DE102016221305A1 - Drive train for a vehicle and vehicle with the drive train - Google Patents
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Abstract
Hybridantriebe für Fahrzeuge erlauben es, in Abhängigkeit einer gewählten Betriebsart das Fahrzeug wahlweise mittels eines Elektromotors, eines Verbrennungsmotors oder beiden Motoren gemeinsam als Traktionsmotoren anzutreiben. Ferner sind oftmals Konzepte umgesetzt, die es ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor einen Generator betreibt, um elektrische Energie für eine Speicherung in einer Batterie zu erzeugen.Es wird ein Antriebsstrang 1 für ein Fahrzeug 2 vorgeschlagen mit einer Eingangswelle 7, wobei die Eingangswelle 7 eine Eingangsschnitte 6 zur Kopplung mit einem Verbrennungsmotor 4 aufweist, mit einer Ausgangswelle 18, wobei die Ausgangswelle 18 eine Ausgangsschnittstelle 11 zur Kopplung mit einem Abtrieb aufweist, wobei die Eingangswelle 7 parallel zu der Ausgangswelle 18 angeordnet ist, mit einer ersten Getriebestufe G1, wobei die ersten Getriebestufe G1 eine getriebetechnische Kopplung zwischen der Eingangswelle 7 und der Ausgangswelle 18 ermöglicht, wobei die erste Getriebestufe G1 eine erstes Getrieberad, wobei das erste Getrieberad auf der Eingangswelle 7 angeordnet ist, und ein zweites Getrieberad aufweist, wobei das das zweite Getrieberad auf der Ausgangswelle angeordnet ist, mit einer zweiten Getriebestufe G2, wobei die zweite Getriebestufe G2, eine getriebetechnische Kopplung zwischen der Eingangswelle 7 und der Ausgangswelle 18 ermöglicht, mit einem Motorabtriebsrad 9, wobei das Motorabtriebsrad 9 mit einem Elektromotor 5 koppelbar ist, wobei das Motorabtriebsrad 9 mit dem zweiten Getrieberad der ersten Getriebestufe G1 kämmt.Hybrid drives for vehicles make it possible, depending on a selected operating mode, to drive the vehicle together as traction motors, optionally by means of an electric motor, an internal combustion engine or both engines. Further, concepts are often implemented that allow the internal combustion engine to operate a generator to generate electrical energy for storage in a battery. A powertrain 1 for a vehicle 2 is proposed having an input shaft 7, the input shaft 7 being an input section 6 for coupling to an internal combustion engine 4, with an output shaft 18, the output shaft 18 having an output interface 11 for coupling to an output, the input shaft 7 being arranged parallel to the output shaft 18, with a first gear stage G1, the first gear stage G1 allows a transmission coupling between the input shaft 7 and the output shaft 18, wherein the first gear stage G1 comprises a first gear, wherein the first gear is disposed on the input shaft 7, and a second gear, wherein the second gear is arranged on the output shaft , with a two Gear stage G2, wherein the second gear stage G2, a transmission technology coupling between the input shaft 7 and the output shaft 18 allows with a Motorabtriebsrad 9, the Motorabtriebsrad 9 is coupled to an electric motor 5, wherein the Motorabtriebsrad 9 with the second gear of the first gear stage G1 combs.
Description
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit diesem Antriebsstrang.The invention relates to a drive train with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a vehicle with this drive train.
Hybridantriebe für Fahrzeuge erlauben es, in Abhängigkeit einer gewählten Betriebsart das Fahrzeug wahlweise mittels eines Elektromotors, eines Verbrennungsmotors oder beiden Motoren gemeinsam als Traktionsmotoren anzutreiben. Ferner sind oftmals Konzepte umgesetzt, die es ermöglichen, dass der Verbrennungsmotor einen Generator betreibt, um elektrische Energie für eine Speicherung in einer Batterie zu erzeugen.Hybrid drives for vehicles make it possible, depending on a selected operating mode, to drive the vehicle together as traction motors, optionally by means of an electric motor, an internal combustion engine or both engines. Further, concepts are often implemented that allow the engine to operate a generator to generate electrical energy for storage in a battery.
Beispielsweise offenbart die Druckschrift
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Antriebsstrang sowie ein Fahrzeug mit dem Antriebsstrang vorzuschlagen, welcher bzw. welches einen verlustarmen Betrieb ermöglichen. Diese Aufgabe wird durch ein Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der beigefügten Figur.It is an object of the invention to propose a drive train and a vehicle with the drive train, which allow low-loss operation. This object is achieved by a drive train with the features of claim 1 and by a vehicle having the features of
Im Rahmen der Erfindung wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, welcher für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist der Antriebsstrang ausgebildet, ein Hauptantriebsdrehmoment oder ein Traktionsdrehmoment für das Fahrzeug bereitzustellen, um dieses im regulären Straßenverkehr, also insbesondere mit Geschwindigkeit größer als 50 Km/h, im Speziellen größer als 100 Km/h anzutreiben.In the context of the invention, a drive train is proposed which is suitable and / or designed for a vehicle. Particularly preferably, the drive train is designed to provide a main drive torque or a traction torque for the vehicle in order to drive this in regular traffic, ie in particular at speeds greater than 50 km / h, in particular greater than 100 km / h.
Der Antriebsstrang für das Fahrzeug umfasst eine Eingangswelle, wobei die Eingangswelle eine Eingangsschnittstelle zur Kopplung mit einem Verbrennungsmotor aufweist. Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor koaxial zu der Eingangswelle ausgerichtet. Optional kann zwischen der Eingangswelle und dem Verbrennungsmotor eine Freilaufeinrichtung und/oder eine Überholkopplung angeordnet sein. Optional bildet der Verbrennungsmotor einen Teil des Antriebsstrangs. Insbesondere rotiert die Eingangswelle im Betrieb mit der gleichen Drehzahl wie die Ausgangsdrehzahl des Verbrennungsmotors. Bei einer alternativen Ausgestaltung kann der Verbrennungsmotor auch über ein Zwischengetriebe an die Eingangswelle angekoppelt sein.The powertrain for the vehicle includes an input shaft, the input shaft having an input interface for coupling to an internal combustion engine. Preferably, the engine is aligned coaxially with the input shaft. Optionally, a freewheel device and / or an overrunning clutch may be arranged between the input shaft and the internal combustion engine. Optionally, the internal combustion engine forms part of the drive train. In particular, the input shaft rotates in operation at the same speed as the output speed of the internal combustion engine. In an alternative embodiment, the internal combustion engine can also be coupled via an intermediate gear to the input shaft.
Ferner weist der Antriebsstrang eine Ausgangswelle auf, wobei die Ausgangswelle eine Ausgangsschnittstelle zur Kopplung mit einem Abtrieb aufweist. Der Abtrieb kann beispielsweise eine Differenzialeinrichtung aufweisen. Die Differenzialeinrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, dass Ausgangsdrehmoment auf zwei Räder einer angetriebenen Achse oder auf zwei Achsen des Fahrzeugs zu verteilen.Furthermore, the drive train has an output shaft, wherein the output shaft has an output interface for coupling to an output. The output may, for example, have a differential device. The differential device is preferably designed to distribute the output torque to two wheels of a driven axle or on two axles of the vehicle.
Die Eingangswelle ist mit ihrer Längserstreckung und/oder ihrer Rotationsachse parallel zu der Ausgangswelle, insbesondere zu deren Längserstreckung und/oder Rotationsachse, angeordnet.The input shaft is arranged with its longitudinal extension and / or its axis of rotation parallel to the output shaft, in particular to the longitudinal extent and / or axis of rotation.
Der Antriebsstrang weist eine erste Getriebestufe auf. Die erste Getriebestufe ermöglicht eine getriebetechnische Kopplung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle. Unter einer getriebetechnischen Kopplung wird insbesondere ein Momentenpfad verstanden, welcher von der Eingangswelle über die Getriebestufe zu der Ausgangswelle oder in Gegenrichtung verläuft. Die erste Getriebestufe weist ein erstes Getrieberad und ein zweites Getrieberad auf, das erste Getrieberad ist auf der Eingangswelle angeordnet, dass zweite Getrieberad ist auf der Ausgangswelle angeordnet. Vorzugsweise kämmen das erste Getrieberad und das zweite Getrieberad miteinander und/oder stehen in Eingriff. In einer sehr allgemeinen Ausführung der Erfindung können die Getrieberäder als Festräder oder als Losräder ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass eines der Getrieberäder als ein Festrad und das andere als ein Losrad realisiert ist.The drive train has a first gear stage. The first gear stage allows a gearbox coupling between the input shaft and the output shaft. Under a transmission technology coupling is understood in particular a torque path, which extends from the input shaft via the gear stage to the output shaft or in the opposite direction. The first gear stage comprises a first gear and a second gear, the first gear is arranged on the input shaft, that second gear is arranged on the output shaft. Preferably, the first gear and the second gear mesh and / or engage each other. In a very general embodiment of the invention, the gears can be designed as fixed wheels or as loose wheels. It is also possible that one of the gears is realized as a fixed gear and the other as a loose wheel.
Ferner weist der Antriebsstrang eine zweite Getriebestufe und optional ergänzend weitere Getriebestufen auf, wobei die zweite und die optional weiteren Getriebestufen eine getriebetechnische Kopplung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ermöglichen.Furthermore, the drive train has a second gear stage and optionally additionally further gear stages, wherein the second and optionally further gear stages enable a transmission-technical coupling between the input shaft and the output shaft.
Der Antriebsstrang weist ferner ein Motorabtriebsrad auf, wobei das Motorabtriebsrad mit einem Elektromotor koppelbar ist. Vorzugsweise ist das Motorabtriebsrad koaxial zu einer Rotorwelle des Elektromotors angeordnet. Das Motorabtriebsrad bildet insbesondere einen Abtrieb des Elektromotors. The drive train further has a Motorabtriebsrad, wherein the Motorabtriebsrad is coupled to an electric motor. Preferably, the Motorabtriebsrad is arranged coaxially with a rotor shaft of the electric motor. The Motorabtriebsrad forms in particular an output of the electric motor.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Motorabtriebsrad mit dem zweiten Getrieberad der ersten Getriebestufe kämmt. Das zweite Getrieberad der ersten Getriebestufe ist auf der Ausgangswelle angeordnet. Damit kämmt das Motorabtriebsrad mit einem Getrieberad, welches unmittelbar auf der Ausgangswelle angeordnet ist.In the context of the invention it is proposed that the motor driven gear meshes with the second gear of the first gear stage. The second gear of the first gear stage is arranged on the output shaft. Thus, the engine output gear meshes with a gear wheel, which is arranged directly on the output shaft.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Anzahl der zwischengeschalteten Getrieberäder zwischen dem Elektromotor und der Ausgangsschnittstelle durch den vorgeschlagenen Aufbau minimiert ist. So ist ausgehend von dem Motorabtriebsrad nur ein weiteres Getrieberad, nämlich das zweite Getrieberad der ersten Getriebestufe als zwischengeschaltetes Getrieberad notwendig, sodass die kinematische Kette so kurz wie möglich gehalten ist. Damit ist die Anzahl der Zahneingriffe in dem Leistungspfad von dem Elektromotor zu der Ausgangsschnittstelle minimiert und der Wirkungsgrad des Antriebsstrangs ist maximiert.The advantage of the invention lies in the fact that the number of intermediate gears between the electric motor and the output interface is minimized by the proposed structure. Thus, starting from the Motorabtriebsrad only another gear, namely the second gear of the first gear stage as an intermediate gear necessary so that the kinematic chain is kept as short as possible. Thus, the number of meshing actions in the power path from the electric motor to the output interface is minimized and the efficiency of the powertrain is maximized.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das erste Getrieberad als ein erstes G1-Losrad, insbesondere als ein erstes Losrad der ersten Getriebestufe, und/oder das zweite Getrieberad als ein zweites G1-Losrad, insbesondere als ein zweites Losrad der ersten Getriebestufe, ausgebildet. Somit sind die zwei Getrieberäder der ersten Getriebestufe als Losräder realisiert.In a preferred embodiment of the invention, the first gear is formed as a first G1 idler gear, in particular as a first idler gear of the first gear stage, and / or the second gear as a second G1 idler gear, in particular as a second idler gear of the first gear stage. Thus, the two gears of the first gear stage are realized as idler gears.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Antriebsstrang einen Aktor zu selektiven Kopplung des ersten G1-Losrads mit der Eingangswelle und/oder einen Aktor zur selektiven Kopplung des zweiten G1-Losrads mit der Ausgangswelle auf. Unter einer selektiven Kopplung wird insbesondere eine drehfeste Verbindung des Losrads mit der jeweiligen Welle bzw. eine Entkopplung des Losrads von der jeweiligen Welle verstanden. Der Antriebsstrang kann eine beliebige Anzahl derartiger Aktoren aufweisen, vorzugsweise weist der Antriebsstrang eine Steuereinrichtung auf, welche zur Ansteuerung der Aktoren ausgebildet ist.In a preferred development of the invention, the drive train has an actuator for selectively coupling the first G1 idler gear to the input shaft and / or an actuator for selectively coupling the second G1 idler gear to the output shaft. A selective coupling is understood in particular to be a rotationally fixed connection of the idler gear to the respective shaft or decoupling of the idler gear from the respective shaft. The drive train may have any number of such actuators, preferably, the drive train to a control device, which is designed to control the actuators.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist die zweite Getriebestufe ein G2-Losrad und ein G2-Festrad als Getrieberäder auf, welche miteinander kämmen. Besonders bevorzugt ist das Losrad auf der Eingangswelle und das Festrad auf der Ausgangswelle angeordnet. Prinzipiell ist jedoch eine Verteilung in der Gegenrichtung ebenfalls möglich.In a preferred structural embodiment of the invention, the second gear stage on a G2 idler gear and a G2 fixed gear as gear wheels, which mesh with each other. Particularly preferably, the idler gear on the input shaft and the fixed gear on the output shaft is arranged. In principle, however, a distribution in the opposite direction is also possible.
Besonders bevorzugt weist der Antriebsstrang einen weiteren Aktor zur selektiven Kopplung des G2-Losrads mit der Eingangswelle oder mit der Ausgangswelle je nach Ausführung des Antriebsstrangs auf. Der weitere Aktor kann durch die Steuereinrichtung angesteuert werden.The drive train particularly preferably has a further actuator for the selective coupling of the G2 idler gear to the input shaft or to the output shaft, depending on the design of the drive train. The further actuator can be controlled by the control device.
Es ist bevorzugt, dass der Antriebsstrang eine dritte Getriebestufe aufweist, wobei diese eine getriebetechnische Kopplung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ermöglicht. Die dritte Getriebestufe weist ein G3-Losrad und ein G3-Festrad als Getrieberäder auf, welche miteinander kämmen. Wie bei der zweiten Getriebestufe ist es bevorzugt, dass das G3-Losrad auf der Eingangswelle und das G3-Festrad auf der Ausgangswelle angeordnet ist.It is preferred that the drive train has a third gear stage, which enables a transmission-technical coupling between the input shaft and the output shaft. The third gear stage has a G3 idler gear and a G3 fixed gear as gears, which mesh with each other. As with the second gear stage, it is preferred that the G3 idler gear be disposed on the input shaft and the G3 fixed gear on the output shaft.
Auch für die dritte Getriebestufe kann eine Aktorik vorgesehen sein, welche das G3-Losrad mit der Eingangswelle bzw. mit der Ausgangswelle selektiv koppeln kann. Der weitere Aktor kann durch die Steuereinrichtung angesteuert werden.An actuator system which can selectively couple the G3 idler gear to the input shaft or to the output shaft can also be provided for the third gear stage. The further actuator can be controlled by the control device.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Antriebsstrang, insbesondere die Steuereinrichtung, ausgebildet, den Antriebsstrang in verschiedene Betriebszustände zu setzen bzw. die Betriebszustände zu wechseln. Zur Beschreibung der Betriebszustände wird auf die nachfolgende Figurenbeschreibung verwiesen.In a preferred embodiment, the drive train, in particular the control device, is designed to set the drive train in different operating states or to change the operating states. For a description of the operating states, reference is made to the following description of the figures.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, welches einen Antriebsstrang aufweist, wie dieser zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Another object of the invention relates to a vehicle having a drive train, as described above or according to one of the preceding claims.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figur. Dabei zeigt:
-
1 ein schematisches Blockdiagramm eines Antriebsstrangs für ein Fahrzeug als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
-
1 a schematic block diagram of a drive train for a vehicle as an embodiment of the invention;
Die
Der Antriebsstrang
Der Antriebsstrang
Der Antriebsstrang
Der Antriebsstrang
Der zweite Eingangswellenabschnitt
Der Elektromotor
Der erste Eingangswellenabschnitt
Das
Der zweite Antriebsstrangabschnitt II wird durch den zweiten Eingangswellenabschnitt
Der erste Antriebsstrangabschnitt I wird durch den ersten Eingangswellenabschnitt
Funktional betrachtet kann der Antriebsstrang
- I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII
- erster ...sechster Betriebszustand
- 2 ÜS (G2)
- zweite Übersetzungsstufe
- 3 ÜS (G3)
- dritte Übersetzungsstufe
- +
- geschlossen
- 0
- offen
- I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII
- first ... sixth operating state
- 2 nights (G2)
- second translation stage
- 3 nights (G3)
- third translation level
- +
- closed
- 0
- open
In der ersten Betriebszustand I sind die zweite sowie die dritte Übersetzungsstufe
In dem zweiten Betriebszustand II sind die zweite Übersetzungsstufe
In einem dritten Betriebszustand III ist das erste G1-Losrad 12 drehentkoppelt von dem zweiten Eingangswellenabschnitt
In einem vierten Betriebszustand IV ist statt der zweiten Getriebestufe
In einem fünften Betriebszustand ist das zweite G1-Losrad 13 von der Ausgangswelle
In einem sechsten Betriebszustand VI ist sowohl das erste G1-Losrad 12 von dem zweiten Eingangswellenabschnitt
In einem siebten und achten Betriebszustand ist das erste G1-Losrad 12 mit dem zweiten Eingangswellenabschnitt
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Antriebsstrangpowertrain
- 22
- Fahrzeugvehicle
- 33
- Räderbikes
- 44
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 55
- Elektromotorelectric motor
- 66
- AntriebsschnittstelleDrive interface
- 77
- Eingangswelleinput shaft
- 88th
- Motorwellemotor shaft
- 99
- MotorabtriebsradMotorabtriebsrad
- 1010
- Freilauffreewheel
- 11 11
- AusgangsschnittstelleOutput interface
- 1212
- erstes G1-Losradfirst G1 idler gear
- 1313
- zweites G1-Losradsecond G1 idler gear
- 1414
- G2-LosradG2 loose wheel
- 1515
- G2-FestradG2 fixed gear
- 1616
- G3-LosradG3 loose wheel
- 1717
- G3-FestradG3 fixed gear
- 1818
- Ausgangswelleoutput shaft
- 1919
- Abtriebswelleoutput shaft
- 2020
- Differentialeinrichtungdifferential device
- AA
- erster Eingangswellenabschnittfirst input shaft section
- BB
- zweiter Eingangswellenabschnittsecond input shaft section
- G1G1
- erste Übersetzungsstufefirst translation stage
- G2G2
- zweite Übersetzungsstufesecond translation stage
- G3G3
- dritte Übersetzungsstufethird translation level
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013210012 A1 [0003]DE 102013210012 A1 [0003]
Claims (10)
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-
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- 2017-10-16 WO PCT/DE2017/100881 patent/WO2018077333A1/en active Application Filing
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Also Published As
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