DE19934936B4 - powertrain - Google Patents

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Abstract

Antriebsstrang (1) für Kraftfahrzeuge, umfassend ein Antriebselement (2) mit einer Antriebswelle, ein Abtriebselement (5) mit einer Eingangswelle sowie zumindest einer mit dem Antriebsstrang (1) in Wirkverbindung stehenden elektrischen Maschine (4) mit Rotor (10) und Stator (12) und zumindest einer im Kraftfluß zwischen dem Antriebselement (2) und der Eingangswelle zum An- und Abkoppeln von Antriebselement (2) und Abtriebselement (5) vorgesehenen Kupplung (13, 14), dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung zwischen Antriebselement (2) und elektrischer Maschine (4) in der Art elastisch ausgestaltet ist, dass eine Abzweigung (9) des Kraftflußes von einer Abtriebswelle (8) des Antriebselementes (2) auf den Rotor (10) der elektrischen Maschine (4) erfolgt, wobei zwischen der Abzweigung (9) und dem Rotor (10) eine elastische Verbindung (11) vorgesehen ist, die als Dämpfungseinrichtung dient, so dass eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, die die Funktion eines Tilgers oder Fliehkraftpendels ausübt.Drive train (1) for motor vehicles, comprising a drive element (2) with a drive shaft, an output element (5) with an input shaft and at least one electrical machine (4) with rotor (10) and stator (which is operatively connected to the drive train (1)) 12) and at least one coupling (13, 14) provided in the power flow between the drive element (2) and the input shaft for coupling and uncoupling of drive element (2) and output element (5), characterized in that the operative connection between drive element (2) and electrical machine (4) is designed elastically in such a way that a branch (9) of the power flow from an output shaft (8) of the drive element (2) to the rotor (10) of the electrical machine (4) takes place, with between the branch (9) and the rotor (10) an elastic connection (11) is provided, which serves as a damping device, so that a damping device is provided that has the function of a damper or centrifugal force commuting.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a drive train according to the preamble of claim 1.

Derartige Einrichtungen sind als Hybridantriebe mit einem Elektromotor und einem Verbrennungsmotor aus der DE 32 30 121 A1 oder als Verbrennungsmotoren mit Startergenerator aus der DE 41 12 215 C1 bekannt. Auch werden derartige Einrichtungen in der DE 195 32 129 A1 zum Kompensieren von Drehungleichförmigkeiten mittels eines elektrischen Aggregats vorgeschlagen.Such devices are as hybrid drives with an electric motor and an internal combustion engine from the DE 32 30 121 A1 or as internal combustion engines with starter generator from the DE 41 12 215 C1 known. Also, such facilities in the DE 195 32 129 A1 proposed for compensating rotational irregularities by means of an electrical aggregate.

Die Anordnung der elektrischen Maschine erfolgt je nach Anforderung entweder koaxial um die Rotationsachse der Brennkraftmaschine wie beispielsweise aus der DE 33 35 923 A1 bekannt.The arrangement of the electric machine is carried out depending on the requirements either coaxially about the axis of rotation of the internal combustion engine such as from DE 33 35 923 A1 known.

Um während des Startvorgangs das begrenzte Drehmoment der elektrischen Maschine besser nutzen zu können, wird in der Regel die Wirkverbindung, die ein Riementrieb, eine Reibradanordnung, ein Zahnradpaar oder ähnliches sein kann, so übersetzt, daß die elektrische Maschine schneller dreht als das Antriebselement beispielsweise eine Brennkraftmaschine. Sobald die Brennkraftmaschine in Betrieb ist und die elektrische Maschine als Stromgenerator betrieben wird, ist es vorteilhaft, die elektrische Maschine zur Verbesserung ihres Wirkungsgrades bei einer kleineren Übersetzung zu betreiben, was den Einsatz eines Getriebes erforderlich macht.In order to make better use of the limited torque of the electric machine during the starting process, the operative connection, which may be a belt drive, a friction wheel arrangement, a gear pair or the like, is usually translated so that the electric machine rotates faster than the drive element, for example one internal combustion engine. Once the internal combustion engine is in operation and the electric machine is operated as a power generator, it is advantageous to operate the electric machine to improve its efficiency at a smaller ratio, which makes the use of a transmission required.

Hierzu wird in der DE 41 12 215 C1 eine Anordnung mit einem Planetengetriebe vorgeschlagen, wobei die Übersetzung von außen durch eine von einem zusätzlich benötigten Einspurmotor geschaltete Kupplung angesteuert wird, wodurch Gewicht und Produktionskosten in die Höhe getrieben werden. Außerdem muß das Hohlrad des Getriebes axial verschiebbar ausgestaltet sein, wodurch weitere bauliche Maßnahmen am Gehäuse und kostspielige Längsverzahnungen zur drehfesten Lagerung des Hohlrads nötig werden.This is in the DE 41 12 215 C1 proposed an arrangement with a planetary gear, wherein the translation is controlled from the outside by a switched by an additional required single track motor clutch, whereby weight and production costs are driven up. In addition, the ring gear of the transmission must be designed to be axially displaceable, whereby further structural measures on the housing and costly splines for rotationally fixed mounting of the ring gear are needed.

Bei erschwerten Starbedingungen beispielsweise bei niedrigen Temperaturen und kalter Brennkraftmaschine ist die elektrische Maschine häufig trotz eines schaltbaren Getriebes überlastet oder muß wegen diesen selten vorkommenden Einsatzbedingungen entsprechend dimensioniert werden, so daß erhöhte Kosten die Folge sind. Eine Lösung ist die Verwendung von zwei Kupplungen zwischen Brennkraftmaschine und elektrischer Maschine sowie zwischen Getriebe und elektrischer Maschine, so daß die Maschine bei Abkoppelung von Getriebe und Brennkraftmaschine zuerst hochgedreht werden und mit der Rotormasse in Verbindung mit einer optionalen, zusätzlich vorgesehenen Schwungmasse einen Drehimpuls aufbauen kann, durch den bei Schließen der brennkraftmaschinenseitigen Kupplung die Brennkraftmaschine mit einer elektrischen Maschine kleinerer Leistung gestartet werden kann, wobei auch hier die zusätzlichen Bauelemente – zumindest eine zweite und deren Ansteuerungsmittel – die Herstellkosten erhöhen.In difficult staring conditions, for example, at low temperatures and cold internal combustion engine, the electric machine is often overloaded despite a switchable transmission or must be dimensioned accordingly because of these seldom occurring conditions of use, so that increased costs are the result. One solution is the use of two clutches between the engine and electric machine and between the gearbox and the electric machine, so that the machine can first be turned up when decoupled from gearbox and engine and can build up an angular momentum with the rotor mass in conjunction with an optional, additionally provided flywheel in which the internal combustion engine can be started with an electric machine of lower power by closing the engine-side clutch, wherein here also the additional components - at least a second and the driving means - increase the production costs.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit von in Wirkzusammenhang mit einer Brennkraftmaschine stehenden elektrischen Maschinen ist die in der DE 195 32 129 A1 beschriebene Methode der Drehschwingungsdämpfung von Brennkraftmaschinen mittels einer koaxial um die Rotationsachse der Brennkraftmaschine angeordneten elektrischen Maschine, wobei die elektrische Maschine ein sich schnell änderndes Gegenmoment zu den auftretenden Drehschwingungen erzeugt, wodurch die elektrische Maschine phasenabhängig beschleunigt oder verzögert wird, das heißt elektrische Energie gewinnt oder liefert. Bei der vorgeschlagenen Anordnung ist die auf diese Weise zwischen der elektrischen Maschine und einem elektrischen Speichermedium hin und her zu transportierende Energiemenge so groß, daß sich die Blindleistung bei den gängigen Brennkraftmaschinentypen enorm steigert und gegenüber der Leistung der Brennkraftmaschine nicht mehr vernachlässigbar ist.Another application of standing in operative connection with an internal combustion engine electric machines is in the DE 195 32 129 A1 described method of torsional vibration damping of internal combustion engines by means of a coaxially disposed about the axis of rotation of the internal combustion engine electric machine, wherein the electric machine generates a rapidly changing counter-torque to the torsional vibrations occurring, whereby the electric machine is phase-dependent accelerated or decelerated, that is electrical energy gains or supplies , In the proposed arrangement, the amount of energy to be transported back and forth between the electric machine and an electrical storage medium in this way is so great that the reactive power in the common types of internal combustion engine increases enormously and is no longer negligible compared to the performance of the internal combustion engine.

Weiterhin werden Antriebsstränge der Eingangs genannten Art bevorzugt als Schwung-Nutz-Systeme vorgesehen, bei denen die elektrische Maschine im Kraftfluß zwischen einem Fahrzeuggetriebe und dem Antriebselement untergebracht ist, wobei zwei Kupplungen die elektrische Maschine zum einen von dem Fahrzeuggetriebe und zum anderen vom Antriebselement abkoppelbar machen, so daß ein freies Drehen des Rotors der elektrischen Maschine entweder zum Gewinnen elektrischer Energie oder zum Beibehalten des Drehimpulses für einen sogenannten Impulsstart, bei dem die Brennkraftmaschine nach Schließen der entsprechenden Kupplung durch den am Rotor der elektrischen Maschine anliegenden Drehimpuls angeworfen wird, möglich ist. Die Ansteuerung der Kupplung erfolgt nach dem Stand der Technik vorwiegend über Ausrücksysteme, die getrennt voneinander angesteuert werden müssen oder nicht unabhängig voneinander sind. So ist es beispielsweise möglich, über einen Doppelausrücker beide Kupplungen gleichzeitig zu öffnen und zu schließen, für den Fall einer stehenden elektrischen Maschine muß jedoch die Kupplung zur Brennkraftmaschine geschlossen und die Kupplung zum Getriebe geöffnet sein, wenn nicht in der Neutral-Stellung des Getriebes gestartet werden soll. Daher ist eine einfache Anwendung eines Doppelausrückers nicht vorteilhaft. Andere Lösungen schlagen ein elektronisches Management der beiden Kupplungen in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs vor und unter Zuhilfenahme von mehreren Sensoren unter anderen zur Detektion der Motordrehzahl und zur Drehzahl der elektrischen Maschine. Derartige Lösungsansätze zeichnen sich durch eine Vielzahl von Elementen aus, die diese Anordnungen entsprechend verteuern.Furthermore, drive trains of the aforementioned type are preferably provided as flywheel systems, in which the electric machine is accommodated in the power flow between a vehicle transmission and the drive element, wherein two clutches make the electric machine on the one hand by the vehicle transmission and on the other by the drive element decoupled so that a free rotation of the rotor of the electric machine either for gaining electrical energy or for maintaining the angular momentum for a so-called pulse start, in which the internal combustion engine is started after closing the corresponding clutch by the voltage applied to the rotor of the electric machine angular momentum, is possible. The control of the coupling takes place according to the prior art mainly on release systems that need to be controlled separately or not independent of each other. For example, it is possible to simultaneously open and close both clutches via a double release, but in the case of a stationary electric machine, the clutch to the engine must be closed and the clutch opened to the transmission, if not in the neutral position of the transmission should be started. Therefore, a simple application of a double release is not advantageous. Other solutions propose an electronic management of the two clutches depending on the operating condition of the motor vehicle and with the aid of a plurality of sensors among others for detecting the engine speed and the rotational speed of the electric machine. Such approaches are characterized by a variety of elements that make these arrangements more expensive.

Aufgabe der Erfindung ist daher bei einem Antriebsstrang der Eingangs genannten Art das Schwingungsverhalten durch Verbesserung der Dämpfung zu verbessern. Mit den in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Ausführungsbeispielen soll zudem erreicht werden, dass die Wirkverbindung zwischen elektrischer Maschine und dem Antriebselement kostengünstiger und einfacher vorgesehen ist sowie der Wirkungsgrad bei einer Dämpfung von Drehschwingungen unter Zuhilfenahme der elektrischen Maschine verbessert wird. Weiterhin soll durch verbesserte Kaltstartmethoden die elektrische Maschine kleiner dimensioniert werden können und damit kostengünstiger werden und weniger Bauraum beanspruchen sowie besser und effektiver mit geringen Mitteln von Antriebs- und Abtriebselement trennbar sein.The object of the invention is therefore in a drive train of the type mentioned to improve the vibration behavior by improving the damping. With the embodiments specified in the dependent claims should also be achieved that the operative connection between the electric machine and the drive element is provided cheaper and easier and the efficiency is improved at a damping of torsional vibrations with the aid of the electric machine. Furthermore, by improved cold start methods, the electric machine should be able to be made smaller and thus cheaper and take less space and better and more effectively with little resources of drive and driven element separable.

Die Aufgabe wird gelöst, durch einen Antriebsstrang, mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.The object is achieved by a drive train, with the features of claim 1.

Der erfinderische Gedanken sieht eine elastische Wirkverbindung zwischen elektrischer Maschine und Antriebselement vor, wobei es vorteilhaft sein kann, wenn beide Aggregate nicht auf einer Welle sondern auf getrennten Wellen, die vorteilhafterweise parallel zueinander sind, angeordnet sind.The inventive idea provides an elastic operative connection between the electric machine and the drive element, it being advantageous if both units are not arranged on a shaft but on separate shafts, which are advantageously parallel to one another.

Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel kann eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen werden, die die Funktion eines Tilgers oder Fliehkraftpendels ausübt. Der Rotor, der zur Optimierung der Funktion zusätzlich Schwungmasseelemente aufweisen kann, dient als rotierende Masse mit einem Trägheitsmoment, die in elastischer Wirkverbindung mit dem Antriebselement, das ebenfalls mit einer Schwungmasse um die Abtriebswelle ausgestattet sein kann, steht. Als elastisches Element zwischen der elektrischen Maschine und dem Antriebselement ist zumindest ein in Umfangsrichtung wirkender Kraftspeicher vorgesehen. Zusätzlich können im Kraftfluß weitere Mittel zur Dämpfung beispielsweise ein Torsionsschwingungsdämpfer vorgesehen sein. In eingeschwungenem Zustand und bei vernachlässigter Übersetzung entlang der Wirkverbindung dreht dabei der Rotor mit derselben Frequenz wie das Antriebselement. Wirken auf die Abtriebswelle Drehschwingungen, die von Drehungleichförmigkeiten des Antriebselements herrühren, so resultiert daraus eine Relativverdrehung des Rotors entgegen der Kraftspeicher. Bei genügender Steifigkeit der Kraftspeicher wird die Drehschwingung mechanisch von den Kraftspeichern gedämpft.In such an embodiment, a damper may be provided which performs the function of a damper or centrifugal pendulum. The rotor, which may additionally comprise flywheel elements for optimizing the function, serves as a rotating mass with an inertia moment which is in elastic operative connection with the drive element, which may likewise be equipped with a flywheel around the output shaft. As an elastic element between the electric machine and the drive element, at least one force accumulator acting in the circumferential direction is provided. In addition, further means for damping, for example, a torsional vibration damper may be provided in the power flow. In a steady state and neglected translation along the active connection rotates the rotor at the same frequency as the drive element. Acting on the output shaft torsional vibrations resulting from rotational irregularities of the drive element, so it results in a relative rotation of the rotor against the energy storage. With sufficient rigidity of the energy storage, the torsional vibration is mechanically damped by the energy storage.

Eine weitere Möglichkeit der Dämpfung besteht in der Dämpfung von Drehschwingungen durch Erzeugen eines Gegenmomentes in der elektrischen Maschine, indem Drehmomentbeiträge von Schwingungsamplituden in Umlaufsrichtung durch ein elektrisches Gegenmoment am Rotor abgebremst und zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt werden und Drehmomentbeiträge von Schwingungsamplituden entgegen der Umlaufrichtung durch ein elektrisches Moment beschleunigt werden, wozu von der elektrischen Maschine Energie beigesteuert werden muß. Die elektrischen Momente werden durch die zu den Drehschwingungen komplementäre Erzeugung elektromagnetischer Felder zwischen Rotor und Stator bewirkt und können als „elektrische Feder” mit einer von der Intensität der angelegten magnetischen Felder abhängigen Steifigkeit betrachtet werden. Die elektrische Maschine kann hierzu nach dem Synchron- oder Asynchronprinzip arbeiten.Another possibility of damping consists in the damping of torsional vibrations by generating a counter-torque in the electric machine by braking torque contributions of vibration amplitudes in the circumferential direction by an electrical counter-torque on the rotor and used to generate electrical energy and torque contributions of vibration amplitudes counter to the direction of rotation by a be accelerated electrical moment, which must be contributed by the electrical machine energy. The electrical moments are caused by the generation of electromagnetic fields between rotor and stator complementary to the torsional vibrations and can be considered as an "electric spring" with a stiffness dependent on the intensity of the applied magnetic fields. For this purpose, the electric machine can operate according to the synchronous or asynchronous principle.

Besonders vorteilhaft ist die Wahl der Steifigkeiten der mechanischen und elektrischen Dämpfungseinrichtung, daß der Wirkungsgrad der elektrischen Dämpfung, der durch die Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie und umgekehrt sowie durch die zwischenzeitliche Speicherung der elektrischen Energie definiert ist, minimiert wird. Der erfinderische Gedanke sieht dazu vor, die Drehschwingungen mit großer Amplitude und/oder kleiner und/oder mittlerer Frequenz durch entsprechende Wahl des mechanischen Kraftspeichers, beispielsweise über den Umfang verteilte Spiralfedern, der hierzu in Zug- oder Druckrichtung mit dem anliegenden Schwingungsmoment druck- und/oder zugbelastet sein kann, mechanisch zu dämpfen und Drehschwingungen mit kleiner Amplitude und/oder hoher und/oder sehr kleiner Frequenz mit der elektrischen Maschine zu dämpfen. Als grober Anhaltspunkt können Drehschwingungen sehr kleiner Frequenz bei Drehzahlen der Antriebseinheit von kleiner 1100 U/min, kleine Frequenzen zwischen 1000 und 1500 U/min, mittlere Frequenzen bei 1500 bis 2500 U/min und hohe Frequenzen bei Drehzahlen über 2500 U/min auftreten.Particularly advantageous is the choice of stiffness of the mechanical and electrical damping device that the efficiency of the electrical damping, which is defined by the conversion of mechanical energy into electrical energy and vice versa and by the interim storage of electrical energy is minimized. The inventive concept provides for the torsional vibrations with high amplitude and / or small and / or medium frequency by appropriate choice of the mechanical force accumulator, for example distributed over the circumference coil springs, the pressure in the direction of pressure or pressure with the applied vibration moment and / / or tensile load may be mechanically damped and dampen torsional vibrations of small amplitude and / or high and / or very low frequency with the electric machine. As a rough guide, torsional vibrations of very small frequency can occur at rotational speeds of the drive unit of less than 1100 rpm, small frequencies between 1000 and 1500 rpm, average frequencies at 1500 to 2500 rpm and high frequencies at speeds above 2500 rpm.

Die typische Vorgehensweise zur Optimierung des Wirkungsgrads der mechanischen und elektrischen Federraten wird an einem für den erfinderischen Gedanken nicht einschränkend wirkenden Ausführungsbeispiel erläutert:
bei einem Vierzylindermotor und einem Trägheitsmoment des Rotors JT = 0,125 kg m2 werden beispielsweise bei Drehzahlen n = 2000 U/min, entsprechend 67 Hz, Drehungleichförmigkeiten als Hauptresonanz mit der Frequenz fHauptresonanz im Antriebsstrang mit einem mechanischen Dämpfungssystem nach der Formel Cmech = 4π2 feig 2 JT bedämpft, wobei Cmech für die mechanische Federrate steht und für die Hauptresonanz feig ≈ fHauptresonanz oder feig ≤ fHauptresonanz gilt.The typical procedure for optimizing the efficiency of the mechanical and electrical spring rates is explained on a non-limiting embodiment of the inventive concept:
in a four-cylinder engine and an inertia of the rotor J T = 0.125 kg m 2 are for example at speeds n = 2000 rev / min, corresponding to 67 Hz, rotational irregularities as the main resonance with the frequency f main resonance in the drive train with a mechanical damping system according to the formula C mech = 4π 2 f eig 2 J T damped, where C mech stands for the mechanical spring rate and for the main resonance f eig ≈ f main resonance or f eig ≤ f main resonance applies.

Daraus ergibt sich für die vorgegebenen Zahlen eine mechanische Federrate von ca. 400Nm/°.This results in a mechanical spring rate of about 400Nm / ° for the given numbers.

Vorteilhafterweise können zusätzliche Resonanzstellen einbezogen werden, wenn die Steifigkeit der mechanischen Feder niedriger gewählt wird, beispielsweise für das beschriebene Ausführungsbeispiel cmech < 250 Nm/°.Advantageously, additional resonance points can be included if the stiffness of the mechanical spring is chosen to be lower, for example, for the described embodiment c mech <250 Nm / °.

Durch die Verwendung des mechanischen Dämpfungssystems wird im Frequenzbereich der Hauptresonanz eine sehr gute Dämpfung erreicht. Die drehzahlabhängige Kurve der Drehungleichförmigkeiten ist nun um die Hauptresonanzstelle in zwei Teile geteilt, bildet also eine Resonanzkurve zweiter Ordnung mit verglichen mit den Amplituden der Hauptresonanzstelle in der Regel kleineren Schwingungsamplituden. Diese Drehschwingungen werden durch das elektrische Dämpfungssystem bedämpft. Die elektrische Federrate wird so gewählt, daß der als Tilger dienende Rotor mit der Drehzahl der Antriebseinheit umläuft und eine Abstimmung der elektrischen Federrate auf die zu tilgende Ordnung nord, nämlich die der Motorordnung (für einen Vierzylindermotor ist nord = 2) abgestimmt ist. Diese Abstimmung erfolgt nach der Formel Celectrisch = 4π2 fe–m 2 JT – Cmech mitBy using the mechanical damping system, a very good damping is achieved in the frequency range of the main resonance. The speed-dependent curve of the rotational irregularities is now divided into two parts around the main resonance point, thus forming a second-order resonance curve with, as a rule, smaller oscillation amplitudes compared with the amplitudes of the main resonance point. These torsional vibrations are damped by the electric damping system. The electric spring rate is chosen so that the serving as a damper rotor rotates with the speed of the drive unit and a vote of the electrical spring rate on the order to be eliminated n ord , namely the engine order (for a four-cylinder engine n ord = 2) is tuned. This vote is based on the formula C electrisch = 4π 2 f e-m 2 J T - C mech With

Figure 00100001
Figure 00100001

Wenn Schwingungen im Bereich von 1000 U/min bis 3000 U/min mit der Hilfe der elektrischen Feder getilgt werden sollen, ergibt sich daraus ein Bereich für die elektrische ”Federrate” von ca. –300 Nm/° <Celektrisch< 500 Nm/°, wobei diese Federrate auf das oben genannte Ausführungsbeispiel ohne Übersetzung zwischen Antriebswelle des Antriebselements und der Rotationsachse der elektrischen Maschine bezogen ist. Ist eine Übersetzung zwischen den beiden Bauteilen vorgesehen, so ändern sich die Werte sowohl für die Trägheit, als auch für die Federrate entsprechend dieser Übersetzung.If vibrations in the range of 1000 rpm to 3000 rpm are to be eradicated with the help of the electric spring, this results in a range for the electrical "spring rate" of approximately -300 Nm / ° <C electric <500 Nm / °, wherein this spring rate is related to the above embodiment without translation between the drive shaft of the drive element and the axis of rotation of the electric machine. If a translation is provided between the two components, the values for both the inertia and the spring rate will change according to this ratio.

Verlustleistung und Wirkungsgrad des Systems hängen von der Ausführung des elektrischen Systems und der Stärke der Anregung ab. Die Spitzenwerte der Verlustleistungen sind < 1 kW, vorzugsweise 0,2 kW, die mittlere Verlustleistung liegt vorzugsweise unter 0,1 kW.Power dissipation and efficiency of the system depend on the design of the electrical system and the strength of the excitation. The peak values of the power losses are <1 kW, preferably 0.2 kW, the average power loss is preferably below 0.1 kW.

Zur weiter optimierten Dämpfung kann es vorteilhaft sein, einen an sich bekannten Torsionsschwingungsdämpfer in den Kraftfluß zwischen der Antriebseinheit und der elektrischen Maschine vorzusehen, um Drehschwingungen vor dem Tilger in Form der elektrischen Maschine zu reduzieren. Dadurch kann zusätzlich die durch das elektrische Dämpfungssystem aufzuwendende Leistung und damit die Verlustleistung reduziert werden. In einem System dieser Ausführungsform übernimmt der Torsionsschwingungsdämpfer die Bedämpfung hochfrequenter Drehschwingungen, während das erfindungsgemäße mechanische Dämpfungssystem auf die Hauptresonanz abgestimmt ist, wobei benachbart zur Hauptresonanz zwei weitere Resonanzmaxima entstehen, die vom mechanischen Dämpfungssystem auf Grund einer nur endlichen Resonanzbedingung nicht mehr gedämpft werden. Auf diese beiden Nebenmaxima wird das elektrische Dämpfungssystem abgestimmt.For further optimized damping, it may be advantageous to provide a known torsion vibration damper in the power flow between the drive unit and the electric machine to reduce torsional vibrations in front of the absorber in the form of the electric machine. As a result, in addition to be expended by the electric damping system power and thus the power loss can be reduced. In a system of this embodiment, the torsional vibration damper takes over the damping of high-frequency torsional vibrations, while the mechanical damping system according to the invention is tuned to the main resonance, wherein adjacent to the main resonance two further resonance maxima arise, which are no longer damped by the mechanical damping system due to a finite resonance condition. The electrical damping system is tuned to these two secondary maxima.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit ist die Art des Starts des Antriebselements durch die elektrische Maschine, die unabhängig von deren Anordnung und Aufbau vorsieht, daß der Rotor der elektrischen Maschine zu Beginn der Startprozedur in umgekehrter Richtung des Anwerfvorgangs gegen die Wirkung eines in Umfangsrichtung wirkenden Kraftspeichers, der auch zur Erhöhung des Trägheitsmoments mit einer zusätzlichen Schwungmasse kombiniert sein kann, verdreht wird und anschließend in umgekehrtem Drehsinn mit Hilfe der entspannenden Wirkung des Kraftspeichers das Antriebselement anwirft. Diese unterstützende Funktion der ohnehin in Form des elastischen Elements im Fliehkraftpendel oder beispielsweise in Zweimassenschwungrädern oder dergleichen vorhandenen Kraftspeicher kann insbesondere unter erschwerten Startbedingungen beispielsweise Kaltstarts bei kalter Witterung die elektrische Maschine unterstützen, so daß in diesen Fällen auch eine kleiner dimensionierte elektrische Maschine ausreichend ist.A further advantageous embodiment is the type of start of the drive element by the electric machine, which provides regardless of their arrangement and structure that the rotor of the electric machine at the beginning of the starting procedure in the reverse direction of the Anwerfvorgangs against the action of a force acting in the circumferential direction of the energy storage can also be combined to increase the moment of inertia with an additional flywheel, is twisted and then in reverse rotation with the help of the relaxing effect of the energy storage the driving element throws. This supporting function of the already existing in the form of elastic element in the centrifugal pendulum or for example in dual mass flywheels or the like energy storage can support the electric machine especially under difficult starting conditions such as cold starts in cold weather, so that in these cases, a smaller sized electric machine is sufficient.

Weiterhin vorteilhaft ist der Einsatz von elektrischen Maschinen nach dem erfinderischen Gedanken in sogenannten Schwung-Nutz-Systemen, bei denen die elektrische Maschine von Antriebs- und Abtriebselement mittels zweier getrennt voneinander schaltbaren Kupplungen abgetrennt werden kann, so daß gegebenenfalls die elektrische Maschine nach Abkoppelung von beiden Elementen sich frei drehen und entweder den sich nach dem Abkoppelvorgang erhaltenden Drehimpuls in elektrische Energie umwandeln oder für einen erneuten Startvorgang des Antriebselements, das zuvor aus energetischen Gründen abgeschaltet wurde, nach Schließen zumindest der ersten Kupplung zwischen elektrischer Maschine und Antriebseinheit zu einem erneuten sogenannten Impulsstart nutzen kann.Also advantageous is the use of electrical machines according to the inventive idea in so-called fly-Nutz systems in which the electric machine of drive and output element by means of two separately switchable couplings can be separated, so that optionally the electric machine after decoupling of both Elements rotate freely and either convert the received after Abkoppelvorgang angular momentum into electrical energy or use for a restart of the drive element, which was previously turned off for energetic reasons, after closing at least the first coupling between the electric machine and drive unit to a renewed so-called pulse start can.

Dazu ist es vorteilhaft, die Kupplungen unabhängig voneinander mit möglichst geringen Mittel zu betreiben. Hierzu wird ein Aktor vorgeschlagen, der beide Kupplungen völlig unabhängig voneinander mit einer Steuerwalze ansteuert. Die Steuerwalze ist hierbei in hydraulischen Druckleitungen zwischen einer Pumpe und/oder einem hydraulischem Geberzylinder und zwei den beiden Kupplungen zugeordneten Nehmerzylindern angeordnet. Der Aktor, beispielsweise ein Elektromotor, steuert dabei die entlang seines beispielsweise linearen Arbeitswegs wirksame Steuerwalze, die in vier Abschnitte I–IV eingeteilt ist, wobei jeder Abschnitt den Zustand einer Kupplung – geschlossen oder offen – schaltet. Auf diese Weise ergeben sich vier Schaltzustände I–IV, die beispielsweise folgende Schaltmatrix – gezeigt in Tabelle 1 – für die Kupplungen K1 und K2 ergeben: Schaltzustand K1 K2 I geschlossen offen II geschlossen geschlossen III offen offen IV offen geschlossen Tabelle 1 For this purpose, it is advantageous to operate the clutches independently with the least possible means. For this purpose, an actuator is proposed, which controls both clutches completely independently of each other with a control roller. The control roller is in this case arranged in hydraulic pressure lines between a pump and / or a hydraulic master cylinder and two slave cylinders associated with the two clutches. The actuator, for example an electric motor, controls the control roller acting along its example, linear travel path, which is divided into four sections I-IV, each section switches the state of a clutch - closed or open -. In this way, four switching states I-IV result, for example, the following switching matrix - shown in Table 1 - for the clutches K1 and K2 result: switching status K1 K2 I closed open II closed closed III open open IV open closed Table 1

Die geometrische Anordnung der Schaltzustände IV, das heißt deren Reihenfolge entlang der Längsausdehnung der Schaltwalze ist dabei frei wählbar. Vorteilhaft ist jedoch, Schaltzustände, die während eines typischen Fahrbetriebs gehäuft hintereinander auftreten, auf der Schaltwalze als benachbarte Schaltzustände anzuordnen.The geometric arrangement of the switching states IV, that is, their order along the longitudinal extent of the shift drum is freely selectable. However, it is advantageous to arrange switching states, which occur frequently during a typical driving operation, on the switching drum as adjacent switching states.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Betätigung der beiden Kupplungen in Schwung-Nutz-Systemen ist besonders wegen seines geringen Kostenaufwands ebenfalls sehr vorteilhaft. Hierzu werden die Kupplungen mit einer Ausrückvorrichtung beispielsweise einem Kupplungspedal bedient, wobei mit der Betätigungseinrichtung beispielsweise zwei oder ein für beide Ausrücksysteme wirksamer hydraulischer Geberzylinder einen Doppelausrücker oder zwei getrennte Ausrücker über einen oder zwei Nehmerzylinder hydraulisch angesteuert werden, die die Kupplungen öffnen und schließen, wobei bei dieser Anordnung noch keine Betätigung der Kupplungen unabhängig voneinander möglich ist. Wenn das Antriebselement bei ruhender elektrischer Maschine gestartet werden soll und das Abtriebselement abgekoppelt bleiben soll, muß unabhängig vom Zustand der Schaltkupplung die erste Kupplung zwischen der Antriebseinheit und der elektrischen Maschine geschlossen, das heißt eingerückt sein. Erfindungsgemäß wird dazu die Druckleitung zwischen Geberzylinder und Nehmerzylinder der ersten Kupplung auch bei betätigtem Kupplungspedal zumindest während des Startvorgangs wieder eingerückt. Hierzu wird vorteilhafterweise ein Schaltventil mit einem Schaltkolben vorgesehen, das durch eine bereits im Kraftfahrzeug vorhandene hydraulische Hilfspumpe angesteuert wird. Nach dem erfinderischen Gedanken wird die Pumpe direkt oder indirekt von der elektrischen Maschine angetrieben und wirkt dadurch als Sensor für den Stillstand der Pumpe, da bei fehlendem Umlauf deren Druck abfällt und der im Ventil vorgesehene Kolben entspannt wird und damit die hydraulische Druckleitung entspannt wird, wodurch die ausgerückte erste Kupplung wieder eingerückt wird.Another embodiment for actuating the two clutches in fly-pay systems is also very advantageous, especially because of its low cost. For this purpose, the clutches are operated with a release device, for example, a clutch pedal, with the actuator, for example, two or one for both release systems effective hydraulic master cylinder a double release or two separate release are hydraulically controlled by one or two slave cylinder, which open and close the clutches, at This arrangement is still no operation of the clutches independently possible. If the drive element is to be started when the electric machine is stationary and the output element is to remain disconnected, the first clutch between the drive unit and the electric machine must be closed, that is to say engaged, regardless of the state of the clutch. According to the invention, the pressure line between the master cylinder and the slave cylinder of the first clutch is engaged again even when the clutch pedal is actuated, at least during the starting process. For this purpose, a switching valve is advantageously provided with a switching piston, which is controlled by an existing in the motor vehicle hydraulic auxiliary pump. According to the inventive idea, the pump is driven directly or indirectly by the electric machine and thus acts as a sensor for the stoppage of the pump, since in the absence of circulation, the pressure drops and the valve provided in the piston is relaxed and thus the hydraulic pressure line is relaxed, thereby the disengaged first clutch is engaged again.

Um das Einrücken der Kupplung nicht zu abrupt zu gestalten, können vorteilhafterweise Mittel für einen verzögerten Abfall des Drucks in der Leitung zwischen Pumpe und Schaltventil beispielsweise Drosseln, Einschnürungen im Leitungsquerschnitt und dergleichen vorgesehen werden. Zur Optimierung des Schaltvorgangs kann der Schaltkolben in der pumpenseitigen Druckleitung mit einer anderen Kolbenfläche als in der kupplungsseitigen Druckleitung ausgestattet sein. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, die pumpenseitige Kolbenfläche gegenüber der kupplungsseitigen Kolbenfläche sehr groß zu wählen, so daß die notwendige Kraft zum Ausrücken der Kupplung kleiner als die von der Pumpe auf den Schaltkolben wirkende Kraft ist.In order not to make the engagement of the clutch too abrupt, means for a delayed drop in the pressure in the line between the pump and switching valve, for example, throttles, constrictions in the line cross-section and the like can be advantageously provided. To optimize the Switching operation, the switching piston in the pump-side pressure line may be equipped with a different piston area than in the coupling-side pressure line. Thus, it may be advantageous, for example, to choose the pump-side piston surface with respect to the clutch-side piston surface very large, so that the force required to disengage the clutch is less than the force acting on the piston by the pump.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen 1 bis 3 näher erläutert. Dabei zeigen:The present invention will be described below with reference to preferred embodiments in conjunction with the associated 1 to 3 explained in more detail. Showing:

1 ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einer elektrischen Maschine in achsparalleler Ausführung angeordnet, 1 a schematic diagram of a drive train according to the invention arranged with an electric machine in paraxial design,

2 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer von dem Betriebszustand der elektrischen Maschine abhängig schaltbaren Kupplung
und 2 a schematic diagram of an embodiment of a dependent of the operating condition of the electric machine switchable coupling
and

3 ein Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer von dem Betriebszustand der elektrischen Maschine abhängig schaltbaren Kupplung. 3 a schematic diagram of an embodiment of a dependent of the operating condition of the electric machine switchable coupling.

In 1 ist ein Antriebsstrang 1 mit einem Antriebselement 2 beispielsweise einem Verbrennungsmotor dargestellt, das über eine Dämpfungseinheit 3, die aus einem Torsionsschwingungsdämpfer oder dergleichen bestehen oder bei Hinnahme von entsprechenden Komforteinbußen auch weggelassen werden kann, einerseits mit der elektrischen Maschine 4 und andererseits mit dem Abtriebselement 5, beispielsweise einem Getriebe verbunden ist. Das Abtriebselement 5 wiederum ist mit dem Fahrzeug 6 verbunden, wodurch in das Abtriebselement 6 über die elastische Anbindung 7 beispielsweise die Antriebswellen, Aufhängungen und dergleichen Schwingungen aufgenommen und abgegeben werden können, so daß mittelbar und unmittelbar aus diesen Schwingungsübertragungen der Komfort des Fahrzeugs 6 mitbestimmt wird.In 1 is a powertrain 1 with a drive element 2 For example, shown an internal combustion engine via a damping unit 3 , which consist of a torsional vibration damper or the like, or can be omitted when accepting corresponding loss of comfort and on the one hand with the electric machine 4 and on the other hand with the output element 5 , For example, a transmission is connected. The output element 5 in turn is with the vehicle 6 connected, whereby in the output element 6 via the elastic connection 7 For example, the drive shafts, suspensions and the like vibrations can be absorbed and delivered, so that indirectly and directly from these vibration transmissions of the comfort of the vehicle 6 is determined.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist achsparallel zur Abtriebswelle 8 des Motors 2 die elektrische Maschine 4 angeordnet. Eine Abzweigung 9 des Kraftflußes von der Abtriebswelle 8 des Antriebselements 2 auf den Rotor 10 der elektrischen Maschine 4 erfolgt über an sich bekannte Mittel wie Riemen, Zahnradpaare und dergleichen, wobei die Übersetzung den geforderten Umständen entsprechend angepaßt sein kann. Zwischen der Verbindung 9 und dem Rotor 10 ist eine elastische Verbindung 11 vorgesehen, die neben dem Torsionsschwingungsdämpfer 3 als Dämpfungseinrichtung dient. Die elektrische Maschine 4 mit Rotor 10 und Stator 12 dient zum Anlassen des Antriebselements 2, als Stromgenerator, zum anteiligen oder alleinigen Betrieb des Fahrzeugs und/oder als weitere, elektrische Dämpfungseinrichtung, wobei die Dämpfungseinrichtungen 3, 4, 11 aufeinander abgestimmt sein können und die Aufgabe der Dämpfung von an- und abtriebsseitig eingeleiteten Schwingungen lösen können. Zur Abtrennung des Antriebselements 2 vom Abtriebselement 5 ist zumindest die Schaltkupplung 13 vorgesehen. Gleichzeitig wird dann auch die elektrische Maschine 4 vom Abtriebselement 2 abgekoppelt. Vorteilhaft zur Ausnutzung von kinetischer Energie durch die elektrische Maschine 4 zur Gewinnung von elektrischer Energie ist die Verwendung einer zweiten Kupplung 14, so daß der Motor 2 abgekoppelt werden kann und die elektrische Maschine 4 als Bremse unter Gewinnung elektrischer Energie verwendet werden kann. Außerdem kann die elektrische Maschine bei der Betätigung beider Kupplungen 13, 14 frei rotieren und ihre Rotationsenergie zum Starten des Antriebselements 2 nutzen sobald die Kupplung 14 geschlossen wird.In the embodiment shown is axially parallel to the output shaft 8th of the motor 2 the electric machine 4 arranged. A turnoff 9 the power flow from the output shaft 8th of the drive element 2 on the rotor 10 the electric machine 4 via known per se means such as belts, gear pairs and the like, wherein the translation can be adapted to the required circumstances accordingly. Between the connection 9 and the rotor 10 is an elastic connection 11 provided, in addition to the torsional vibration damper 3 serves as a damping device. The electric machine 4 with rotor 10 and stator 12 used to start the drive element 2 , as a power generator, for proportionate or sole operation of the vehicle and / or as a further, electrical damping device, wherein the damping means 3 . 4 . 11 be coordinated with each other and can solve the task of damping of incoming and driven side vibrations introduced. For separating the drive element 2 from the output element 5 is at least the clutch 13 intended. At the same time then also the electric machine 4 from the output element 2 decoupled. Advantageous for the utilization of kinetic energy by the electric machine 4 for the recovery of electrical energy is the use of a second clutch 14 so that the engine 2 can be disconnected and the electric machine 4 can be used as a brake to generate electrical energy. In addition, the electric machine when operating both clutches 13 . 14 rotate freely and their rotational energy to start the drive element 2 use once the clutch 14 is closed.

Ein optimiertes Dämpfungskonzept für die beschriebenen Dämpfungseinrichtungen 3, 4, 11 kann dahingehend vorgesehen werden, daß durch den Torsionsschwingungsdämpfer 3 eine Grunddämpfung von Drehungleichförmigkeiten erfolgt und die Kraftspeicher der Dämpfungseinrichtung 11 weniger steif und mit größeren relativen Verdrehwinkeln des Rotors 10 gegen dessen bezüglich seiner Wirkung anderen Seite der Dämpfungseinrichtung 11 liegenden Eingangswelle 15 ausgestattet sind, wobei die Rotormasse des Rotors 10 als Tilger dient. Bei der Resonanzfrequenz der Tilger-/Dämpfereinheit bestehend aus dem Rotor 10 und der Dämpfungseinrichtung 11 werden Drehungleichförmigkeiten komplett herausgefiltert. Noch verbleibende Drehungleichförmigkeiten können nun mit der elektrischen Maschine 4 in der Weise herausgefiltert werden, daß der Stator 12 mit elektromagnetischen Feldern derart beaufschlagt wird, daß bei Schwingungsamplituden, die den Rotor 10 beschleunigen ein Feld angelegt wird, das den Rotor 10 bremst und elektrische Energie gewonnen wird und bei Schwingungsamplituden, die den Rotor 10 abbremsen unter Zufuhr von elektrischer Energie der Rotor 10 beschleunigt wird, was insgesamt zu einem bedämpften und damit verbesserten Rundlauf der elektrischen Maschine 4 und damit zu einer Dämpfung der Drehungleichförmigkeiten des gesamtem Antriebsstrangs führt. Die Steuerung und Regelung sowie die Art der elektrischen Maschine 4 ist an sich bekannt.An optimized damping concept for the described damping devices 3 . 4 . 11 may be provided to the effect that by the torsional vibration damper 3 a basic damping of rotational irregularities takes place and the energy storage of the damping device 11 less stiff and with larger relative angles of rotation of the rotor 10 against its other side with respect to its effect of the damping device 11 lying input shaft 15 are equipped, wherein the rotor mass of the rotor 10 serves as an absorber. At the resonant frequency of the absorber / damper unit consisting of the rotor 10 and the damping device 11 rotational irregularities are completely filtered out. Still remaining rotational irregularities can now with the electric machine 4 be filtered out in such a way that the stator 12 with electromagnetic fields is applied so that at vibration amplitudes, the rotor 10 accelerate a field is applied, which is the rotor 10 decelerates and electrical energy is gained and at vibration amplitudes affecting the rotor 10 decelerate while supplying electrical energy to the rotor 10 is accelerated, resulting in a total of a damped and thus improved concentricity of the electric machine 4 and thus leads to a damping of the rotational irregularities of the entire drive train. The control and regulation as well as the type of electrical machine 4 is known per se.

2 zeigt eine Ausrückvorrichtung 100 für eine Kupplung beispielsweise der Kupplung 14 in 1, die vom Fahrer zusammen mit der Schaltkupplung beispielsweise der Kupplung 13 in 1 über dasselbe Kupplungspedal jedoch mittels unterschiedlicher Geberzylinder – also als Zweikreissystem – betätigt wird. 2 shows a release device 100 for a clutch, for example, the clutch 14 in 1 that of the driver together with the clutch, for example, the clutch 13 in 1 However, via the same clutch pedal by means of different master cylinder - so as a dual-circuit system - is actuated.

Gezeigt wird daher nur der betreffende Kupplungskreis der Kupplung 14 (1) mit einer von einem nicht gezeigten Pedal betätigten hydraulischen Einheit 101 bestehend aus einem Geberzylinder 101a und einem Betätigungskolben 101b. Über die fluidbefüllte hydraulische Druckleitung 107 ist die hydraulische Einheit 102 mit Nehmerzylinder 102a und Ausrückkolben 102b mit der Einheit 101 verbunden.Shown is therefore only the relevant coupling circuit of the coupling 14 ( 1 ) with a hydraulic unit operated by a pedal, not shown 101 consisting of a master cylinder 101 and an actuating piston 101b , About the fluid-filled hydraulic pressure line 107 is the hydraulic unit 102 with slave cylinder 102 and release piston 102b with the unit 101 connected.

Von der Druckleitung 107 zweigt eine Druckleitung 108 ab, die mit der Pumpe 105, die von der elektrischen Maschine 104 angetrieben wird und weitere nicht näher dargestellte Aggregate versorgen kann, verbunden ist. Zwischen der Druckleitung 107 und der Pumpe ist ein Schaltventil 103 mit einem Gehäuse 103a und einem Schaltkolben 103b vorgesehen, dessen pumpenseitige Kolbenfläche 103c größer als die kupplungsseitige Kolbenfläche 103d ist.From the pressure line 107 branches a pressure line 108 off with the pump 105 that from the electric machine 104 is driven and can supply other units not shown, is connected. Between the pressure line 107 and the pump is a switching valve 103 with a housing 103a and a control piston 103b provided, the pump-side piston surface 103c larger than the clutch side piston area 103d is.

Solange die elektrische Maschine 104 die Pumpe 105 antreibt, liegt an dem Kolben ein Druck an der die Leitung 108 verschließt, so daß mit der Ausrückvorrichtung 100 wie an sich bekannt Aus- und Einrückvorgänge der Kupplung vorgenommen werden können. Kommt die elektrische Maschine 104 zum Stillstand, „detektiert” die Pumpe 105 durch den Druckabfall den Stillstand der elektrischen Maschine 104, das heißt, daß bei einem nun stattfindenden Ausrückvorgang der Schaltkolben 103b anstatt des Ausrückkolbens 102b betätigt wird und somit die Kupplung eingerückt bleibt. Daher kann bei einem Startvorgang bei durch den Fahrer gedrückter Kupplung ohne weitere Handlungsmaßnahmen das Fahrzeug wieder gestartet werden. Kommt die elektrische Maschine 104 zum Stillstand, wenn der Fahrer das Kupplungspedal bereits betätigt hat, das heißt beide Kupplungen 13, 14 (1) ausgerückt sind, weicht durch den Druckabfall der Schaltkolben 103b in Richtung Pumpe 105 aus und die Kupplung wird wieder geschlossen, das heißt sie wird wieder eingerückt. Beim Startvorgang wird durch die Drehzahl der elektrischen Maschine 104 der Druck der Pumpe 105 langsam wieder aufgebaut und die Kupplung 14 wird dem Stand der Kupplung 13 angeglichen.As long as the electric machine 104 the pump 105 drives, is located on the piston, a pressure on the line 108 closes, so that with the release device 100 As known per se, engagement and engagement operations of the clutch can be made. Come the electric machine 104 to a stop, "detects" the pump 105 by the pressure drop the standstill of the electric machine 104 , that is, in a now occurring disengagement of the control piston 103b instead of the release piston 102b is actuated and thus the clutch remains engaged. Therefore, in a starting process when pressed by the driver clutch without further action, the vehicle can be restarted. Come the electric machine 104 to a halt when the driver has already pressed the clutch pedal, that is, both clutches 13 . 14 ( 1 ) are disengaged, giving way to the pressure drop of the switching piston 103b in the direction of the pump 105 off and the clutch is closed again, that is, it is engaged again. During the starting process is by the speed of the electric machine 104 the pressure of the pump 105 slowly rebuilt and the clutch 14 will be the state of the clutch 13 equalized.

Zur Optimierung des Komforts bezüglich der Ein- und Ausrückvorgänge kann in der Druckleitung 108a zwischen Pumpe 105 und dem Schaltventil 103 eine Drossel vorgesehen werden, die den Druckabfall beziehungsweise -aufbau verzögert, womit weichere Übergänge beim Druckabfall und -aufbau erreicht werden können.In order to optimize the comfort with respect to the input and Ausrückvorgänge can in the pressure line 108a between pump 105 and the switching valve 103 a throttle may be provided which delays the pressure drop or build-up, allowing for smoother transitions in pressure drop and build-up.

3 zeigt eine Abwandlung des in 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels mit einer Ausrückvorrichtung 200, die eine beiden Druckleitungen 207a, 207b für die Kupplungen 13, 14 (1) gemeinsamen Geberzylinder 201 aufweist und mit dem die beiden Nehmerzylinder 202, 202b gespeist werden. Das Schaltventil 203 wird in die Druckleitung 207b der Kupplung 14 so eingebaut, daß bei drehender elektrischer Maschine der von der Pumpe 105 erzeugte Druck den Schaltkoben 203b gegen die Federkraft der Feder 203c bewegt, so daß der Schaltkolben 203b mit seiner dafür angebrachten Nut 203d den Weg in der Druckleitung 207b vom Geberzylinder 201 zum Nehmerzylinder 202a durchschaltet. Kommt es durch den Stillstand der elektrischen Maschine 204 zum Druckabfall, schließt das Ventil 203 diese Verbindung und die Kupplung 14 kann nicht mehr ausgerückt werden. War die Kupplung 14 bereits geöffnet, wird bei einem Stillstand der elektrischen Maschine 204 das Ventil 203 schieberartig geschlossen, die Kupplung 14 bleibt jedoch ausgerückt. Für diesen Fall ist jedoch das Ventil 103 vorgesehen, das dieselbe Funktion wie in 3 aufweist und dessen Kolben 103b daher in Richtung Pumpe 205 ausweicht und die Kupplung 14 schließt. Beim Startvorgang wiederum werden die Ventile 103 und 203 wieder in die andere Richtung bewegt und die Kupplung erhält wieder eine zur Kupplung 13 (1) analoge Funktion. Auch hier kann die Geschwindigkeit des Druckaufbaus beziehungsweise -abfalls mit der Drossel 206 beeinflußt werden. 3 shows a modification of the in 2 described embodiment with a disengaging device 200 that has a two pressure lines 207a . 207b for the couplings 13 . 14 ( 1 ) common master cylinder 201 has and with the two slave cylinder 202 . 202b be fed. The switching valve 203 gets into the pressure line 207b the clutch 14 installed so that when rotating electrical machine of the pump 105 generated pressure the Schaltkoben 203b against the spring force of the spring 203c moved, so that the switching piston 203b with its attached groove 203d the way in the pressure line 207b from the master cylinder 201 to the slave cylinder 202a turns on. It comes by the stoppage of the electric machine 204 to the pressure drop, the valve closes 203 this connection and the coupling 14 can not be disengaged. Was the clutch 14 already open, is at a standstill of the electric machine 204 the valve 203 closed like a slide, the coupling 14 but remains disengaged. In this case, however, the valve 103 provided the same function as in 3 and its piston 103b therefore in the direction of the pump 205 dodges and the clutch 14 closes. When starting again the valves 103 and 203 moved back in the other direction and the clutch gets back to the clutch 13 ( 1 ) analog function. Again, the speed of pressure build-up or -abfalls with the throttle 206 to be influenced.

Claims (30)

Antriebsstrang (1) für Kraftfahrzeuge, umfassend ein Antriebselement (2) mit einer Antriebswelle, ein Abtriebselement (5) mit einer Eingangswelle sowie zumindest einer mit dem Antriebsstrang (1) in Wirkverbindung stehenden elektrischen Maschine (4) mit Rotor (10) und Stator (12) und zumindest einer im Kraftfluß zwischen dem Antriebselement (2) und der Eingangswelle zum An- und Abkoppeln von Antriebselement (2) und Abtriebselement (5) vorgesehenen Kupplung (13, 14), dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung zwischen Antriebselement (2) und elektrischer Maschine (4) in der Art elastisch ausgestaltet ist, dass eine Abzweigung (9) des Kraftflußes von einer Abtriebswelle (8) des Antriebselementes (2) auf den Rotor (10) der elektrischen Maschine (4) erfolgt, wobei zwischen der Abzweigung (9) und dem Rotor (10) eine elastische Verbindung (11) vorgesehen ist, die als Dämpfungseinrichtung dient, so dass eine Dämpfungseinrichtung vorgesehen ist, die die Funktion eines Tilgers oder Fliehkraftpendels ausübt.Powertrain ( 1 ) for motor vehicles, comprising a drive element ( 2 ) with a drive shaft, an output element ( 5 ) with an input shaft and at least one with the drive train ( 1 ) in electrically connected electrical machine ( 4 ) with rotor ( 10 ) and stator ( 12 ) and at least one in the power flow between the drive element ( 2 ) and the input shaft for coupling and uncoupling drive element ( 2 ) and output element ( 5 ) provided coupling ( 13 . 14 ), characterized in that the operative connection between the drive element ( 2 ) and electrical machine ( 4 ) is designed elastically in the way that a branch ( 9 ) of the power flow from an output shaft ( 8th ) of the drive element ( 2 ) on the rotor ( 10 ) of the electric machine ( 4 ), wherein between the branch ( 9 ) and the rotor ( 10 ) an elastic Connection ( 11 ) is provided, which serves as a damping device, so that a damping device is provided which exercises the function of a Tilgers or centrifugal pendulum. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (4) und das Antriebselement (2) auf getrennten Wellen angeordnet sind, wobei eine Rotationsachse der elektrischen Maschine (4) vorzugsweise annähernd parallel zu einer Rotationsachse des Antriebsstrangs (1) angeordnet ist.Drive train according to Claim 1, characterized in that the electric machine ( 4 ) and the drive element ( 2 ) are arranged on separate shafts, wherein an axis of rotation of the electric machine ( 4 ) preferably approximately parallel to a rotational axis of the drive train ( 1 ) is arranged. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungseinrichtung zumindest aus einem auf der Antriebswelle des Antriebselements (2) angeordneten Torsionsschwingungsdämpfer (3) und zumindest einem zwischen der Antriebs- oder Abtriebswelle der zumindest einen Rotor (10) und einen Stator (12) enthaltenden elektrischen Maschine (4) und dem Rotor (10) angeordneten Kraftspeicher (11) besteht.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device at least one on the drive shaft of the drive element ( 2 ) arranged torsional vibration damper ( 3 ) and at least one between the drive or output shaft of the at least one rotor ( 10 ) and a stator ( 12 ) containing electrical machine ( 4 ) and the rotor ( 10 ) arranged energy store ( 11 ) consists. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) mittels einer Schwungmasse in Verbindung mit der Dämpfungseinrichtung ein mechanisch wirkendes Dämpfungssystem bildet.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 10 ) forms a mechanically acting damping system by means of a flywheel in conjunction with the damping device. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Erzeugung von Gegenmomenten in der elektrischen Maschine (4) zur Kompensation von am Antriebselement (2) erzeugten Drehschwingungen ein elektrisches Dämpfungssystem vorgesehen wird.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that by means of generating counter-torques in the electric machine ( 4 ) for compensation of the drive element ( 2 ) produced torsional vibrations an electrical damping system is provided. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung der Gegenmomente an die Frequenz und/oder Amplitude der nicht oder nur teilweise von dem mechanischen Dämpfungssystem gedämpften Drehschwingungen angepaßt wird.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the generation of the counter torques is adapted to the frequency and / or amplitude of the torsional vibrations which are not or only partially damped by the mechanical damping system. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmomente durch Anlegen von elektromagnetischen Wechselfeldern an den Rotor (10) der elektrischen Maschine (4) erzeugt werden.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the counter-torques are generated by applying electromagnetic alternating fields to the rotor ( 10 ) of the electric machine ( 4 ) be generated. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (4) vom Typ einer Synchron- oder Asynschronmaschine ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine ( 4 ) is of the type of a synchronous or asynchronous machine. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (4) von dem Antriebselement (2) mittels einer schaltbaren Kupplung (14) ab- und ankoppelbar ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine ( 4 ) of the drive element ( 2 ) by means of a switchable coupling ( 14 ) and can be coupled. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufteilung der Dämpfungswirkung bezüglich Frequenz und/oder Amplitude unterscheidbarer Drehschwingungen auf das elektrische und/oder mechanische Dämpfungssystem erfolgt.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that a distribution of the damping effect with respect to frequency and / or amplitude of distinguishable torsional vibrations on the electrical and / or mechanical damping system takes place. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung bereichsweise erfolgt und daß sich die dem elektrischen beziehungsweise mechanischen Dämpfungssystem zugeordneten Frequenz- beziehungsweise Amplitudenbereiche überschneiden können.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the division takes place in regions and that the electrical or mechanical damping system associated frequency or amplitude ranges can overlap. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Dämpfungssystem bevorzugt zur Dämpfung der Anteile mit geringen Amplituden aus der Gesamtheit der auftretenden Schwingungsamplituden und das mechanische Dämpfungssystem bevorzugt zur Dämpfung der großen Amplituden aus der Gesamtheit der auftretenden Schwingungsamplituden vorgesehen ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical damping system is preferably provided for damping the components with low amplitudes from the totality of the occurring vibration amplitudes and the mechanical damping system is preferably for damping the large amplitudes from the totality of the occurring vibration amplitudes. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Dämpfungssystem bevorzugt zur Dämpfung der hohen Schwingungsfrequenzen insbesondere bei Drehzahlen des Antriebselements von größer 2500 U/min aus der Gesamtheit der auftretenden Schwingungsfrequenzen und das mechanische Dämpfungssystem bevorzugt zur Dämpfung der niedrigen Schwingungsfrequenzen insbesondere bei Drehzahlen des Antriebselements von kleiner 1500 U/min aus der Gesamtheit der auftretenden Schwingungsfrequenzen vorgesehen ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical damping system preferably for damping the high vibration frequencies, in particular at rotational speeds of the drive element of greater than 2500 rev / min from the totality of the occurring vibration frequencies and the mechanical damping system preferably for damping the low vibration frequencies, especially at speeds of the drive element of less than 1500 U / min is provided from the totality of the occurring vibration frequencies. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem elektrischen Dämpfungssystem zusätzlich sehr niedrige Frequenzen insbesondere bei Drehzahlen des Antriebselements von kleiner 1100 U/min gedämpft werden. Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that additionally very low frequencies, in particular at rotational speeds of the drive element of less than 1100 rpm, are damped with the electric damping system. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Abtriebsteil (8) her einwirkende Torsionsschwingungen in die Dämpfung durch das elektrische und/oder mechanische Dämpfungssystem einbezogen werden.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that of the output part ( 8th ) acting torsional vibrations are included in the damping by the electrical and / or mechanical damping system. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Detektion des Stillstands von Antriebselement (2) und/oder elektrischer Maschine (104), ein Pumpendruck einer von der elektrischen Maschine (104) angetriebenen Pumpe (105) verwendet wird.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that for detecting the stoppage of the drive element ( 2 ) and / or electrical machine ( 104 ), a pump pressure of one of the electric machine ( 104 ) driven pump ( 105 ) is used. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (105) in die Wirkverbindung zwischen Antriebselement (2) und elektrischer Maschine (104) einbezogen ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the pump ( 105 ) in the operative connection between the drive element ( 2 ) and electrical machine ( 104 ) is included. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (105) direkt in die elektrische Maschine (104) eingegliedert ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the pump ( 105 ) directly into the electrical machine ( 104 ) is incorporated. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Pumpe (105) und die elektrische Maschine (104) eine von der Antriebseinheit (2) getrennte Wirkverbindung vorgesehen ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that for the pump ( 105 ) and the electric machine ( 104 ) one of the drive unit ( 2 ) is provided separate active compound. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (105) zumindest für eine weitere Funktion benutzt wird.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the pump ( 105 ) is used for at least another function. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (105) ein zwischen einer Ausrückvorrichtung (100) und Betätigungsvorrichtung angeordnetes Schaltventil (103) mit einem Kolben (103b) ansteuert, das die Schließung der ersten Kupplung (13) bei Stillstand der elektrischen Maschine (4) und die Öffnung bei Aktivierung der elektrischen Maschine (104) während des Startvorgangs bewirkt.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the pump ( 105 ) between a release device ( 100 ) and actuating device arranged switching valve ( 103 ) with a piston ( 103b ), which controls the closing of the first clutch ( 13 ) at standstill of the electric machine ( 4 ) and the opening upon activation of the electric machine ( 104 ) during startup. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der ersten Kupplung (13) bei Aktivierung der elektrischen Maschine (104) während des Startvorgangs zeitverzögert erfolgt.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the opening of the first clutch ( 13 ) upon activation of the electric machine ( 104 ) takes place during the startup process with a time delay. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitverzögerte Öffnung der Kupplung (13) durch eine Drossel oder Blende in einer von der Pumpe (105) zum Schaltventil (103) führenden Druckleitung (108a) bewirkt wird.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the time-delayed opening of the clutch ( 13 ) by a throttle or orifice in one of the pump ( 105 ) to the switching valve ( 103 ) leading pressure line ( 108a ) is effected. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftfluß zwischen beiden Kupplungen (13, 14) die elektrische Maschine (4) als eine Schwung-Nutz-Einrichtung untergebracht ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that in the power flow between the two clutches ( 13 . 14 ) the electric machine ( 4 ) is housed as a swing-Nutz device. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die beiden Kupplungen (13, 14) unabhängig voneinander ansteuernde Aktor ein Elektromotor mit einer nachgeordneten Steuerwalze zur Ansteuerung von in Ausrücksystemen der beiden Kupplungen vorgesehenen hydraulischen Nehmerzylindern ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the two clutches ( 13 . 14 ) independently controlling actuator is an electric motor with a downstream control roller for controlling provided in disengaging the two clutches hydraulic slave cylinders. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwalze von dem Elektromotor in Axialrichtung bewegt wird und daß in Axialrichtung Öffnungen zur Freischaltung von Druckleitungen der entsprechenden Nehmerzylinder zur Beaufschlagung mit durch eine Pumpe erzeugten Druck vorgesehen sind.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the control roller is moved by the electric motor in the axial direction and that openings are provided in the axial direction for the release of pressure lines of the respective slave cylinder for acting on pressure generated by a pump. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Steuerwalze vier verschiedene Stellungen mit besagten Öffnungen vorgesehen sind, die sämtliche Schaltzustände der beiden Kupplungen ermöglichen.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that four different positions with said openings are provided in the control roller, which allow all switching states of the two clutches. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement (2) eine erste Schwungmasse aufweist, die entgegen der Wirkung einer Dämpfungseinrichtung gegenüber der elektrischen Maschine (4) als zweiter Schwungmasse relativ verdrehbar ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the drive element ( 2 ) has a first flywheel, which against the action of a damping device relative to the electrical machine ( 4 ) is relatively rotatable as a second flywheel. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schwungmasse mit der Dämpfungseinrichtung von der zweiten Schwungmasse mittels der ersten Kupplung an- und abkoppelbar ist.Drive train according to one of the preceding claims, characterized in that the first flywheel with the damping device of the second flywheel by means of the first clutch and can be decoupled. Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgesehene Kraftspeicher zwischen der ersten und zweiten Schwungmasse untergebracht ist. Drive train according to Claim 4, characterized in that the envisaged energy store is accommodated between the first and second flywheel masses.
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