bedingte ruckartige Verzögerung des Kraftfahrzeugs und die damit verbundene Lastspitze im Antriebsstrang vermieden oder zumindest stark abgeschwächt.The Restarting the internal combustion engine is in the presence of a drive request preferably made by a swing start, in the first the friction clutch is opened, then in the multi-step transmission a gear matching the current driving speed is engaged, and finally the friction clutch is closed, wherein the electric machine during closing of the Friction clutch to compensate for the drivetrain taken Startup thrust torque is operated as a motor. This will be a by the removal of kinetic energy for the engine start conditional jerky deceleration of the motor vehicle and avoided the associated peak load in the drive train or at least strongly weakened.
Zur Vermeidung von unerwünschten Schleppverlusten der abgeschalteten Dauerbremsen ist vorgesehen, dass eine zwischen der Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes und dem über ein Abtriebszahnrad auch mit der Nebenabtriebswelle des Nebenabtriebs in Triebverbindung stehenden Antriebszahnrad des Hochtriebs angeordnete, bevorzugt als eine unsynchronisierte Klauenkupplung ausgebildete erste Trennkupplung bei Nichtvorliegen einer Dauerbremsanforderung und Nichtvorliegen einer Anforderung eines geschwindigkeitsabhängigen Betriebs der Elektromaschine oder des Nebenabtriebs zur Abkoppelung des Retarders, der Elektromaschine und des Nebenabtriebs von der Ausgangswelle ausgerückt wird.to Avoidance of unwanted drag losses of the disconnected Retarder is provided that one between the output shaft the stepped transmission and the over a driven gear also with the power take-off shaft of the power take-off in drive connection standing drive gear of the high-drive arranged, preferably as a unsynchronized dog clutch formed first separating clutch in the absence of a Dauerbremsanforderung and absence a request for speed-dependent operation the electric machine or the power take-off to decouple the retarder, the electric machine and the power take-off from the output shaft is disengaged.
Die Wiederherstellung der Triebverbindung zwischen der Ausgangswelle des Stufenschaltgetriebes und den beiden Dauerbremsen erfolgt bevorzugt derart, dass die erste Trennkupplung bei Vorliegen einer Dauerbremsanforderung oder einer Anforderung eines geschwindigkeitsabhängigen Betriebs der Elektromaschine oder des Nebenabtriebs zur Ankoppelung des Retarders, der Elektromaschine und des Nebenabtriebs an die Ausgangswelle wieder eingerückt wird, wobei die erste Trennkupplung bei Ausbildung als Klauenkupplung vor dem Einrücken bevorzugt durch einen Motorbetrieb der Elektromaschine synchronisiert wird.The Restoration of the drive connection between the output shaft the stepped transmission and the two continuous brakes is preferably such that the first disconnect clutch in the presence of a Dauerbremsanforderung or a request for a speed-dependent one Operation of the electric machine or the power take-off for coupling of the retarder, the electric machine and the power take-off to the Output shaft is engaged again, the first disconnect clutch preferred in training as a dog clutch before engagement is synchronized by a motor operation of the electric machine.
Für einen geschwindigkeitsunabhängigen Antrieb der Nebenabtriebswelle ist vorgesehen, dass eine an der Nebenabtriebswelle des Nebenabtriebs zwischen einem mit dem Antriebszahnrad des Hochtriebs in Verzahnungseingirff stehenden Abtriebszahnrad und der Elektromaschine angeordnete, bevorzugt als eine unsynchronisierte Klauenkupplung ausgebildete zweite Trennkupplung bei Vorliegen einer Anforderung eines geschwindigkeitsunabhängigen Antriebs des Nebenabtriebs ausgerückt und die Nebenabtriebswelle nachfolgend von der Elektromaschine angetrieben wird.For a speed-independent drive of the PTO shaft is provided that on the power take-off shaft of the power take-off between one with the drive gear of the high drive in Verzahnungseingirff standing output gear and the electric machine arranged, preferably designed as a non-synchronized dog clutch second disconnect clutch in the presence of a requirement of a speed independent Drive of the power take-off disengaged and the power take-off shaft subsequently driven by the electric machine.
Nach der Beendigung des geschwindigkeitsunabhängigen Antriebs des Nebenabtriebs ist vorgesehen, dass die zweite Trennkupplung zur Ankoppe lung der Elektromaschine an die Ausgangswelle wieder eingerückt wird, wobei die zweite Trennkupplung bei Ausbildung als Klauenkupplung vor dem Einrücken bevorzugt durch einen Motorbetrieb der Elektromaschine synchronisiert wird.To the termination of the speed independent drive the power take-off is provided that the second disconnect clutch for Ankoppe development of the electric machine to the output shaft again is engaged, the second separating clutch in training as a claw clutch before engagement preferred by a Motor operation of the electric machine is synchronized.
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigtto Clarification of the invention, the description is a drawing attached with exemplary embodiments. In this shows
Eine
erste Ausführung eines erfindungsgemäßen
Antriebsstrangs
Der
Retarder
Die
Elektromaschine
Zur
möglichen Abkoppelung des Retarders
Mit
der als Generator betreibbaren Elektromaschine
Bei
Vorliegen einer Dauerbremsanforderung können der Retarder
Die
Elektromaschine
Schaltungsbedingte
Zugkraft- bzw. Schubkraftunterbrechungen werden zweckmäßig
durch einen Motor- bzw. Generatorbetrieb der Elektromaschine
Bei
einem Schwungstart des bei einer Bergabfahrt abgestellten Verbrennungsmotors
Zur
Vermeidung der Schleppverluste des Retarders
Eine
zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Antriebsstrangs
Wenn
ein an den Nebenabtrieb
- 1.11.1
- Antriebsstrangpowertrain
- 1.21.2
- Antriebsstrangpowertrain
- 22
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 33
- Triebwelledrive shaft
- 44
- StufenschaltgetriebeMulti-speed transmission
- 55
- Eingangswelleinput shaft
- 66
- Ausgangswelleoutput shaft
- 77
- Hydrodynamischer Retarder, DauerbremseHydrodynamic Retarder, retarder
- 88th
- Rotorschaufelradrotor blade
- 99
- Statorschaufelradstator
- 1010
- Elektromaschine, DauerbremseElectric machine Mountain brake
- 1111
- Statorstator
- 1212
- Rotorrotor
- 1313
- Reibungskupplungfriction clutch
- 1414
- Abtriebsseiteoutput side
- 1515
- Rotorwellerotor shaft
- 1616
- Hochtriebhigh engine
- 1717
- StirnradgetriebeSpur gears
- 1818
- Antriebszahnraddrive gear
- 1919
- Abtriebszahnradoutput gear
- 2020
- NebenabtriebswellePTO shaft
- 2121
- NebenabtriebPTO
- 2222
- Abtriebszahnradoutput gear
- 2323
- Erste TrennkupplungFirst separating clutch
- 2424
- Zweite TrennkupplungSecond separating clutch
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- - Kapitel 7 „Retarder-Systeme” des Fachbuches „Getriebe” von A. Leske/R. Schäffler (Vogel Buchverlag), ISBN 3-8023-1435-2 [0003] - Chapter 7 "Retarder systems" of the textbook "Transmission" by A. Leske / R. Schäffler (Vogel book publishing house), ISBN 3-8023-1435-2 [0003]
- - Fachbuch „Getriebe” von A. Leske/R. Schäffler auf Seite 138 [0011] - Textbook "Transmission" by A. Leske / R. Schäffler on page 138 [0011]
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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R016 | Response to examination communication | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |