DE102018201139A1 - powertrain - Google Patents

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Germany
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Walter Fischer
Jürgen Pohlenz
Johannes Kugler
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Ein Antriebsstrang weist ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe (5), eine elektrische Maschine (3) und eine weitere elektrische Maschine (19) auf, wobei bei geöffneter Kupplung (15) und geschlossener Kupplung (18) die Räder der Vorderachse eine andere Drehzahl als die Räder der Hinterachse (17) aufweisen. Das Getriebe (5) benötigt hierbei keine Kupplung für einen Rückwärtsgang, da das Fahrzeug mittels der weiteren elektrischen Maschine (19) in Rückwärtsfahrtrichtung bewegbar ist.

Figure DE102018201139A1_0000
A powertrain has a hydrostatic-mechanical power split transmission (5), an electric machine (3) and another electric machine (19), wherein with the clutch (15) and the clutch (18) open, the wheels of the front axle at a different speed than the Have wheels of the rear axle (17). The transmission (5) in this case requires no clutch for a reverse gear, since the vehicle by means of the further electric machine (19) is movable in the reverse direction.
Figure DE102018201139A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a drive train according to the closer defined in the preamble of claim 1.

Gattungsgemäße Antriebsstränge werden hauptsächlich in Arbeitsmaschinen wie beispielsweise Traktoren verwendet. Hierbei treibt ein Antriebsmotor über ein schaltbares Getriebe beispielsweise ein hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes Getriebe eine Hinterachse, wahlweise eine Vorderachse und zusätzlich einen Nebenabtrieb an.Generic drive trains are mainly used in working machines such as tractors. Here drives a drive motor via a shiftable transmission, for example, a hydrostatic-mechanical power-split transmission a rear axle, optionally a front axle and additionally a power take-off.

Die DE 10 2012 216 277 A1 offenbart einen Antriebsstrang für einen Traktor, bei welchem der Verbrennungsmotor mit einer elektrischen Maschine in Wirkverbindung bringbar ist.The DE 10 2012 216 277 A1 discloses a drive train for a tractor in which the internal combustion engine is operatively engageable with an electrical machine.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang insbesondere für einen Traktor zu schaffen, welcher den Antriebsstrang nach dem Stand der Technik weiter verbessert.The present invention has for its object to provide a drive train, in particular for a tractor, which further improves the drive train according to the prior art.

Die Aufgabe wird mit einem auf die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden gattungsgemäßen Antriebsstrang gelöst.The problem is solved with a generic drive train having the characterizing features of the main claim.

Erfindungsgemäß weist der Antriebsstrang einen Eingang auf, welcher mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist. Der Eingang ist mit einer Eingangswelle des Getriebes und mit einer elektrischen Maschine verbunden. Somit besteht die Möglichkeit, dass der Verbrennungsmotor sowohl die elektrische Maschine antreibt als auch die Eingangswelle des Getriebes. Die elektrische Maschine kann somit als Generator verwendet werden, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, bei Verwenden eines elektrischen Speichers, beispielsweise eines Akkumulators, die elektrische Maschine zusätzlich als elektrischen Motor zu verwenden. Das Getriebe kann ein hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes Getriebe mit mehreren Fahrbereichen sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, das Getriebe als konventionelles Schaltgetriebe auszubilden. Die Eingangswelle des Getriebes ist direkt mit einer Ausgangswelle verbunden, welche mit einem Nebenabtrieb verbunden werden kann. Vorzugsweise ist eine Kupplung vor dem Ausgang für den Nebenabtrieb angeordnet, um den Nebenabtrieb zu- oder abschalten zu können. Der Begriff Kupplung im Öffnungssinne betätigt bedeutet hierbei, dass der Kraftfluss zwischen dem Eingang der Kupplung und dem Ausgang der Kupplung unterbrochen ist. Die Kupplung im Schließsinne betätigt bedeutet hierbei, dass der Kraftfluss zwischen der Eingangswelle der Kupplung und der Ausgangswelle der Kupplung nicht unterbrochen ist und somit die Kupplung Drehmoment übertragen kann. Das Getriebe weist eine weitere Ausgangswelle auf, welche mit einer Hinterachse des Fahrzeugs in Verbindung steht. Über eine weitere Kupplung kann die Vorderachse des Fahrzeugs beziehungsweise die weitere Ausgangswelle des Antriebsstrangs bei im Schließsinne betätigter Kupplung mit der Abtriebswelle des Getriebes verbunden werden. Dadurch ist es möglich, die Hinterachse und die Vorderachse über das Getriebe anzutreiben. Wird jedoch diese Kupplung im Öffnungssinne betätigt und eine Kupplung im Schließsinne betätigt, mit welcher eine weitere elektrische Maschine mit dieser Abtriebswelle zum Antrieb der Vorderachse verbunden wird, so kann die Vorderachse unabhängig von der Abtriebsdrehzahl der Abtriebswelle des Getriebes von der weiteren elektrischen Maschine angetrieben werden. Dadurch ist es möglich, je nach angesteuerter Drehzahl der Vorderachse im Verhältnis zur Drehzahl der Hinterachse entweder besonders bodenschonend das Fahrzeug zu betreiben oder einen besonders kleinen Wendekreis zu erreichen. Bei Verwendung eines Akkumulators oder anderen elektrischen Verbrauchern kann sowohl die elektrische Maschine, welche auf der Eingangswelle des Getriebes angeordnet ist, als auch die weitere elektrische Maschine, welche mit der Vorderachse verbindbar ist, als Generator verwendet werden, um zusätzlich zu den Betriebsbremsen verzögernd auf das Fahrzeug zu wirken. Dadurch kann entweder die Betriebsbremse geschont werden oder die Betriebsbremse in ihrer Dimensionierung kleiner ausfallen.According to the invention, the drive train has an input which is connected to an internal combustion engine. The input is connected to an input shaft of the transmission and to an electric machine. Thus, there is a possibility that the engine drives both the electric machine and the input shaft of the transmission. The electric machine can thus be used as a generator, but there is also the possibility, when using an electrical storage, such as a rechargeable battery, to use the electric machine in addition as an electric motor. The transmission can be a hydrostatic-mechanical power split transmission with several driving ranges. However, it is also possible to design the transmission as a conventional transmission. The input shaft of the transmission is directly connected to an output shaft, which can be connected to a power take-off. Preferably, a clutch is arranged in front of the output for the power take-off in order to enable or disable the power take-off can. The term clutch actuated in the opening direction here means that the power flow between the input of the clutch and the output of the clutch is interrupted. The clutch operated in the closing direction here means that the power flow between the input shaft of the clutch and the output shaft of the clutch is not interrupted and thus the clutch can transmit torque. The transmission has a further output shaft which communicates with a rear axle of the vehicle. Via a further clutch, the front axle of the vehicle or the further output shaft of the drive train can be connected to the output shaft of the transmission when the clutch is operated in the closing direction. This makes it possible to drive the rear axle and the front axle via the transmission. However, if this clutch is actuated in the opening direction and a clutch is actuated in the closing direction, with which a further electric machine is connected to this output shaft for driving the front axle, the front axle can be driven by the further electric machine independently of the output speed of the output shaft of the transmission. This makes it possible, depending on the driven speed of the front axle in relation to the rotational speed of the rear axle to operate either particularly gentle on the soil the vehicle or to achieve a particularly small turning circle. When using a rechargeable battery or other electrical consumers, both the electric machine, which is arranged on the input shaft of the transmission, and the further electric machine, which is connectable to the front axle, can be used as a generator to delay in addition to the service brakes on the Vehicle to act. As a result, either the service brake can be spared or the service brake can be smaller in size.

Indem die Vorderachse vollständig vom Kraftfluss des Getriebes getrennt werden kann, besteht die Möglichkeit, ausschließlich über die weitere elektrische Maschine die Vorderachse anzutreiben, wodurch das Fahrzeug auch bei stillstehendem Verbrennungsmotor bewegt werden kann. Weist das Getriebe eine Kupplung auf, mit welcher die Drehmomentübertragung zur Abtriebswelle des Getriebes unterbrochen werden kann, so besteht die Möglichkeit, mit der weiteren elektrischen Maschine bei geschlossenen Kupplungen zwischen der elektrischen Maschine und der Vorderachse und der elektrischen Maschine und der Hinterachse sowohl die Vorderachse als auch die Hinterachse über die weitere elektrische Maschine anzutreiben, auch wenn der Verbrennungsmotor stillsteht. Die Energie hierfür wird aus einem Akkumulator entnommen, welcher zuvor über den Betrieb der elektrischen Maschinen oder einer elektrischen Maschine angetrieben vom Verbrennungsmotor eingespeist wurde. Bei Verwendung eines Akkumulators besteht auch die Möglichkeit, sowohl die elektrische Maschine auf der Eingangswelle als auch die weitere elektrische Maschine als Motor zu verwenden, wodurch zusätzlich zur Leistung, welche der Verbrennungsmotor abgibt, die Leistung, welche die beiden elektrischen Motoren abgeben, hinzuaddiert werden kann.By the front axle can be completely separated from the power flow of the transmission, it is possible to drive exclusively on the other electric machine, the front axle, whereby the vehicle can be moved even when the engine is stationary. If the transmission has a clutch with which the torque transmission to the output shaft of the transmission can be interrupted, it is possible with the further electric machine with closed clutches between the electric machine and the front axle and the electric machine and the rear axle both the front axle also to drive the rear axle on the other electric machine, even when the internal combustion engine is stationary. The energy for this is taken from an accumulator, which was previously fed via the operation of the electric machines or an electric machine driven by the internal combustion engine. When using an accumulator, it is also possible to use both the electric machine on the input shaft and the other electric machine as a motor, which in addition to the power that emits the engine, the power that the two electric motors deliver, can be added ,

Da die weitere elektrische Maschine sowohl ausschließlich mit der Vorderachse verbindbar ist als auch mit der Vorderachse und der Hinterachse verbindbar ist und hierbei die Verbindung zum Verbrennungsmotor zu unterbrechen, indem eine Kupplung im Getriebe geöffnet wird, besteht die Möglichkeit, die weitere elektrische Maschine in der entgegengesetzten Drehrichtung zu betreiben, wodurch das Fahrzeug in die entgegengesetzte Fahrtrichtung bewegbar ist. Somit kann ein Rückwärtsgang im Getriebe entfallen. Die Energie für die weitere elektrische Maschine kann hierbei entweder von der elektrischen Maschine angetrieben durch den Verbrennungsmotor stammen, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, diese Energie aus einem Akkumulator zu entnehmen. Da die Drehrichtung der weiteren elektrischen Maschine sowohl in Vorwärtsfahrtrichtung als auch in Rückwärtsfahrtrichtung möglich ist, kann im Getriebe die Übersetzungen und die Kupplung für Rückwärtsfahrt vollständig entfallen. Das Getriebe kann somit ohne die Rückwärtsfahrtkupplung einfacher und kostengünstiger ausgebildet werden.Since the further electric machine is connectable exclusively to the front axle can also be connected to the front axle and the rear axle and thereby interrupt the connection to the engine by a clutch is opened in the transmission, it is possible to operate the other electric machine in the opposite direction, whereby the vehicle is movable in the opposite direction , Thus, a reverse gear omitted in the transmission. The energy for the further electric machine can in this case either come from the electric machine driven by the internal combustion engine, but it is also possible to remove this energy from an accumulator. Since the direction of rotation of the other electric machine in both the forward direction and in the reverse direction is possible in the transmission, the ratios and the clutch for reversing completely eliminated. The transmission can thus be made simpler and less expensive without the reverse clutch.

Da die Vorderachse ausschließlich ohne Beeinflussung der Drehzahl der Hinterachse von der weiteren elektrischen Maschine antreibbar ist, kann die Vorderachse durch entsprechende Regeleinrichtungen im Vorwärtsfahrtbetrieb schlupffrei betrieben werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Vorderachse so anzusteuern, dass diese besonders bodenschonend oder für einen geringen Wendekreis angesteuert wird. Vorzugsweise wird die Vorderachse bis zu einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit, beispielsweise 18 km/h, ausschließlich von der weiteren elektrischen Maschine angetrieben, da diese Fahrbereiche vorzugsweise abseits der Straße im Feld verwendet werden.Since the front axle can only be driven by the further electric machine without influencing the rotational speed of the rear axle, the front axle can be operated without slip by corresponding control devices in forward drive operation. However, there is also the possibility to control the front axle so that it is particularly gentle on the ground or driven for a small turning circle. Preferably, the front axle is driven up to a certain driving speed, for example 18 km / h, exclusively by the further electric machine, since these driving ranges are preferably used off the road in the field.

Die elektrische Maschine, welche direkt vom Verbrennungsmotor angetrieben ist, kann auch dazu verwendet werden, weitere elektrische Verbraucher, wie beispielsweise einen elektrisch betriebenen Anhänger, mit Energie zu versorgen. Es besteht auch die Möglichkeit, die elektrische Maschine und die weitere elektrische Maschine zur Energieversorgung von weiteren elektrischen Verbrauchern außerhalb des Fahrzeugs zu verwenden, wobei die weitere elektrische Maschine in diesem Zustand dann von der Vorderachse angetrieben wird.The electric machine, which is driven directly by the internal combustion engine, can also be used to power other electrical consumers, such as an electrically powered trailer. It is also possible to use the electric machine and the further electric machine for supplying power to other electrical consumers outside the vehicle, wherein the further electric machine is then driven by the front axle in this state.

Weitere Merkmale sind der Figurenbeschreibung zu entnehmen.Further features can be found in the description of the figures.

Es zeigen:

  • 1 einen Antriebsstrang ohne elektrische Speichereinrichtung und außerhalb der Abtriebsverzahnung angeordneter Zuschaltkupplung für die weitere elektrische Maschine
  • 2 einen Antriebsstrang nach 1 mit elektrischer Speichereinrichtung
  • 3 einen Antriebsstrang ohne elektrische Speichereinrichtung mit einer zwischen der Abtriebsverzahnung angeordneten Kupplung zum Zuschalten der weiteren elektrischen Maschine und
  • 4 einen Antriebsstrang nach 3 mit elektrischer Speichereinrichtung.
Show it:
  • 1 a drive train without electrical storage device and arranged outside of the driven toothing connection coupling for the further electric machine
  • 2 a drive train after 1 with electrical storage device
  • 3 a drive train without electrical storage device with a clutch disposed between the output gear coupling for connecting the further electric machine and
  • 4 a drive train after 3 with electrical storage device.

Figur 1:FIG. 1:

Die Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors 1 treibt den Eingang 2 des Antriebsstrangs an. Eine elektrische Maschine 3 ist wirkverbunden mit dem Eingang 2 und der Eingangswelle 4 des Getriebes 5. Somit kann die Eingangswelle 4 des Getriebes 5 vom Verbrennungsmotor 1 und/oder von der elektrischen Maschine 3 angetrieben werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass sowohl die Eingangswelle 4 des Getriebes 5 als auch die elektrische Maschine 3 vom Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird, wobei die elektrische Maschine 3 hierbei als Generator arbeitet. Das Getriebe 5 ist als hydrostatisch-mechanisches leistungsverzweigtes Getriebe ausgebildet und weist vier Fahrbereiche auf. Diese sind über die Fahrbereichskupplungen 6 schaltbar. Die Abtriebswelle 9 des Bereichsgetriebes 7 ist über die Kupplung 8 mit der Abtriebswelle 10 des Getriebes 5 verbindbar. Ist die Kupplung 8 im Öffnungssinne betätigt, so ist der Kraftfluss unterbrochen und der Verbrennungsmotor 1 ist nicht mehr mit der Abtriebswelle 10 wirkverbunden. ist die Kupplung 8 im Schließsinne betätigt, so kann Drehmoment vom Verbrennungsmotor 1 zur Abtriebswelle 10 geleitet werden. Der Antriebsstrang weist einen Ausgang 11 zum Verbinden mit der Hinterachse auf und der Antriebsstrang weist einen Ausgang 12 auf zum Verbinden mit einem Nebenabtrieb. Der Ausgang 12 kann über eine Kupplung 13 und ein mehrere Getriebestufen aufweisendes Nebenabtriebsgetriebe 14 den Nebenabtrieb antreiben. Die Abtriebswelle 10 steht über eine Kupplung 15 mit dem Ausgang 16 zum Antrieb einer Vorderachse in Wirkverbindung. Ist die Kupplung 15 im Schließsinne betätigt, so wird Drehmoment von der Abtriebswelle 10 auf den Ausgang 16 übertragen. Ist die Kupplung 15 im Öffnungssinne betätigt, so ist der Kraftfluss von der Ausgangswelle 10 zum Ausgang 16 unterbrochen. Die Vorderachse ist nicht dargestellt, kann aber analog der Hinterachse aufgebaut sein. Der Ausgang 16 ist über die Kupplung 18 mit der weiteren elektrischen Maschine 19 verbunden. Die Kupplung 8 steht über eine Stirnradstufe mit der Abtriebswelle 10 in Verbindung und die Abtriebswelle 10 steht über eine Stirnradstufe mit der Kupplung 15 in Verbindung. Die weitere elektrische Maschine 19 steht über eine Doppelstirnradstufe mit der Kupplung 18 in Wirkverbindung. Es besteht auch die Möglichkeit, die Doppelstirnradstufe als zweistufiges Planetengetriebe auszubilden. Ist die Kupplung im Schließsinne betätigt und die Kupplung 15 im Öffnungssinne betätigt, so besteht die Möglichkeit, dass die weitere elektrische Maschine 19 als Motor angesteuert wird und den Ausgang 16 mit Drehmoment versorgt. Hierfür erhält die weitere elektrische Maschine 19 die Energie von der elektrischen Maschine 3, welche vom Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird. Zwischen der elektrischen Maschine 3 und der weiteren elektrischen Maschine 19 ist ein Wechselstromregler 20 angeordnet. Treibt der Verbrennungsmotor 1 die elektrische Maschine 3 und die Eingangswelle 4 an und die Kupplung 8 ist im Schließsinne betätigt und die Kupplung 15 ist im Öffnungssinne betätigt, so wird ausschließlich die Hinterachse beziehungsweise die Räder der Hinterachse 17 angetrieben. Wird zusätzlich die Kupplung 15 im Schließsinne betätigt, die Kupplung 18 bleibt jedoch im Öffnungssinne betätigt, so treibt der Verbrennungsmotor 1 sowohl die Räder der Hinterachse 17 als auch über den Ausgang 16 die Vorderachse und deren Räder an. Die elektrische Maschine 3 kann hierbei als Generator beispielsweise für weitere elektrische Verbraucher verwendet werden. Bleibt die Kupplung 8 im Schließsinne betätigt und die Kupplung 15 wird im Öffnungssinne betätigt und die Kupplung 18 wird im Schließsinne betätigt und die elektrische Maschine 3 wird als Generator angesteuert und die weitere elektrische Maschine 19 erhält Energie von der elektrischen Maschine 3, so kann der Ausgang 16 und somit die Vorderachse ausschließlich von der elektrischen Maschine 19 angetrieben werden. Die Hinterachse beziehungsweise die Räder der Hinterachse 17 werden über das Getriebe 5 angetrieben. Somit besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Drehzahlen der Vorderachse und der Hinterachse anzusteuern, wodurch es möglich ist, entweder bodenschonend die Vorderachsdrehzahl einzustellen oder das Fahrzeug mit der maximal möglichen Traktion zu betreiben. Es besteht auch die Möglichkeit, einen besonders geringen Wendekreis anzusteuern.The output shaft of an internal combustion engine 1 drives the entrance 2 of the powertrain. An electric machine 3 is operatively connected to the entrance 2 and the input shaft 4 of the transmission 5 , Thus, the input shaft 4 of the transmission 5 from the combustion engine 1 and / or from the electric machine 3 are driven. However, there is also the possibility that both the input shaft 4 of the transmission 5 as well as the electric machine 3 from the combustion engine 1 is driven, the electric machine 3 here works as a generator. The gear 5 is designed as a hydrostatic-mechanical power split transmission and has four driving ranges. These are about the travel range clutches 6 switchable. The output shaft 9 of the range gearbox 7 is about the clutch 8th with the output shaft 10 of the transmission 5 connectable. Is the clutch 8th operated in the opening direction, so the power flow is interrupted and the internal combustion engine 1 is no longer with the output shaft 10 operatively connected. is the clutch 8th operated in the closing direction, so can torque from the engine 1 to the output shaft 10 be directed. The drive train has an output 11 to connect to the rear axle and the drive train has an output 12 to connect to a power take-off. The exit 12 can via a clutch 13 and a multiple transmission stages having PTO transmission 14 drive the power take-off. The output shaft 10 is about a clutch 15 with the exit 16 for driving a front axle in operative connection. Is the clutch 15 operated in the closing direction, so is torque from the output shaft 10 on the exit 16 transfer. Is the clutch 15 operated in the opening direction, so is the power flow from the output shaft 10 to the exit 16 interrupted. The front axle is not shown, but can be constructed analogously to the rear axle. The exit 16 is about the clutch 18 with the further electric machine 19 connected. The coupling 8th is via a spur gear with the output shaft 10 in connection and the output shaft 10 is via a spur gear with the clutch 15 in connection. The further electric machine 19 is via a Doppelstirnradstufe with the clutch 18 in active connection. It is also possible to design the Doppelstirnradstufe as a two-stage planetary gear. Is the clutch actuated in the closing direction and the clutch 15 operated in the opening direction, so there is the possibility that the further electric machine 19 is controlled as a motor and the output 16 supplied with torque. For this receives the other electric machine 19 the energy from the electric machine 3 that of the internal combustion engine 1 is driven. Between the electric machine 3 and the other electric machine 19 is an AC regulator 20 arranged. Drives the internal combustion engine 1 the electric machine 3 and the input shaft 4 on and the clutch 8th is operated in the closing direction and the clutch 15 is actuated in the opening direction, then only the rear axle or the wheels of the rear axle 17 driven. In addition, the clutch 15 operated in the closing direction, the clutch 18 but remains actuated in the opening direction, so drives the internal combustion engine 1 both the wheels of the rear axle 17 as well as over the exit 16 the front axle and its wheels. The electric machine 3 can be used here as a generator, for example, for other electrical consumers. Remains the clutch 8th operated in the closing direction and the clutch 15 is operated in the opening direction and the clutch 18 is operated in the closing direction and the electric machine 3 is controlled as a generator and the other electric machine 19 gets energy from the electric machine 3 so the output can be 16 and thus the front axle exclusively from the electric machine 19 are driven. The rear axle or the wheels of the rear axle 17 be over the gear 5 driven. Thus, it is possible to control different speeds of the front axle and the rear axle, whereby it is possible either ground-friendly to adjust the Vorderachsdrehzahl or operate the vehicle with the maximum possible traction. It is also possible to control a particularly low turning circle.

Befindet sich das Fahrzeug im Schub, so kann die elektrische Maschine 3 und/oder die weitere elektrische Maschine 19 als Generator verwendet werden, um zusätzliches Bremsmoment zu erzeugen. Hierbei ist die erzeugte elektrische Energie beispielsweise über einen elektrischen Verbraucher abzunehmen.If the vehicle is in the thrust, then the electric machine 3 and / or the further electric machine 19 used as a generator to generate additional braking torque. In this case, the generated electrical energy is to be removed, for example via an electrical load.

Steht der Verbrennungsmotor 1 still, so besteht die Möglichkeit, bei geöffneter Kupplung 8 sowohl die Hinterachse als auch die Vorderachse über die weitere elektrische Maschine 19 anzutreiben. Hierfür benötigt die weitere elektrische Maschine 19 elektrische Energie, welche beispielsweise von einem in der 2 gezeigten Akkumulator bereitgestellt werden kann. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, von einer anderen externen Spannungsversorgung diese Energie zu entnehmen.Is the internal combustion engine 1 still, so there is a possibility with the clutch open 8th Both the rear axle and the front axle on the other electric machine 19 drive. For this the further electrical machine is needed 19 electrical energy, which for example from a in the 2 shown accumulator can be provided. However, it is also possible to remove this energy from another external power supply.

Vorzugsweise wird die weitere elektrische Maschine 19 zum Antrieb der Vorderachse beziehungsweise der Vorderräder im Feld verwendet und oberhalb einer zuvor definierten Fahrgeschwindigkeit, beispielsweise 18 km/h, abgeschaltet. Oberhalb dieser Geschwindigkeit befindet sich das Fahrzeug normalerweise auf einer befestigten Straße und durch Öffnen der Kupplung 18 und Schließen der Kupplung 15 oder Öffnen der Kupplung 18 und Öffnen der Kupplung 15 wird das Fahrzeug mit einem guten Wirkungsgrad bei hohen Fahrgeschwindigkeiten bewegt. Hierbei kann das Fahrzeug entweder mit Allrad oder auch nur mit der angetriebenen Hinterachse angetrieben werden.Preferably, the further electric machine 19 used to drive the front axle or the front wheels in the field and switched off above a previously defined driving speed, for example, 18 km / h. Above this speed, the vehicle is normally on a paved road and by opening the clutch 18 and closing the clutch 15 or opening the clutch 18 and opening the clutch 15 the vehicle is moved with good efficiency at high speeds. Here, the vehicle can be driven either with all-wheel or even with the driven rear axle.

Die Kupplung 18 und die zwischen der Kupplung 18 und der weiteren elektrischen Maschine 19 angeordnete Stirnradstufe ist außerhalb der Stirnradstufe zwischen der Kupplung 8 und der Abtriebswelle 10 und der Kupplung 15 und der Abtriebswelle 10 vorhandenen Stirnradstufe angeordnet.The coupling 18 and the between the clutch 18 and the other electric machine 19 arranged spur gear is outside the spur gear between the clutch 8th and the output shaft 10 and the clutch 15 and the output shaft 10 existing spur gear arranged.

Das Getriebe 5 benötigt keinen Rückwärtsgang, da mittels der weiteren elektrischen Maschine 19 bei geöffneter Kupplung 8 und geschlossener Kupplung 18 das Fahrzeug in Rückwärtsfahrtrichtung von der weiteren elektrischen Maschine 19 antreibbar ist. Hierbei kann die Energie beispielsweise vom Verbrennungsmotor 1 stammen, welcher die elektrische Maschine 3 antreibt.The gear 5 does not need a reverse gear, because by means of the further electric machine 19 with the clutch open 8th and closed clutch 18 the vehicle in the reverse direction of the other electric machine 19 is drivable. Here, the energy, for example, from the internal combustion engine 1 which is the electric machine 3 drives.

Figur 2:FIG. 2:

Die 2 unterscheidet sich von der 1 ausschließlich dadurch, dass zusätzlich eine elektrische Speichereinrichtung 21, beispielsweise ein Akkumulator, angeordnet ist. Um diesen Akkumulator mit Energie zu versorgen oder Energie zu entnehmen, ist ein Gleichstrom-Wechselstrom-Umrichter vorgeschaltet. Zusätzlich zu den Funktionen des Antriebsstrangs von 1 besteht die Möglichkeit, die elektrische Maschine 3 und die weitere elektrische Maschine 19 zusätzlich mit Energie aus der elektrischen Speichereinrichtung 21 zu versorgen. Somit besteht die Möglichkeit, entweder im Fahrbetrieb weitere zusätzliche Leistung außer der Leistung des Verbrennungsmotors 1 zur Hinterachse über die elektrische Maschine 3 oder zur Vorderachse über die weitere elektrische Maschine 19 bereitzustellen. Es besteht auch die Möglichkeit, im Bremsbetrieb Leistung von der weiteren elektrischen Maschine 19 und/oder der elektrischen Maschine 3 in die elektrische Speichereinrichtung 21 zurückzuspeichern. Auch die sogenannte Boostfunktion am Nebenabtrieb ist möglich. Hierbei entnimmt die elektrische Maschine 3 Leistung aus der elektrischen Speichereinrichtung 21 und gibt diese zusätzlich zur Leistung des Verbrennungsmotors auf den Ausgang 12. Wird nun die Kupplung 13 geschlossen, so steht am Nebenabtrieb eine erhöhte Leistung an. Dies wird auch als Boost benannt. Durch Verwendung der elektrischen Speichereinrichtung 21 besteht die Möglichkeit, den Antriebsstrang auch bei stillstehendem Verbrennungsmotor 1 zu betreiben. Durch Öffnen der Kupplung 8 kann je nachdem, ob die Kupplung 15 im Schließ- oder Öffnungssinne betätigt ist, nur die Vorderachse angetrieben sein oder die Vorderachse und die Hinterachse angetrieben werden.The 2 is different from the 1 exclusively in that in addition an electrical storage device 21 , For example, an accumulator is arranged. To supply this battery with energy or remove energy, a DC-AC inverter is connected upstream. In addition to the powertrain functions of 1 there is the possibility of the electric machine 3 and the other electric machine 19 additionally with energy from the electrical storage device 21 to supply. Thus, it is possible, either while driving additional additional power except the performance of the engine 1 to the rear axle via the electric machine 3 or to the front axle via the further electric machine 19 provide. It is also possible, in braking mode, power from the other electric machine 19 and / or the electric machine 3 in the electrical storage device 21 as to restore. Also, the so-called boost function on the power take-off is possible. This takes the electric machine 3 Power from the electrical storage device 21 and gives these in addition to the performance of the internal combustion engine on the output 12 , Now the clutch 13 closed, so is at the power take-off increased power. This is also known as boost. By using the electric storage device 21 is the Possibility of the powertrain even with a stationary internal combustion engine 1 to operate. By opening the clutch 8th may depend on the clutch 15 is operated in the closing or opening sense, only the front axle to be driven or the front axle and the rear axle to be driven.

Figur 3:FIG. 3:

Die 3 unterscheidet sich von der 1 dadurch, dass die Kupplung 18, mit welcher die weitere elektrische Maschine 19 mit dem Ausgang 16 verbindbar oder trennbar ist, zwischen dem Ausgang 16 und der Kupplung 15 angeordnet ist, wohingegen in der 1 die Kupplung 15 zwischen dem Ausgang 16 und der Kupplung 18 angeordnet ist. Die weiteren Funktionen unterscheiden sich nicht von den Funktionen der 1.The 3 is different from the 1 in that the clutch 18 with which the further electric machine 19 with the exit 16 connectable or separable, between the output 16 and the clutch 15 is arranged, whereas in the 1 the coupling 15 between the exit 16 and the clutch 18 is arranged. The other functions do not differ from the functions of the 1 ,

Figur 4:FIG. 4:

4 weist zusätzlich zur 3 die elektrische Speichereinrichtung 21 und den Gleichstrom-Wechselumrichter auf. Die Funktionen unterscheiden sich nicht von den Funktionen der 2. 4 In addition to 3 the electrical storage device 21 and the DC AC drive. The functions do not differ from the functions of the 2 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Verbrennungsmotorinternal combustion engine
22
Eingangentrance
33
elektrische Maschineelectric machine
44
Eingangswelleinput shaft
55
Getriebetransmission
66
FahrbereichskupplungenDriving range clutches
77
Bereichsgetrieberange transmission
88th
Kupplungclutch
99
Abtriebswelleoutput shaft
1010
Abtriebswelleoutput shaft
1111
Ausgangoutput
1212
Ausgangoutput
1313
Kupplungclutch
1414
NebenabtriebsgetriebePTO gear
1515
Kupplungclutch
1616
Ausgangoutput
1717
Räder der HinterachseWheels of the rear axle
1818
Kupplungclutch
1919
weitere elektrische Maschineanother electric machine
2020
WechselstromreglerAC regulator
2121
elektrische Speichereinrichtungelectrical storage device

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102012216277 A1 [0003]DE 102012216277 A1 [0003]

Claims (11)

Antriebsstrang mit einem Eingang (2) zum Verbinden mit einer Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors (1) und einem Ausgang (11) zum Verbinden mit einer Hinterachse und einem Ausgang (16) zum Verbinden mit einer Vorderachse und mit einem Ausgang (12) zum Verbinden mit einem Nebenabtrieb, wobei über den Eingang (2) eine elektrische Maschine (3) und eine Eingangswelle (4) eines Getriebes (5) antreibbar ist, wobei eine Abtriebswelle (10) des Getriebes (5) mit dem Ausgang (11) zum Verbinden mit der Hinterachse verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (10) des Getriebes (5) mit dem Ausgang (16) zum Verbinden mit der Vorderachse in Verbindung steht, wobei zwischen der Vorderachse und der Abtriebswelle (10) des Getriebes (5) eine Kupplung (15) angeordnet ist und eine weitere elektrische Maschine (19) den Ausgang (16) zum Verbinden der Vorderachse antreibt, wobei die weitere elektrische Maschine (19) und die elektrische Maschine (3) elektrisch miteinander verbunden sind.A powertrain having an input (2) for connecting to an output shaft of an internal combustion engine (1) and an output (11) for connection to a rear axle and an output (16) for connection to a front axle and an output (12) for connection to one Power take-off, wherein via the input (2) an electric machine (3) and an input shaft (4) of a transmission (5) can be driven, wherein an output shaft (10) of the transmission (5) with the output (11) for connecting to the Rear axle is connected, characterized in that the output shaft (10) of the transmission (5) with the output (16) for connection to the front axle is in communication, wherein between the front axle and the output shaft (10) of the transmission (5) has a clutch (15) is arranged and a further electric machine (19) drives the output (16) for connecting the front axle, wherein the further electric machine (19) and the electric machine (3) are electrically connected together. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) ein hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe ist.Drive train after Claim 1 , characterized in that the transmission (5) is a hydrostatic-mechanical power split transmission. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) die elektrische Maschine (3) und die Eingangswelle (4) des Getriebes permanent drehverbunden sind.Drive train after Claim 1 , characterized in that the internal combustion engine (1), the electric machine (3) and the input shaft (4) of the transmission are permanently rotatably connected. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Getriebe (5) eine Kupplung (8) angeordnet ist, mittels welcher der Kraftfluss von der Eingangswelle (4) des Getriebes (5) zur Ausgangswelle (10) des Getriebes (5) unterbrochen werden kann, wodurch der Ausgang (11) zum Verbinden mit der Hinterachse und der Ausgang (16) zum Verbinden mit der Vorderachse allein von der weiteren elektrischen Maschine (19) antreibbar ist.Drive train after Claim 1 , characterized in that in the transmission (5) a clutch (8) is arranged, by means of which the power flow from the input shaft (4) of the transmission (5) to the output shaft (10) of the transmission (5) can be interrupted, whereby the output (11) for connection to the rear axle and the output (16) for connection to the front axle alone from the further electric machine (19) is drivable. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (16) zum Verbinden mit der Vorderachse allein von der weiteren elektrischen Maschine (19) antreibbar ist und der Ausgang (11) zum Verbinden mit der Hinterachse von dem Verbrennungsmotor (1) antreibbar ist, indem eine Kupplung (18) zwischen der Ausgangswelle (10) des Getriebes (5) und der weiteren elektrischen Maschine (19) im Öffnungssinne betätigt ist.Drive train after Claim 1 characterized in that the output (16) for connection to the front axle is drivable solely by the further electrical machine (19) and the output (11) for connection to the rear axle of the internal combustion engine (1) is drivable by a clutch ( 18) between the output shaft (10) of the transmission (5) and the further electric machine (19) is actuated in the opening direction. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (12) zum Verbinden mit dem Nebenabtrieb gleichzeitig vom Verbrennungsmotor (1) und von der elektrischen Maschine (3) antreibbar ist.Drive train after Claim 1 , characterized in that the output (12) for connection to the power take-off simultaneously from the internal combustion engine (1) and from the electric machine (3) is drivable. Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung (8) im Getriebe (5) im Öffnungssinne betätigt ist, während der Ausgang (12) zum Verbinden mit dem Nebenabtrieb vom Verbrennungsmotor (1) und der elektrischen Maschine (3) angetrieben wird, wodurch der Nebenabtrieb bei stillstehendem Fahrzeug antreibbar ist.Drive train after Claim 6 , characterized in that a clutch (8) in the transmission (5) is actuated in the opening direction, while the output (12) for connection to the power take-off of the internal combustion engine (1) and the electric machine (3) is driven, whereby the power take-off at stationary vehicle is drivable. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) und die weitere elektrische Maschine (19) über einen Wechselstromregler (20) verbunden sind.Drive train after Claim 1 , characterized in that the electrical machine (3) and the further electric machine (19) via an AC regulator (20) are connected. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) und die weitere elektrische Maschine (19) über einen Wechselstrom-Gleichstrom-Umrichter mit einer elektrischen Speichereinrichtung (21) verbunden sind.Drive train after Claim 1 , characterized in that the electrical machine (3) and the further electric machine (19) via an AC-DC converter with an electrical storage device (21) are connected. Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere elektrische Maschine (19) die Vorderachse antreibt, während der Verbrennungsmotor (1) über das Getriebe (5) die Hinterachse antreibt und die Drehzahl der Räder der Vorderachse sich von der Drehzahl der Räder der Hinterachse (17) unterscheiden.Method for operating a drive train after Claim 1 , characterized in that the further electric machine (19) drives the front axle, while the internal combustion engine (1) via the transmission (5) drives the rear axle and the speed of the wheels of the front axle differ from the speed of the wheels of the rear axle (17) , Verfahren zum Betrieb eines Antriebsstrangs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderachse und die Hinterachse allein von der weiteren elektrischen Maschine (19) angetrieben wird, während der Verbrennungsmotor (1) stillsteht, wobei eine Kupplung (8) im Getriebe (5) den Kraftfluss vom Verbrennungsmotor (1) zur Hinterachse unterbricht.Method for operating a drive train after Claim 1 , characterized in that the front axle and the rear axle alone by the further electric machine (19) is driven, while the internal combustion engine (1) is stationary, wherein a clutch (8) in the transmission (5) the power flow from the internal combustion engine (1) to the rear axle interrupts.
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