DE102009058695A1 - drive assembly - Google Patents

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Emmanuel Simon
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug in Form eines Antriebsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug in Form eines leistungsverzweigten CVT-Getriebes mit einer festen Übersetzungsstufe, einem Variator und einem Planetengetriebe, welches zwischen einem Motor (Verbrennungsmotor) und einer Abtriebswelle angeordnet ist, wobei in die Antriebsbaugruppe ein abkoppelbares Schwungrad integriert ist, welches bei Verzögerungsphasen des Kraftfahrzeuges kinetische Energie speichert und bei der nächsten Beschleunigung den Triebsstrang wieder zur Verfügung stellt.The invention relates to a drive assembly for a motor vehicle in the form of a drive assembly for a motor vehicle in the form of a power-split CVT transmission with a fixed gear ratio, a variator and a planetary gear, which is arranged between an engine (internal combustion engine) and an output shaft, with the drive assembly a decoupling flywheel is integrated, which stores kinetic energy during deceleration phases of the motor vehicle and makes the drive train available again at the next acceleration.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein leistungsverzweigtes CVT-Getriebe.The invention relates to a drive assembly for a motor vehicle, in particular a power-split CVT transmission.

Leistungsverzweigte Getriebestrukturen mit Schwungradspeicher sind schon bekannt, wie z. B. in der Veröffentlichung WO001982000270 . Diese Lösung umfasst ein stufenlos variables Getriebe und vier Schaltkupplungen. Eine Schaltkupplung verbindet eine Antriebsmaschine mit einem Schwungrad und eine weitere Kupplung verbindet das Schwungrad mit einem Zwischengetriebeglied. Eine weitere Schaltkupplung verbindet die Antriebsmaschine mit einer Abtriebswelle und eine weitere Schaltkupplung das Zwischengetriebeglied mit der Abtriebswelle. Dem Getriebe ist ein Differentialgetriebe zugeordnet, das drei Getriebeglieder aufweist und vorzugsweise als ein Planetenradsatz ausgebildet ist. Das stufenlose Getriebe ist aus zwei einzelnen hydrostatischen Einheiten zusammengesetzt. Von dem Planetenradsatz ist das Hohlrad mit der Antriebsmaschine verbunden, das Sonnenrad mit der einen Hydrostatikeinheit und der Planetenträger mit dem Zwischengetriebeglied und gleichzeitig mit einer anderen Hydrostatikeinheit. Mit dieser Lösung soll ein möglichst einfaches stufenlos schaltbares Getriebe geschaffen werden, bei welchem der Verlauf der Leistungseinteilung veränderbar sein soll.Power-split transmission structures with flywheel storage are already known, such. B. in the publication WO001982000270 , This solution includes a continuously variable transmission and four clutches. A clutch connects a prime mover to a flywheel and another clutch connects the flywheel to an intermediate gear member. Another clutch connects the prime mover with an output shaft and another clutch the intermediate gear member to the output shaft. The transmission is associated with a differential gear having three gear members and is preferably formed as a planetary gear. The continuously variable transmission is composed of two individual hydrostatic units. From the planetary gear set the ring gear is connected to the prime mover, the sun gear with the one hydrostatic unit and the planet carrier with the intermediate gear member and simultaneously with another hydrostatic unit. With this solution, a simple as possible continuously variable transmission should be created, in which the course of the power distribution should be changeable.

Durch die Verwendung von vier Kupplungen ist jedoch ein hoher konstruktiver und fertigungstechnischer Aufwand erforderlich.However, the use of four couplings requires a high level of design and production engineering effort.

Weiterhin können derartige Strukturen nur durch passende Übersetzungen optimiert werden, in dem sie zusätzlich andere Vorteile anbieten, wie die Geared Neutral Funktionalität, die Rückwärtsfahrt ohne Schaltungen auf andere Zahnräderpaarung, alles erfolgt durch das Planetengetriebe. Auf diese Möglichkeiten wird jedoch in der oben genannten Veröffentlichung nicht eingegangen. Auch wird das Schwungrad nicht zur Rekuperation genutzt.Furthermore, such structures can be optimized only by matching translations, in which they also offer other benefits, such as the geared neutral functionality, the reverse drive without switching to other gear pairings, all done by the planetary gear. However, these possibilities are not discussed in the above publication. Also, the flywheel is not used for recuperation.

Es sind ebenfalls leistungsverzweigte CVT-Getriebe bekannt, die mit einem Variator, Zahnrädern und Planetengetriebe ausgestattet sind und die einerseits eine große Spreizung haben und andererseits die Geared Neutral Funktionalität ermöglichen. Aufgrund des Geared Neutral Punkts können die Anfahrverluste reduziert werden und es kann auf ein Anfahrelement verzichtet werden. Gleichzeitig ist es mit diesen Lösungen möglich, dass der Verbrauch des Motors durch eine weitere Absenkung der Drehzahl reduziert wird.There are also known power split CVT transmissions, which are equipped with a variator, gears and planetary gear and on the one hand have a large spread and on the other hand, the Geared Neutral functionality. Due to the geared neutral point, the starting losses can be reduced and it can be dispensed with a starting element. At the same time it is possible with these solutions that the consumption of the engine is reduced by further lowering the speed.

Weiterhin zwingen die steigenden Kraftstoffpreise sowie die Notwendigkeit, die CO2 Ausstöße zu reduzieren, dazu, neue technische Lösung zu entwickeln, die eine weitere Reduzierung des Kraftstoffverbrauches gewährleisten. Dafür werden bereits elektrische Motoren und Batterien in verschiedenen Kombinationen von Hybrid Antriebsstränge eingesetzt, wobei allerdings solche Lösungen auch große Nachteile aufweisen. Insbesondere sind hohe Kosten mit dem Einbau eines solchen Systems im Fahrzeug verbunden (hauptsächlich wegen der Batteriekosten) und diese Komponenten sind sehr schlecht bzw. nicht wiederaufbereitbar.Furthermore, rising fuel prices and the need to reduce CO 2 emissions are forcing them to develop new technical solutions that will further reduce fuel consumption. For electric motors and batteries are already used in various combinations of hybrid powertrains, but such solutions also have major disadvantages. In particular, high costs associated with the installation of such a system in the vehicle (mainly because of the battery cost) and these components are very poor or not reusable.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Antriebsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein leistungsverzweigtes Getriebe, welches einen Schwungradspeicher aufweist, zu entwickeln, welches energieeffizient arbeitet und einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist.The object of the present invention is to develop a drive assembly for a motor vehicle, in particular a power-split transmission, which has a flywheel storage, which operates energy-efficient and has a simple structural design.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved with the features of the first claim. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.

In die erfindungsgemäße Antriebsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug in Form eines eine Geared Neutral Funktionalität gewährleistenden leistungsverzweigten CVT-Getriebes mit einem Variator, Zahnrädern und Planetengetriebe, welches zwischen einem Antriebsmotor und einer mit den Rädern gekoppelten Antriebsachse angeordnet ist, wurde ein abkoppelbares Schwungrad integriert, welches bei Verzögerungsphasen des Kraftfahrzeuges kinetische Energie speichert und bei der nächsten Beschleunigung dem Triebstrang wieder zur Verfügung stellt.In the drive assembly according to the invention for a motor vehicle in the form of a geared neutral functionality guaranteeing power-split CVT transmission with a variator, gears and planetary gear, which is arranged between a drive motor and coupled to the wheels drive axle, a decoupled flywheel has been integrated, which in deceleration phases stores the kinetic energy of the motor vehicle and provides the drive train again at the next acceleration.

Ein solches Getriebe kann durch den Geared Neutral Punkt die Anfahrverluste reduzieren und erlaubt den Entfall des Anfahrelements (Kupplung, Wandler, ...). Gleichzeitig kann der Energieverbrauch des Motors bei höherer Fahrzeuggeschwindigkeit durch eine weitere Drehzahlabsenkung reduziert werden, was nur mit einer großen Spreizung realisierbar ist. Durch die Reduzierung des Energieverbrauches des Antriebsmotors ist ebenfalls eine Verringerung der Schadstoffemission zu verzeichnen.Such a gearbox can reduce the starting losses due to the geared neutral point and allows the elimination of the starting element (clutch, converter, ...). At the same time, the energy consumption of the engine at higher vehicle speed can be reduced by a further speed reduction, which can only be achieved with a large spread. By reducing the energy consumption of the drive motor is also recorded a reduction in pollutant emissions.

Die erfindungsgemäße Integration eines abkoppelbaren Schwungrades in diesem vorhandenen CVT-Getriebe ermöglicht die Speicherung der kinetischen Energie bei den Verzögerungsphasen des Kraftfahrzeuges, unterstützt bzw. ersetzt dadurch die Bremse. Diese Energie kann bei der nächsten Anfahrt oder Beschleunigung wieder dem Triebstrang und somit der Antriebsachse zur Verfügung gestellt werden.The integration according to the invention of a decoupled flywheel in this existing CVT transmission makes it possible to store the kinetic energy in the deceleration phases of the motor vehicle, thereby supporting or replacing the brake. This energy can be provided to the drive train and thus the drive axle at the next approach or acceleration again.

Vorteilhafter Weise wird zur Speicherung der Bremsenergie die Drehzahl des Schwungrades erhöht, wobei das Schwungrad mit dem Triebstrang verbindbar ist und von dem Triebstrang zum Schwungrad ins Schnelle gehende Übersetzungsänderungen schaltbar sind. Dies erfolgt durch verschiedene Übersetzungsänderungen zwischen Schwungrad und Triebstrang.Advantageously, the speed of the flywheel is increased to store the braking energy, wherein the flywheel is connectable to the drive train and going from the drive train to the flywheel in the fast Translation changes are switchable. This is done by various translation changes between flywheel and drivetrain.

Das System ist dabei nur effektiv und funktioniert lediglich dann, wenn die Verluste während dieser Übersetzungsänderungen annähernd Null sind, weshalb dafür der Variator eingesetzt wird. Anderenfalls würde beispielsweise durch mehrere Übersetzungsstufen und jeweils Ankopplungen ein Großteil der Energie in den Kupplungen verbraucht und es könnte kaum Energie zurückgewonnen werden.The system is only effective and works only when the losses during these translation changes are close to zero, which is why the variator is used. Otherwise, for example, would be consumed by multiple gear ratios and each coupling a large part of the energy in the clutches and it could hardly be recovered energy.

Die große Spreizung gewährleistet eine hohe Effizienz des Systems und es ist möglich, dieses voll im Hauptgetriebe zu integrieren. Dadurch ist die Integration eines zweiten Getriebes zur Rückgewinnung der mechanischen Energie nicht erforderlich, sondern aufgrund der erfindungsgemäßen Lösung nur durch leichte Anpassung des Hauptgetriebes realisierbar, wenn ein CVT-Getriebe mit variabler Übersetzung verwendet wird.The large spread ensures a high efficiency of the system and it is possible to fully integrate this in the main gearbox. As a result, the integration of a second transmission for recovering the mechanical energy is not required, but due to the solution according to the invention can be realized only by slight adaptation of the main transmission, if a CVT transmission is used with variable ratio.

Das Schwungrad wird zur Erhöhung seiner Drehzahl mit einem Doppel-Planetensatz gekoppelt.The flywheel is coupled to increase its speed with a dual planetary gear set.

Vorteilhafter Weise sind bei Ankopplung zwischen Schwungrad und Triebstrang deren Drehzahlen gleich (Ratio = 1) oder weisen nur eine geringe Differenz auf.Advantageously, when coupled between the flywheel and the drive train whose speeds are equal (ratio = 1) or have only a small difference.

Für die Fahrzeugbremsung und Energiezurückgewinnung wird die Drehzahl des Schwungrades durch eine variable Änderung der Übersetzung, insbesondere eine große Übersetzung ins Schnelle, erhöht. Idealerweise wäre diese Übersetzung unendlich ins Schnelle, also ein so genanntes 1/Geared Neutral Getriebe. Durch die schnelle Verstellung und großen Spreizungsbedarf erhöhen sich auch die Belastungen am Variator. Die konstruktive Schwierigkeit resultiert in der Ermittlung und Abstimmung aller Parametern, um das System am effizientesten zu gestalten. Dazu gehört auch das entsprechende Fahrkollektiv, auf dem sich das System bestmöglich anpassen muss.For the vehicle braking and energy recovery, the speed of the flywheel is increased by a variable change in the translation, in particular a large ratio to speed. Ideally, this translation would be infinitely fast, so a so-called 1 / Geared Neutral transmission. Due to the quick adjustment and large spreading requirements, the loads on the variator increase. The design difficulty results in the identification and coordination of all parameters in order to make the system most efficient. This includes the corresponding driving collective on which the system must adapt as best as possible.

Wichtig für die Erhöhung der Effizienz und die Energieeinsparung ist dabei ebenfalls, dass die gespeicherte Energie im Schwungrad wieder dem Triebstrang zur Verfügung gestellt wird. Dafür muss auch der Verlauf mit den geringsten Verlusten durchgeführt werden. Ähnlich wie bei der Rekuperation erfolgt beim Start eine Übersetzung unendlich vom Schwungrad zum Triebstrang (Geared Neutral) mit einer Endübersetzung von 1.It is also important for the increase in efficiency and energy saving that the stored energy in the flywheel is returned to the drive train. For this, the course with the lowest losses must be carried out. Similar to the recuperation, a gear ratio of infinitely from the flywheel to the driveline (Geared Neutral) takes place at the start with a final gear ratio of 1.

Getriebestrukturen, die nicht von unendlich auf 1 gehen, können dennoch funktionieren, aber je weiter man sich von dieser Randbedingung entfernt, desto schlechter wird die Effektivität des Systems und es muss somit der beste Kompromiss zwischen konstruktivem Aufwand des Getriebes und der möglichen Energierückgewinnung ermittelt werden.Transmission structures that do not go from infinite to 1 may still work, but the further one moves away from this constraint, the worse the system's effectiveness becomes, and thus the best compromise between gear design effort and potential energy recovery must be determined.

Das leistungsverzweigte CVT-Getriebe weist getriebeeingangsseitig zum Motor eine Motortrennkupplung auf, mit welcher der Motor vom Getriebe trennbar ist. An die Motortrennkupplung schließt sich eine Baugruppe aus einem Doppelplanetensatz und einem Schwungrad an. Das Schwungrad ist dem Triebstrang durch eine Schwungradkupplung zuschaltbar bzw. von diesem trennbar. Das CVT-Getriebe weist eine Leistungsverzweigung in Form einer festen Übersetzungsstufe (fest übersetzender Zweig) und eines dazu parallel angeordneten Variators auf, die durch ein Planetengetriebe (Summiergetriebe) vor der Abtriebswelle/den Rädern zusammenführbar ist und arbeitet im verzweigten oder unverzweigten Betrieb. Die feste Übersetzungsstufe kann durch eine erste Kupplung von der Sonne des Planetengetriebes getrennt werden und das Planetengetriebe ist durch eine zweite Kupplung auf Block schaltbar. Die Abtriebswelle ist mit dem Hohlrad verbunden.The power-split CVT has gearbox input side to the engine on an engine disconnect clutch, with which the engine is separable from the transmission. The motor disconnect clutch is followed by an assembly of a double planetary gear set and a flywheel. The flywheel is the drive train by a flywheel clutch connectable or separable from this. The CVT transmission has a power split in the form of a fixed gear ratio (fixed translating branch) and a variator arranged in parallel, which can be brought together by a planetary gear (summing) in front of the output shaft / wheels and operates in a branched or unbranched operation. The fixed gear ratio can be separated by a first clutch of the sun of the planetary gear and the planetary gear is switched by a second clutch to block. The output shaft is connected to the ring gear.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass Kupplungsverluste bei der Übersetzung ins Schnelle für die Beschleunigung des Schwungrads mittels des eingesetzten CVT Getriebes minimiert werden. Weiterhin wird kein zusätzliches Getriebe für den Schwungradbetrieb benötigt, da der Schwungradantrieb im Fahrgetriebe integriert ist.An advantage of the invention is that clutch losses are minimized in the transmission ratio for acceleration of the flywheel by means of the CVT transmission used. Furthermore, no additional gear for flywheel operation is needed because the flywheel drive is integrated in the drive gear.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and associated drawings. Show it:

1 bis 5 eine erfindungsgemäße Antriebsbaugruppe in unterschiedlichen Fahrbereichen und Schaltstellungen und dabei: 1 to 5 a drive assembly according to the invention in different driving ranges and switching positions and thereby:

1 erster Fahrbereich, leistungsverzweigt, 1 first driving range, branched,

2 zweiter Fahrbereich, unverzweigt, 2 second driving range, unbranched,

3 Rekuperation durch das Schwungrad im ersten Fahrbereich (leistungsverzweigt), 3 Recuperation by the flywheel in the first driving range (power split),

4 Fahrzustand mit dem Schwungrad im ersten Fahrbereich (leistungsverzweigt), 4 Driving state with the flywheel in the first driving range (power split),

5 Fahrt mit dem Verbrennungsmotor und dem Schwungrad im zweiten Fahrbereich (unverzweigt). 5 Drive with the internal combustion engine and the flywheel in the second driving range (unbranched).

Die Antriebsbaugruppe weist gemäß 1 bis 5 folgenden Aufbau auf:
Getriebeeingangsseitig ist zum Motor 1 (Verbrennungsmotor) eine Motortrennkupplung KM angeordnet. Nach der Motortrennkupplung KM ist über eine Schwungradkupplung KSR dem Triebstrang ein Schwungrad 3 zuschaltbar, dessen Drehzahl über eine mit diesem verbundene Doppelplanetenstufe 2 um ein Vielfaches erhöht werden kann. An die Schwungradkupplung KSR schließt sich eine Leistungsverzweigung in Form einer festen Übersetzungsstufe 4, die hier drei Zahnräder 4.1, 4.2, 4.3 aufweist, und eines dazu parallel angeordneten Variators 5 an. Die dadurch mögliche Leistungsverzweigung ist über ein Planetengetriebe 6 (Summierungsgetriebe) vor der Abtriebswelle 7 zusammenführbar, wobei das Hohlrad 6.1 mit der Abtriebswelle 7 verbunden ist, die wiederum unter Zwischenschaltung eines Differentialgetriebes mit der Achse 8 der Räder 9 gekoppelt ist. Die feste Übersetzungsstufe 4, die hier drei Zahnräder 6.1, 6.2, 6.3 aufweist, kann mittels einer ersten Kupplung K1 vor dem Planetengetriebe 6 vom Triebstrang getrennt werden. Der Variator 4 ist fest mit der Sonne 6.2 des Planetengetriebes 6 gekoppelt.The drive assembly points according to 1 to 5 following structure:
Transmission input side is to the engine 1 (Internal combustion engine) an engine disconnect clutch KM arranged. After the engine disconnect KM is over a flywheel clutch KSR the drive train a flywheel 3 switchable, its speed via a connected with this double planetary stage 2 can be increased many times over. The flywheel clutch KSR is followed by a power split in the form of a fixed gear ratio 4 Here are three gears 4.1 . 4.2 . 4.3 and a variator arranged parallel thereto 5 at. The resulting power split is via a planetary gear 6 (Summation gear) in front of the output shaft 7 zusammenführbar, wherein the ring gear 6.1 with the output shaft 7 is connected, in turn, with the interposition of a differential gear with the axis 8th the wheels 9 is coupled. The fixed translation stage 4 Here are three gears 6.1 . 6.2 . 6.3 can, by means of a first clutch K1 in front of the planetary gear 6 be separated from the drive train. The variator 4 is stuck with the sun 6.2 of the planetary gear 6 coupled.

Das Planetengetriebe 6 kann durch eine zweite Kupplung K2, welche Sonne 6.2 und Planetenträger 6.3 miteinander verbindet, auf Block geschaltet werden. Das Planetengetriebe 6 läuft dann verblockt um und hat die Übersetzung 1.The planetary gear 6 can through a second clutch K2, which sun 6.2 and planet carrier 6.3 connects to each other, be switched to block. The planetary gear 6 then runs locked and has the translation 1 ,

Für den ersten leistungsverzweigten Fahrbereich ist die erste Kupplung K1 geschlossen und die zweite Kupplung K2 geöffnet, für den zweiten unverzweigten Fahrbereich ist die erste Kupplung K1 geöffnet und die zweite Kupplung K2 geschlossen.For the first power-split driving range, the first clutch K1 is closed and the second clutch K2 is opened, for the second unbranched driving range the first clutch K1 is open and the second clutch K2 is closed.

Der Triebstrang ist jeweils als fett gezeichnete Linie dargestellt, deren Pfeil die Richtung des Leistungsverlaufes zeigt.The drivetrain is shown as a bold line, the arrow shows the direction of the power curve.

Im ersten verzweigten Fahrbereich (erste Kupplung K1 zu und zweite Kupplung K2 auf) gemäß 1 ist die Geared Neutral Funktionalität erfüllt. Die Eingangsleistung am Getriebeeingang kann sich zwischen der festen Übersetzungsstufe 4 bis zu dem Planetenträger 6.3 des Planetengetriebes 6 und zwischen Variator 5 bis zu der Sonne 6.2 des Planetengetriebes 6 verteilen. Am Abtrieb wird die Leistung durch das Planetengetriebe 6 wieder summiert und durch dessen Hohlrad 6.1 auf die Abtriebswelle 7 und somit die Achse 8 und die der Räder 9 übertragen.In the first branched driving range (first clutch K1 to and second clutch K2 to) according to 1 The Geared Neutral functionality is fulfilled. The input power at the transmission input can be between the fixed gear ratio 4 up to the planet carrier 6.3 of the planetary gear 6 and between variator 5 up to the sun 6.2 of the planetary gear 6 to distribute. At the output is the power through the planetary gear 6 summed up again and through its ring gear 6.1 on the output shaft 7 and thus the axis 8th and the wheels 9 transfer.

Der in 2 dargestellte zweite Fahrbereich weist eine geöffnete erste Kupplung K1 und eine geschlossene zweite Kupplung K2 auf und ist unverzweigt, wodurch die ganze Eingangsleistung über den Variator 5 läuft. Das abtriebsseitige Planetengetriebe 6 dreht durch die geschlossene zweite Kupplung K2 im Block um und das Hohlrad 6.1 überträgt die Leistung auf die Abtriebswelle 7.The in 2 illustrated second driving range has an opened first clutch K1 and a closed second clutch K2 and is unbranched, whereby the whole input power through the variator 5 running. The output-side planetary gear 6 rotates through the closed second clutch K2 in the block and the ring gear 6.1 transfers power to the output shaft 7 ,

In den 1 und 2 ist die Motortrennkupplung KM geschlossen und das Schwungrad 3 wirkt nicht, da die Schwungradkupplung KSR geöffnet ist.In the 1 and 2 the engine disconnect clutch KM is closed and the flywheel 3 does not work because the flywheel clutch KSR is open.

3 zeigt die Rekuperation mit dem Schwungrad 2 im leistungsverzweigten ersten Fahrbereich mit der geschlossenen ersten Kupplung K1 und der geöffneten zweiten Kupplung K2, wobei das CVT-Getriebe vom Motor 1 getrennt ist (Motortrennkupplung KM geöffnet) und die Schwungradkupplung KSR geschlossen ist. Der Leistungsverlauf erfolgt hier entgegengesetzt vom Planetengetriebe 6 verzweigt über die feste Übersetzungsstufe 4 und den Variator 5 und wird anschließend im Triebstrang zusammengeführt und über den Doppelplanetensatz 2, welcher die Drehzahl um ca. einen Faktor 10 erhöht, auf das Schwungrad 3 geleitet. Dadurch wird eine maximale Drehzahlerhöhung des Schwungrades 3 während den Verzögerungsphasen des Fahrzeuges gewährleistet und gleichzeitig das Schwungrad 3 mit dem Motor 1 synchronisiert. Allerdings dreht das Schwungrad 3 bezüglich der Auslegungsparameter, Zyklus, Trägheitsmasse des Schwungrades und zu speichernder kinetischer Energie in einem günstigen Bereich, beispielsweise zwischen 10.000 rpm und 30.000 rpm Das bedeutet also, dass mit einem Faktor 10 ins Langsame in Richtung des Triebstrangsübersetzt werden muss, da eine Getriebeeingangsdrehzahl zwischen 1.000 rpm und 3.000 rpm vorliegt. 3 shows the recuperation with the flywheel 2 in the power-split first driving range with the closed first clutch K1 and the opened second clutch K2, wherein the CVT transmission from the engine 1 is disconnected (engine disconnect clutch KM open) and the flywheel clutch KSR is closed. The performance is here opposite to the planetary gear 6 branches over the fixed translation stage 4 and the variator 5 and is then merged in the drive train and the double planetary set 2 , which reduces the speed by about a factor 10 increased, on the flywheel 3 directed. This will cause a maximum increase in the speed of the flywheel 3 ensured during the deceleration phases of the vehicle and at the same time the flywheel 3 with the engine 1 synchronized. However, the flywheel is spinning 3 with respect to the design parameters, cycle, inertial mass of the flywheel and kinetic energy to be stored in a favorable range, for example between 10,000 rpm and 30,000 rpm. This means that with one factor 10 slow to be translated in the direction of the drivetrain, since a transmission input speed between 1,000 rpm and 3,000 rpm is present.

Der große Vorteil liegt zum Beispiel bei einer Anfahrt nur über das Schwungrad 3, wie es in 4 dargestellt ist. Dabei ist ebenfalls das CVT-Getriebe vom Motor 1 getrennt (Motortrennkupplung KM geöffnet) und die Schwungradkupplung KSR geschlossen. Die erste Kupplung K1 ist geschlossen und die zweite Kupplung K2 geöffnet. Der Leistungsverlauf erfolgt dadurch vom Schwungrad 3 über die Doppelplanetenstufe 2, die Leistungsverzweigung in Form der festen Getriebestufe 4 und des Variators 5 und das Planetengetriebe 6, welches die Leistung wieder summiert. Wenn die ganze Energie des Schwungrades 3 verbraucht ist, liegt die Eingangsdrehzahl ungefähr bei 1.000 rpm und kann somit am Motor 1 ohne Verluste oder Stöße gekoppelt werden (durch Schließen der Motortrennkupplung KM). Die feste Getriebestufe 4 kann in allen Ausführungsbeispielen alternativ durch eine Zahnkette ersetzt werden.The big advantage, for example, when driving through the flywheel 3 as it is in 4 is shown. Here is also the CVT transmission from the engine 1 disconnected (engine disconnect clutch KM open) and the flywheel clutch KSR closed. The first clutch K1 is closed and the second clutch K2 is opened. The performance is done by the flywheel 3 about the double planetary stage 2 , the power split in the form of the fixed gear stage 4 and the variator 5 and the planetary gear 6 which sums up the performance again. If all the energy of the flywheel 3 is consumed, the input speed is approximately at 1,000 rpm and can thus on the engine 1 be coupled without loss or shock (by closing the engine disconnect coupling KM). The fixed gear stage 4 can be replaced in all embodiments alternatively by a toothed chain.

Wenn die Anfahrt gemäß 5 aus der Kombination von Schwungrad 3 und Leistung des Motors 1 erfolgt, ist es auch möglich, den Motor 1 mit dem Arbeitsbereich des Schwungrades 3 (1.000 rpm–3.000 rpm) laufen zu lassen.If the approach according to 5 from the combination of flywheel 3 and power of the engine 1 it is also possible to use the engine 1 with the work area of the flywheel 3 (1,000 rpm-3,000 rpm).

Für diesen Betriebszustand sind die Motortrennkupplung KM, die Schwungradkupplung KRS und die zweite Kupplung K2 geschlossen und die erste Kupplung K1 geöffnet, wodurch der Leistungsverlauf eingangsseitig über Schwungrad 3 und Doppelplanetensatz 2 sowie Motor 1 erfolgt und unverzweigt über den Variator 5 und das auf Block geschaltete Planetenradgetriebe 6 an die Abtriebswelle 7 und somit die Achse 8 und die Räder 9 übertragen wird.For this operating state, the engine disconnect clutch KM, the flywheel clutch KRS and the second clutch K2 are closed and the first clutch K1 is opened, whereby the power curve on the input side via flywheel 3 and double planetary set 2 as well as engine 1 done and unbranched over the variator 5 and the planetary gearbox connected to block 6 to the output shaft 7 and thus the axis 8th and the wheels 9 is transmitted.

Alternativ ist es gemäß einer nicht dargestellten Variante möglich, die Energie des Schwungradspeichers über einen Generator auch einer Batterie zuzuführen und in dieser zu speichern oder den Schwungradspeicher direkt durch einen Elektromotor zu ersetzen.Alternatively, according to a variant not shown, it is also possible to supply the energy of the flywheel accumulator via a generator to a battery and to store it in it or to replace the flywheel accumulator directly by an electric motor.

Der Variator weist bevorzugt ein Umschlingungsgetriebe mit Kette auf, kann aber auch als ein anderes System ausgeführt sein, zum Beispiel als Hydrostat. Als Hauptgetriebe wäre eine solche Lösung bezüglich des Wirkungsgrads jedoch schlechter.The variator preferably comprises a chain-wound belt drive, but may also be designed as another system, for example as a hydrostat. As a main transmission, however, such a solution would be inferior in terms of efficiency.

Durch die neuartige Antriebsbaugruppe ist es möglich, den Verbrauch des Kraftfahrzeuges (PKW oder LKW) in erheblichem Maß zu reduzieren, wodurch neue Maßstäbe hinsichtlich der Energieeffizienz geschaffen werden.Due to the novel drive assembly, it is possible to reduce the consumption of the motor vehicle (car or truck) to a considerable extent, creating new standards in terms of energy efficiency.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Motorengine
22
Doppel-PlanetensatzDouble planetary gear set
33
Schwungradflywheel
44
feste Übersetzungsstufefixed translation stage
4.1, 4.2, 4.34.1, 4.2, 4.3
Zahnräder der festen ÜbersetzungsstufeGears of the fixed gear ratio
55
Variatorvariator
66
Planetengetriebeplanetary gear
6.16.1
Hohlradring gear
6.26.2
SonneSun
6.36.3
Planetenträgerplanet carrier
77
Abtriebswelleoutput shaft
88th
Achseaxis
99
Räderbikes
KMKM
MotortrennkupplungEngine separating clutch
KSRKSR
SchwungradtrennkupplungFlywheel clutch
K1K1
erste Kupplungfirst clutch
K2K2
zweite Kupplungsecond clutch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 001982000270 [0002] WO 001982000270 [0002]

Claims (10)

Antriebsbaugruppe für ein Kraftfahrzeug in Form eines leistungsverzweigten CVT-Getriebes mit einer festen Übersetzungsstufe (4), einem Variator (5) und Planetengetriebe (6), welches zwischen einem Motor (1), insbesondere Verbrennungsmotor und einer Abtriebswelle (7) angeordnet ist, wobei in die Antriebsbaugruppe ein abkoppelbares Schwungrad (3) integriert ist, welches bei Verzögerungsphasen des Kraftfahrzeuges kinetische Energie speichert und bei der nächsten Beschleunigung den Triebsstrang wieder zur Verfügung stellt.Drive assembly for a motor vehicle in the form of a power-split CVT transmission with a fixed gear ratio ( 4 ), a variator ( 5 ) and planetary gear ( 6 ), which between a motor ( 1 ), in particular internal combustion engine and an output shaft ( 7 ), wherein in the drive assembly a decoupled flywheel ( 3 ), which stores kinetic energy during deceleration phases of the motor vehicle and makes the drive train available again during the next acceleration. Antriebsbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (6) die Bremse des Kraftfahrzeuges unterstützt und/oder ersetzt.Drive assembly according to claim 1, characterized in that the flywheel ( 6 ) supports and / or replaces the brake of the motor vehicle. Antriebsbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Speicherung der Bremsenergie im Schwungrad (3) die Drehzahl des Schwungrades (3) erhöht wird, wobei das Schwungrad (3) mit dem Triebstrang verbunden ist.Drive assembly according to claim 1 or 2, characterized in that for storing the braking energy in the flywheel ( 3 ) the speed of the flywheel ( 3 ), wherein the flywheel ( 3 ) is connected to the drive train. Antriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vom Triebstrang zum Schwungrad (3) ins Schnelle gehende Übersetzungsänderungen schaltbar sind.Drive assembly according to one of claims 1 to 3, characterized in that from the drive train to the flywheel ( 3 ) fast-changing translation changes are switchable. Antriebsbaugruppe nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwungrad (3) zur Erhöhung seiner Drehzahl mit einem Doppelplanetensatz (2) gekoppelt ist.Drive assembly according to claim 3 and 4, characterized in that the flywheel ( 3 ) to increase its speed with a double planetary gear set ( 2 ) is coupled. Antriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ankopplung zwischen Schwungrad (3) und Antriebswelle (7) deren Drehzahlen gleich sind (Ratio = 1) oder nur eine geringe Differenz aufweisen.Drive assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that for coupling between flywheel ( 3 ) and drive shaft ( 7 ) whose speeds are equal (ratio = 1) or have only a small difference. Antriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Fahrzeugbremsung und Energiezurückgewinnung die Drehzahl des Schwungrades durch eine variable Änderung der Übersetzung erhöht wird.Drive assembly according to one of claims 1 to 6, characterized in that for the vehicle braking and energy recovery, the speed of the flywheel is increased by a variable change in the translation. Antriebsbaugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine große Übersetzung ins Schnelle erfolgt.Drive assembly according to claim 7, characterized in that a large translation takes place quickly. Antriebsbaugruppe nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese Übersetzung ins Schnelle durch ein 1/Geared Neutral Getriebe erfolgt.Drive assembly according to claim 7 and 8, characterized in that this translation is done quickly by a 1 / Geared Neutral gear. Antriebsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, – dass getriebeeingangsseitig zum Motor (1) eine Motortrennkupplung (KM) angeordnet ist, an die sich eine Schwungradkupplung (KSR) anschließt, über die eine Einheit aus Doppelplanetensatz (2) und Schwungrad (3) vom Triebstrang trennbar und dem Triebstrang zuschaltbar ist, – dass sich eine Leistungsverzweigung in Form einer festen Übersetzungsstufe (4) und eines Variators (5) anschließt, – dass nach der Leistungsverzweigung ein Planetengetriebe (6) angeordnet ist, in welchem die Leistungsverzweigung vor der Abtriebswelle (7) zusammenführbar ist und welches über sein Hohlrad (6.1) die Ausgangsleistung auf die Abtriebswelle (7) überträgt und – dass die feste Übersetzungsstufe (4) durch eine erste Kupplung (K1) vom Leistungsstrang trennbar und das Planetengetriebe (6) durch eine zweite Kupplung (K2), die die Sonne (6.2) und den Planetenträger (6.3) verbindet, auf Block schaltbar ist.Drive assembly according to one of claims 1 to 9, characterized in that - the transmission input side to the motor ( 1 ) an engine disconnect clutch (KM) is arranged, which is followed by a flywheel clutch (KSR), via which a unit of double planetary gear set ( 2 ) and flywheel ( 3 ) is separable from the drive train and the drive train is switchable, - that a power split in the form of a fixed translation stage ( 4 ) and a variator ( 5 ), - that after the power split a planetary gear ( 6 ) is arranged, in which the power split in front of the output shaft ( 7 ) is merge and which via its ring gear ( 6.1 ) the output power to the output shaft ( 7 ) and that - the fixed translation stage ( 4 ) separable from the power train by a first clutch (K1) and the planetary gear ( 6 ) by a second clutch (K2), the sun ( 6.2 ) and the planet carrier ( 6.3 ), is switchable to block.
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