DE102012017545A1 - Drive strand for commercial motor vehicle e.g. omnibus, has freewheel that is arranged between electric machine arranged according to starting element, and crankshaft of primary power supply unit to transmit power to crankshaft - Google Patents

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Abstract

The strand (1) has an internal combustion engine that includes crankshaft (10) as a primary power supply unit (2). A power transmission unit (7) is arranged in the direction of power flow to the primary power supply unit. A starting element (3) is arranged between primary power supply unit and power transmission unit. Several clutches (5) and an electric machine (6) are arranged in the power flow direction according to the starting element. A freewheel (12) is arranged between the electric machine and the crankshaft of the primary power supply unit to transmit power to the crankshaft.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Insbesondere betrifft sie außerdem die Verwendung eines solchen Antriebsstrangs für ein Nutzfahrzeug, bevorzugt für einen Omnibus, wie er beispielsweise im städtischen Nahverkehr eingesetzt werden kann.In particular, it relates to the use of such a powertrain for a commercial vehicle, preferably for a bus, as it can be used for example in urban transport.

Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind hybridisierte Antriebssysteme, welche neben einem Verbrennungsmotor als primärem Antriebsaggregat Über eine Elektromaschine verfügen, bekannt. Bei dem primären Antriebsaggregat kann es sich beispielsweise um einen Dieselmotor handeln. Die elektrische Maschine dient in einem solchen Antriebsstrang einerseits zum Rekuperieren von Bremsenergie und andererseits zum Antreiben des Fahrzeugs mit der gespeicherten Energie, entweder alleine oder zusätzlich zur Antriebsleistung aus dem Verbrennungsmotor. Typischerweise wird die elektrische Maschine dazu parallel zum Leistungspfad der über den Verbrennungsmotor aufgebrachten Leistung installiert. Sie kann beispielsweise wie in der DE 10 2010 012 965 A1 beschrieben so eingebunden sein, dass sie zwischen einem Anfahrelement und einem Lastschaltgetriebe angeordnet ist, insbesondere mit der Eingangswelle des Lastschaltgetriebes verbindbar ausgebildet ist.From the general state of the art are hybridized drive systems, which in addition to an internal combustion engine as a primary drive unit via an electric machine, known. The primary drive unit may be, for example, a diesel engine. The electric machine is used in such a drive train on the one hand for recuperation of braking energy and on the other hand for driving the vehicle with the stored energy, either alone or in addition to the drive power from the engine. Typically, the electric machine is installed parallel to the power path of the power applied via the internal combustion engine. You can, for example, as in the DE 10 2010 012 965 A1 Be described so involved that it is arranged between a starting element and a power shift transmission, in particular connected to the input shaft of the power shift transmission is formed.

Ein solcher hybridisierter Antriebsstrang kann insbesondere im Stadtverkehr, beispielsweise bei Omnibussen, welche im städtischen Nahverkehr eingesetzt werden, zu erheblichen Energieeinsparungen führen. Ein weiteres Einsparpotenzial, welches gemäß dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt ist, ist ein sogenannter Start/Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugs. Bei einem solchen Start/Stopp-Betrieb des Kraftfahrzeugs ist es so, dass der Verbrennungsmotor als primäres Antriebsaggregat im Stillstand des Fahrzeugs ausgeschaltet wird, um erst unmittelbar vor der Weiterfahrt wieder gestartet zu werden. Hierdurch wird Kraftstoff eingespart und es werden Emissionen, beispielsweise an roten Ampeln innerhalb der Stadt, zuverlässig vermieden. Nun ist es so, dass zum Starten von Verbrennungsmotoren typischerweise elektrische Starter eingesetzt werden. Diese elektrisch ausgeführten Starter sind im Allgemeinen auf der dem Getriebe abgewandten Seite einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet. Sie sind so ausgestattet dass sie die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors beschleunigen können und sich dann beispielsweise mittels eines Freilaufs oder einer Trennung der Triebverbindung durch ein Verschieben in axialer Richtung von der Kurbelwelle abkoppeln, um eine Beschädigung des Starters infolge eines Überdrehens durch den hochlaufenden Verbrennungsmotor zu vermeiden. Solche Startersysteme sind typischerweise auf eine Lebensdauer von ca. 60.000 bis 160.000 Startvorgänge ausgelegt, um ihre Größe und den Kosten- und Gewichtsaufwand entsprechend zu reduzieren. Insbesondere für die Start/Stopp-Anwendung in Omnibussen, welche im städtischen Nahverkehr eingesetzt werden, reicht diese Anzahl jedoch bei weitem nicht aus, sodass es zunehmend zu Problemen kommt und die Starter bei Wartungen sehr häufig ausgetauscht werden müssen. Dies stellt ein erhebliches Problem hinsichtlich der Kosten und der Ausfallzeiten für das Fahrzeug dar.Such a hybridized powertrain can lead to significant energy savings, especially in city traffic, for example in buses, which are used in urban transport. Another potential savings, which is well known in the general state of the art, is a so-called start / stop operation of the motor vehicle. In such a start / stop operation of the motor vehicle, it is such that the internal combustion engine is switched off as the primary drive unit at standstill of the vehicle to be restarted immediately before continuing. As a result, fuel is saved and emissions, for example, red lights within the city, reliably avoided. Now, it is the case that electrical starters are typically used to start internal combustion engines. These electrically designed starters are generally arranged on the side facing away from the transmission of a crankshaft of the internal combustion engine. They are equipped so that they can accelerate the crankshaft of the engine and then decouple, for example by means of a freewheel or a separation of the drive connection by a displacement in the axial direction of the crankshaft to prevent damage to the starter as a result of over-revving by the high-speed internal combustion engine. Such starter systems are typically designed for a life of about 60,000 to 160,000 starts to reduce their size and cost and weight accordingly. In particular, for the start / stop application in buses, which are used in urban transport, but this number is far from sufficient, so it is increasingly problematic and the starter for maintenance must be replaced very often. This poses a significant problem in terms of cost and downtime for the vehicle.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben, welcher diese Problematik entschärft und einen Start/Stopp-Betrieb über einen langen Zeitraum ohne Probleme hinsichtlich der Lebensdauer von einzelnen Komponenten gewährleisten kann.The object of the present invention is now to provide a drive train for a motor vehicle, which mitigates this problem and can ensure a start / stop operation over a long period without any problems in terms of the life of individual components.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen. Außerdem ist eine bevorzugte Verwendung im Anspruch 11 angegeben.According to the invention this object is achieved by a drive train with the features in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments and further developments emerge from the remaining dependent subclaims. In addition, a preferred use in claim 11 is given.

Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang ist es vorgesehen, dass zwischen der elektrischen Maschine und der Kurbelwelle des primären Antriebsaggregats ein Freilauf angeordnet ist, welcher Leistung auf die Kurbelwelle übertragen kann. Ein solcher Freilauf, welcher einen Leistungsfluss vom Getriebe zu dem primären Antriebsaggregat ermöglicht, wird im typischerweise während des Betriebs auftretenden Leistungsfluss also „frei” laufen und keine Leistung übertragen. Er kann jedoch bei stillstehendem Verbrennungsmotor genutzt werden, um den Verbrennungsmotor, insbesondere bei einem Wiederstart nach einer Stopp-Phase in einem Start/Stopp-Betrieb, über die elektrische Maschine des hybridisierten Antriebsstrangs zu starten. Ein herkömmlicher Starter, welcher gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs auf der gegenüberliegenden Seite der Kurbelwelle weiterhin vorhanden sein soll, wird damit nur noch zum ursprünglichen Starten des Antriebsstrangs benötigt. Kommt es zu einem Wiederstart des Antriebsstrangs im Start/Stopp-Betrieb, so kann über die elektrische Maschine des Antriebsstrangs selbst das primäre Antriebsaggregat wieder gestartet werden.In the drive train according to the invention, it is provided that between the electric machine and the crankshaft of the primary drive unit, a freewheel is arranged, which can transmit power to the crankshaft. Such a freewheel, which allows a power flow from the transmission to the primary drive unit, so run in the typically occurring during operation power flow so "free" and transmit no power. However, it can be used with the internal combustion engine to start the engine, in particular at a restart after a stop phase in a start / stop operation, via the electric machine of the hybridized powertrain. A conventional starter, which should continue to be present on the opposite side of the crankshaft according to a preferred embodiment of the drive train according to the invention, is thus required only for the original starting of the drive train. If the powertrain is restarted during start / stop operation, the primary drive unit can be started again via the electric drive train itself.

Insbesondere kann das Wiederanfahren des Antriebsstrangs über die elektrische Maschine selbst erfolgen, sodass diese bereits über das Getriebe Antriebsleistung an die Räder abgibt und gleichzeitig über den Freilauf den noch stehenden Verbrennungsmotor wieder startet. Der Wiederstart wird damit außerordentlich effizient und schnell, da er parallel zu einem bereits erfolgenden Anfahrvorgang über die elektrische Maschine erfolgen kann.In particular, the restarting of the drive train can take place via the electric machine itself, so that it already delivers drive power to the wheels via the transmission and at the same time restarts the still standing internal combustion engine via the freewheel. The restart will be extremely efficient and fast, as he can take place parallel to an already taking place starting process via the electric machine.

Das Anfahrelement und das Getriebe selbst können insbesondere gemäß einer der Ausgestaltungsvarianten der bereits eingangs genannten DE 10 2010 012 965 A1 ausgebildet werden. So kann insbesondere eine hydrodynamische Komponente, vorzugsweise ein Wandler, vorgesehen sein, welcher zusammen mit einer Überbrückungskupplung und einem Drehschwingungsdämpfer in einer bevorzugten Ausführungsform das Anfahrelement ausbildet, während die elektrische Maschine mit einer Eingangswelle des Lastschaltgetriebes verbunden ist.The starting element and the transmission itself can in particular according to one of the design variants of the already mentioned DE 10 2010 012 965 A1 be formed. Thus, in particular, a hydrodynamic component, preferably a converter, may be provided, which forms the starting element together with a lockup clutch and a torsional vibration damper in a preferred embodiment, while the electric machine is connected to an input shaft of the power shift transmission.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs kann es ferner vorgesehen sein, dass bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs der Freilauf parallel zum Anfahrelement, insbesondere parallel zur Überbrückungskupplung und gegebenenfalls dem Drehschwingungsdämpfer ausgebildet ist. Über diese Anordnung ist es möglich, dass über die geschlossene Überbrückungskupplung weiterhin das Schubmoment des Verbrennungsmotors alternativ oder ergänzend zur elektrischen Maschine zum Abbremsen des Antriebsstrangs genutzt werden kann. Außerdem kann über den Freilauf bei Bedarf das Starten des Verbrennungsmotors über die elektrische Maschine erreicht werden. Gleichzeitig wird ein Einfluss des Freilaufs auf die Funktionalität des Drehschwingungsdämpfers, sofern dieser vorhanden ist, minimiert.In an advantageous development of the drive train according to the invention, it may further be provided that in this embodiment of the drive train according to the invention, the freewheel is formed parallel to the starting element, in particular parallel to the lock-up clutch and optionally the torsional vibration damper. About this arrangement, it is possible that via the closed lock-up clutch further the thrust torque of the internal combustion engine can be used alternatively or in addition to the electric machine for braking the drive train. In addition, the starting of the internal combustion engine via the electric machine can be achieved if necessary via the freewheel. At the same time, an influence of the freewheel on the functionality of the torsional vibration damper, if present, is minimized.

In einer besonders günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs kann es außerdem vorgesehen sein, dass der Freilauf als fliehkraftabhängiger Freilauf ausgebildet ist. Ein solcher fliehkraftabhängiger Freilauf weist typischerweise Klemmkörper auf, welche ab einer bestimmten Drehzahl von einer Laufbahn abheben und somit oberhalb einer Grenzdrehzahl keinerlei Verschleiß verursachen. Außerdem kann hierdurch eine Rückwirkung auf einen gegebenenfalls vorhandenen Drehschwingungsdämpfer gänzlich ausgeschlossen werden. Durch die ab einer Grenzdrehzahl abgehobenen Klemmkörper des Freilaufs wird also einerseits Verschleiß vermieden und andererseits eine damit einhergehende Leistungseinbuße innerhalb des Antriebsstrangs minimiert. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Grenzdrehzahl so gewählt wird, dass diese gemäß einer besonders günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs kleiner als die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors, insbesondere kleiner als ca. 400 bis 500 U/min, ist. Eine solche Grenzdrehzahl des fliehkraftabhängigen Freilaufs unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors stellt sicher, dass bereits nach Erreichen der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors die Klemmkörper innerhalb des Freilaufs gänzlich abgehoben sind, sodass im regulären Betrieb des Antriebsstrangs, wenn dieser Antriebsleistung vom primären Antriebsaggregat auf angetriebene Räder überträgt, keinerlei Verschleiß und Leistungsverlust innerhalb des erfindungsgemäßen Freilaufs auftritt.In a particularly favorable development of the drive train according to the invention, it can also be provided that the freewheel is designed as a flywheel-dependent freewheel. Such a centrifugal force-dependent freewheel typically has clamping bodies which lift off from a track at a certain speed and thus do not cause any wear above a limit speed. In addition, a reaction to an optionally present torsional vibration damper can be completely excluded. By lifted off from a limiting speed clamp body of the freewheel so on the one hand wear is avoided and on the other hand minimizes a concomitant performance loss within the drive train. This is especially true when the limit speed is chosen so that it is smaller than the idling speed of the engine, in particular less than about 400 to 500 U / min, according to a particularly advantageous embodiment of the drive train according to the invention. Such a limit speed of the centrifugal force-dependent freewheel below the idle speed of the engine ensures that after reaching the idle speed of the internal combustion engine, the clamp body are completely lifted within the freewheel, so in normal operation of the drive train, if this drive power from the primary drive unit transmits to driven wheels, no Wear and loss of performance occurs within the freewheel according to the invention.

Eine besonders günstige und vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs ist dabei der Einsatz in Nutzfahrzeugen. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang kann prinzipiell in allen Arten von gleislosen Kraftfahrzeugen oder auch schienengebundenen Fahrzeugen eingesetzt werden. Aufgrund der vergleichsweise hohen Masse von Nutzfahrzeugen, insbesondere im Vergleich zu Personenkraftwagen, kann der erfindungsgemäße Aufbau seine besonderen Vorteile bei der Nutzung von rekuperierter Energie durch die Hybridisierung des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs jedoch insbesondere bei einem erneuten Beschleunigen von Nutzfahrzeugen ausspielen. Dies gilt vor allem bei Omnibussen, insbesondere im Nahverkehr eingesetzten Omnibussen, welche typischerweise sehr häufig und nur für sehr kurze Strecken von einer Haltestelle zur nächsten fahren und wieder anhalten. Außerdem sind sie überdurchschnittlich häufig von Stopp-Phasen an roten Ampeln, Haltestellen und dergleichen betroffen. Hier macht also die Hybridisierung besonders viel Sinn und durch die Möglichkeit, den erfindungsgemäßen Antriebsstrang besonders effizient im Start/Stopp-Betrieb betreiben zu können, lassen sich weitere energetische und ökologische Vorteile erzielen. Außerdem erlaubt die Möglichkeit, das primäre Antriebsaggregat im Start/Stopp-Betrieb sehr effizient und verschleißarm wieder zu starten, einen sehr wartungsarmen Einsatz des Antriebsstrangs, sodass Ausfallzeiten, welche insbesondere bei Omnibussen im städtischen Nahverkehr außerordentlich teuer und hinsichtlich der Logistik schwierig zu planen sind, wegfallen.A particularly favorable and advantageous use of the drive train according to the invention is the use in commercial vehicles. The drive train according to the invention can be used in principle in all types of trackless motor vehicles or rail-bound vehicles. Due to the relatively high mass of commercial vehicles, especially in comparison to passenger cars, the structure of the invention can play its particular advantages in the use of recuperated energy by the hybridization of the powertrain according to the invention, however, especially in a renewed acceleration of commercial vehicles. This is especially true in buses, especially in local buses used, which typically go very often and only for very short distances from one stop to the next and stop again. In addition, they are more often affected by stop-offs at red lights, stops and the like. Hybridization therefore makes a lot of sense here, and the possibility of being able to operate the drive train according to the invention particularly efficiently in the start / stop mode makes it possible to achieve further energy and ecological advantages. In addition, the possibility of restarting the primary drive unit in start / stop operation very efficiently and with little wear, allows a very low-maintenance use of the drive train, so downtime, which are particularly expensive for buses in urban transport extremely expensive and difficult to plan logistics, eliminated.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.Further advantageous embodiments of the drive train according to the invention will become apparent from the remaining dependent claims and will be apparent from the embodiment, which will be described below with reference to the figures.

Dabei zeigen:Showing:

1 eine schematische Darstellung des Aufbaus des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs; und 1 a schematic representation of the structure of the drive train according to the invention; and

2 eine Detailansicht eines möglichen Anfahrelements in einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang. 2 a detailed view of a possible starting element in a drive train according to the invention.

In 1 ist eine prinzipmäßige Darstellung eines Antriebsstrangs 1 zu erkennen, wie er beispielsweise bei einem Nutzfahrzeug, insbesondere einem Omnibus für den städtischen Nahverkehr, zum Einsatz kommen kann. Ein primäres Antriebsaggregat 2 des Antriebsstrangs 1 soll hier als Verbrennungsmotor, insbesondere als Dieselmotor, ausgebildet sein.In 1 is a schematic representation of a powertrain 1 to recognize, as in a commercial vehicle, in particular a Bus for urban transport, can be used. A primary drive unit 2 of the powertrain 1 should be designed here as an internal combustion engine, in particular as a diesel engine.

In Richtung des Leistungsflusses in dem Antriebsstrang 1, welcher für die hier vorliegende Beschreibung in der beim Antrieb auftretenden Richtung definiert sein soll, folgt auf das primäre Antriebsaggregat 2 ein Anfahrelement 3, welches wenigstens eine Kupplung, z. B. eine später noch näher beschriebene Überbrückungskupplung 5 umfasst. An das Anfahrelement 3 schließt sich dann in Richtung des Leistungsflusses eine elektrische Maschine 6 und an diese ein Lastschaltgetriebe 7 an. Ein Abtrieb 11 des Lastschaltgetriebes 7 ist in der hier gewählten prinzipmäßigen und schematischen Darstellung des Antriebsstrangs 1 über ein weiteres Verteilergetriebe 8 beziehungsweise Differential mit Antriebsrädern 9 verbunden. Die Antriebsräder 9 sollen dabei zum Antrieb des mit dem Antriebsstrang 1 ausgestatteten Fahrzeugs, welches in seiner Gesamtheit nicht dargestellt ist, dienen. Die elektrische Maschine 6 kann bevorzugt als permanenterregte Synchronmaschine (PSM) ausgebildet sein.In the direction of power flow in the powertrain 1 , which is to be defined for the present description in the direction of the drive, follows the primary drive unit 2 a starting element 3 which has at least one coupling, e.g. B. a later described in more detail lock-up clutch 5 includes. To the starting element 3 then closes in the direction of power flow an electric machine 6 and to this a power shift transmission 7 at. An output 11 of the power shift transmission 7 is in the selected here schematic and schematic representation of the powertrain 1 via another transfer case 8th or differential with drive wheels 9 connected. The drive wheels 9 intended to drive with the drive train 1 equipped vehicle, which is not shown in its entirety serve. The electric machine 6 may preferably be designed as a permanent magnet synchronous machine (PSM).

Der Aufbau des Antriebsstrangs 1 in der in 1 dargestellten Art und Weise erlaubt besonders einfach und effizient den Einsatz einer kleinen und sehr effizienten elektrischen Maschine 6. Dadurch, dass diese zwischen dem Anfahrelement 3 und dem Lastschaltgetriebe 7 angeordnet ist, muss durch die elektrische Maschine 6 lediglich eine sehr geringe Spreizung ihres verfügbaren Drehmoments beziehungsweise Drehzahlbereichs gewährleistet werden, da anschließend eine entsprechende Übersetzung zu den an den Antriebsrädern 9 benötigten Drehzahlen beziehungsweise Drehmomenten über das Lastschaltgetriebe 7 erfolgt. Andererseits ist die elektrische Maschine 3 so zwischen dem Anfahrelement 3 und dem Lastschaltgetriebe 7 angeordnet, dass eine Entkopplung des primären Antriebsaggregats 2, hier also des Dieselmotors, von der elektrischen Maschine 6 realisiert werden kann, sodass bei einem Stillstand des Dieselmotors 2 durch den Betrieb der elektrischen Maschine 6 als Generator oder Motor keine Schleppverluste durch das gegebenenfalls notwendige Schleppen des Dieselmotors 2 verursacht werden. Der Aufbau ist daher außerordentlich kompakt zu realisieren und erlaubt einen sehr vorteilhaften und energieeffizienten Einsatz des hybridisierten Antriebsstrangs 1 in der eingangs beschriebenen Art und Weise.The structure of the powertrain 1 in the in 1 illustrated manner allows particularly simple and efficient the use of a small and very efficient electric machine 6 , Because they are between the starting element 3 and the power shift transmission 7 is arranged, must by the electric machine 6 only a very small spread of their available torque or speed range can be ensured, since then a corresponding translation to the at the drive wheels 9 required speeds or torques via the powershift transmission 7 he follows. On the other hand, the electric machine 3 so between the starting element 3 and the power shift transmission 7 arranged that a decoupling of the primary drive unit 2 , here so the diesel engine, of the electric machine 6 can be realized, so at a standstill of the diesel engine 2 through the operation of the electric machine 6 As a generator or engine no drag losses due to the possibly necessary towing the diesel engine 2 caused. The structure is therefore extremely compact to implement and allows a very advantageous and energy-efficient use of the hybrid powertrain 1 in the manner described above.

In der Darstellung der 2 ist nun das Anfahrelement 3 in einer möglichen Ausgestaltung gemäß der Erfindung näher dargestellt. Der eigentliche Aufbau des Anfahrelements 3 spielt dabei eine untergeordnete Rolle. Im Wesentlichen ist es für die Erfindung relevant, dass ein in 2 erkennbarer Freilauf 12 in der später noch näher beschriebenen Art und Weise vorhanden ist. Das Anfahrelement 3 ist analog zur Darstellung in 1 zwischen einer Kurbelwelle 10 des Verbrennungsmotors und einer Eingangswelle 13 des Lastschaltgetriebes 7 dargestellt, wobei mit der Eingangswelle 13 des Lastschaltgetriebes 7 die elektrische Maschine 6, beispielsweise in der aus der eingangs genannten DE 10 2010 012 965 A1 näher beschriebenen Art, gekoppelt ist.In the presentation of the 2 is now the starting element 3 in a possible embodiment according to the invention shown in more detail. The actual structure of the starting element 3 plays a minor role. In essence, it is relevant to the invention that a in 2 recognizable freewheel 12 in the manner described in more detail later. The starting element 3 is analogous to the representation in 1 between a crankshaft 10 the internal combustion engine and an input shaft 13 of the power shift transmission 7 shown, with the input shaft 13 of the power shift transmission 7 the electric machine 6 For example, in the above-mentioned DE 10 2010 012 965 A1 more closely described type is coupled.

Innerhalb des Anfahrelements 3 findet sich die bereits angesprochene Überbrückungskupplung 5, welche so geschaltet werden kann, dass sich mit der Überbrückungskupplung 5 und einem Drehschwingungsdämpfer 14 ein Leistungszweig ergibt, welcher parallel zu einem hydrodynamischen Wandler 4 ausgebildet ist. Dieser hydrodynamische Wandler 4 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem umlaufenden Gehäuse ausgebildet. Sein über die Überbrückungskupplung 5 mit der Kurbelwelle 10 verbindbares Pumpenrad 15 wird in der typischen Art und Weise über ein Leitrad 16 und ein Turbinenrad 17 zu dem hydrodynamischen Wandler 4 ergänzt.Within the starting element 3 there is the already mentioned lock-up clutch 5 , which can be switched so that with the lock-up clutch 5 and a torsional vibration damper 14 results in a power branch, which parallel to a hydrodynamic converter 4 is trained. This hydrodynamic converter 4 is formed in the embodiment shown here with a circumferential housing. Its about the lockup clutch 5 with the crankshaft 10 connectable impeller 15 is in the typical way via a stator 16 and a turbine wheel 17 to the hydrodynamic converter 4 added.

Das Leitrad 16 ist dabei über einen weiteren Freilauf 18 mit dem Gehäuse des Lastschaltgetriebes 7 verbunden: Im hydrodynamischen Fahrbetrieb bei entsprechend geöffneter Überbrückungskupplung 5 erfolgt der Antrieb im Antriebsfall von der angetriebenen Kurbelwelle 10 auf die Getriebeeingangswelle 13 nun so, dass das Pumpenrad 15 des hydrodynamischen Wandlers 4 entsprechend bewegt wird und sich gestellt durch das Leitrad 16 eine entsprechende Bewegung des Turbinenrads 17 einstellt, welche durch die unmittelbare Verbindung des Turbinenrads 17 mit der Getriebeeingangswelle 13 auf das Lastschaltgetriebe übertragen wird. Nach dem Anfahrvorgang über den hydrodynamischen Wandler 4 wird die Überbrückungskupplung 5 geschlossen, sodass die Leistung nun über die Überbrückungskupplung 5 und den Drehschwingungsdämpfer 14 von der Kurbelwelle 10 auf die Getriebeeingangswelle 13 übertragen wird. All dies ist aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, sodass hierauf nicht näher eingegangen werden muss. Der Aufbau des Anfahrelements ist – mit Ausnahme des Freilaufs 12 – daher auch rein beispielhaft zu verstehen, er könnte genauso gut auch zum Beispiel in dem in der DE 10 2010 012 965 A1 beschriebenen Aufbau ausgeführt sein.The stator 16 is about a further freewheel 18 with the housing of the power shift transmission 7 Connected: In hydrodynamic driving mode with appropriately opened lock-up clutch 5 the drive is in the drive case of the driven crankshaft 10 on the transmission input shaft 13 now so that the impeller 15 of the hydrodynamic converter 4 is moved accordingly and made by the stator 16 a corresponding movement of the turbine wheel 17 which is due to the direct connection of the turbine wheel 17 with the transmission input shaft 13 is transmitted to the power shift transmission. After the starting process via the hydrodynamic converter 4 becomes the lock-up clutch 5 closed, so that the power now via the lock-up clutch 5 and the torsional vibration damper 14 from the crankshaft 10 on the transmission input shaft 13 is transmitted. All this is known from the general state of the art, so that it need not be discussed in detail. The structure of the starting element is - with the exception of the freewheel 12 - Therefore, to understand purely by way of example, he could just as well in the example in the DE 10 2010 012 965 A1 be executed described construction.

Über den Freilauf 12, welcher parallel zu dem Drehschwingungsdämpfer 14 und der Überbrückungskupplung 5 in dem Anfahrelement 3 angeordnet ist, ist es nun jedoch so, dass im Antriebsfall vom Freilauf 12 keine Wirkung ausgeht, insbesondere kann der Freilauf 12 so ausgebildet sein, dass er ab einer Grenzdrehzahl unterhalb der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 2 seine Klemmkörper abhebt, sodass keinerlei Eingriff des Freilaufs stattfindet und keinerlei Verschleiß innerhalb des Freilaufs 12 auftritt. In dem Fall, dass der Verbrennungsmotor 2 nun abgestellt ist, insbesondere wenn das mit dem Antriebsstrang 1 ausgestattete Fahrzeug an einer roten Ampel, einer Haltestelle oder dergleichen anhält, dann muss mit erneutem Beginn der Fahrt der Verbrennungsmotor 2 wieder gestartet werden. In diesem Fall kann über die elektrische Maschine 6, welche mit der Getriebeeingangswelle 13 gekoppelt ist, über den Freilauf 12, welcher unterhalb der Grenzdrehzahl in Leistungsflussrichtung von der Getriebeeingangswelle 13 auf die Kurbelwelle 10 Leistung übertragen kann, eine Drehbewegung der Kurbelwelle 10 über die elektrische Maschine 6 erreicht werden. Über die elektrische Maschine 6 kann der Verbrennungsmotor 2 also bei Bedarf gestartet werden. Dies kann insbesondere dann erfolgen, wenn der Verbrennungsmotor 2 während eines Start/Stopp-Betriebs im Stillstand ist und beim Wiederanfahren des mit dem Antriebsstrang 1 ausgestatteten Fahrzeugs wieder gestartet werden soll. Für den herkömmlichen Start, beispielsweise beim ersten Starten des Verbrennungsmotors 2 nach einer längeren Stillstandsphase, beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Kraftfahrzeugs am Morgen, kann über einen in 1 angedeuteten elektrischen Starter 19 auf der dem Lastschaltgetriebe 7 gegenüberliegenden Seite der Kurbelwelle 10 angeordnet sein. Dieser ist jedoch typischerweise nur für eine vergleichsweise geringe Anzahl von Starts, beispielsweise 60.000 bis 160.000 Startvorgänge, ausgelegt und ist somit hinsichtlich seiner Auslegung nicht geeignet, um die ständigen Wiederstarts im Rahmen eines Start/Stopp-Betriebs zu übernehmen. Die elektrische Maschine 6 des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1 kann dies jedoch zusammen mit dem beschriebenen Freilauf 12 parallel zum Anfahrelement 3 problemlos leisten.About the freewheel 12 which is parallel to the torsional vibration damper 14 and the lock-up clutch 5 in the starting element 3 is arranged, it is however now so that in the drive case of the freewheel 12 no effect, in particular, the freewheel 12 be designed so that it is below a limit speed below the idle speed of the engine 2 his clamp body lifts so that there is no engagement of the freewheel and no wear within the freewheel 12 occurs. In the case of the internal combustion engine 2 now turned off, especially if that with the powertrain 1 equipped vehicle stops at a red light, a stop or the like, then the engine has to start again with the start of the journey 2 be started again. In this case, over the electric machine 6 , which with the transmission input shaft 13 is coupled, over the freewheel 12 , which is below the limit speed in the power flow direction of the transmission input shaft 13 on the crankshaft 10 Power transmitted, a rotational movement of the crankshaft 10 over the electric machine 6 be achieved. About the electric machine 6 can the internal combustion engine 2 So start when needed. This can be done in particular when the internal combustion engine 2 during a start / stop operation is at a standstill and when restarting the driveline 1 equipped vehicle should be restarted. For the conventional start, for example when first starting the engine 2 after a longer standstill phase, for example, during the commissioning of the motor vehicle in the morning, can be via a in 1 indicated electric starter 19 on the power shift transmission 7 opposite side of the crankshaft 10 be arranged. However, this is typically designed only for a comparatively small number of starts, for example 60,000 to 160,000 starts, and is thus not suitable in terms of its design to take over the constant restarting in the context of a start / stop operation. The electric machine 6 of the drive train according to the invention 1 However, this can be done together with the described freewheel 12 parallel to the starting element 3 easily perform.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010012965 A1 [0002, 0008, 0019, 0021] DE 102010012965 A1 [0002, 0008, 0019, 0021]

Claims (11)

Antriebsstrang (1) für ein Kraftfahrzeug, mit 1.1 einem Verbrennungsmotor mit einer Kurbelwelle (10) als primärem Antriebsaggregat, 1.2 einem Lastschaltgetriebe (7), welches in Richtung des Leistungsflusses nach dem primären Antriebsaggregat (2) angeordnet ist, 1.3 einem Anfahrelement (3), welches im Leistungsfluss zwischen dem primären Antriebsaggregat (2) und dem Lastschaltgetriebe (7) angeordnet ist, und welches wenigstens eine Kupplung (5) umfasst, 1.4 einer elektrischen Maschine (6), welche im Leistungsfluss nach dem Anfahrelement (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass 1.5 zwischen der elektrischen Maschine (6) und der Kurbelwelle (10) des primären Antriebsaggregats (2) ein Freilauf (12) angeordnet ist, über welchen Leistung auf die Kurbelwelle (10) übertragen kann.Powertrain ( 1 ) for a motor vehicle, with 1.1 an internal combustion engine with a crankshaft ( 10 ) as the primary drive unit, 1.2 a power shift transmission ( 7 ), which in the direction of the power flow to the primary drive unit ( 2 ), 1.3 a starting element ( 3 ), which in the power flow between the primary drive unit ( 2 ) and the power shift transmission ( 7 ), and which at least one coupling ( 5 ), 1.4 an electric machine ( 6 ), which in the power flow after the starting element ( 3 ), characterized in that 1.5 between the electric machine ( 6 ) and the crankshaft ( 10 ) of the primary drive unit ( 2 ) a freewheel ( 12 ) is arranged over which power to the crankshaft ( 10 ) can transmit. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (12) parallel zum Anfahrelement (3) ausgebildet ist.Powertrain ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the freewheel ( 12 ) parallel to the starting element ( 3 ) is trained. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (3) eine hydrodynamische Komponente, insbesondere einen hydrodynamischen Wandler (4), aufweist.Powertrain ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the starting element ( 3 ) a hydrodynamic component, in particular a hydrodynamic converter ( 4 ), having. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (3) eine Überbrückungskupplung (5) für die hydrodynamische Komponente aufweist.Powertrain ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the starting element ( 3 ) a lock-up clutch ( 5 ) for the hydrodynamic component. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anfahrelement (3) einen Drehschwingungsdämpfer (14) zwischen der Überbrückungskupplung (5) und einer Eingangswelle (13) des Lastschaltgetriebes (7) aufweist.Powertrain ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the starting element ( 3 ) a torsional vibration damper ( 14 ) between the lock-up clutch ( 5 ) and an input shaft ( 13 ) of the power shift transmission ( 7 ) having. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (6), insbesondere über wenigstens eine Kupplung, mit der Eingangswelle (13) des Lastschaltgetriebes (7) gekoppelt ist.Powertrain ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the electric machine ( 6 ), in particular via at least one clutch, with the input shaft ( 13 ) of the power shift transmission ( 7 ) is coupled. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (12) parallel zur Überbrückungskupplung (5) sowie gegebenenfalls dem Drehschwingungsdämpfer (14) ausgebildet ist.Powertrain ( 1 ) according to one of claims 4, 5 or 6, characterized in that the freewheel ( 12 ) parallel to the lock-up clutch ( 5 ) and optionally the torsional vibration damper ( 14 ) is trained. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (12) als fliehkraftabhängiger Freilauf ausgebildet ist.Powertrain ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the freewheel ( 12 ) is designed as a centrifugal force-dependent freewheel. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf eine Grenzdrehzahl aufweist, welche kleiner als die Leerlaufdrehzahl des primären Antriebsaggregats (2), insbesondere kleiner als ca. 400 bis 500 U/min, ist.Powertrain ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the freewheel has a limit speed which is less than the idling speed of the primary drive unit ( 2 ), in particular less than about 400 to 500 U / min, is. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Wirkverbindung mit Kurbelwelle (10) des primären Antriebsaggregats (2) ein elektrischer Starter (19), insbesondere auf der dem Lastschaltgetriebe (7) abgewandten Seite der Kurbelwelle (10), angeordnet ist.Powertrain ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that in operative connection with crankshaft ( 10 ) of the primary drive unit ( 2 ) an electric starter ( 19 ), in particular on the power shift transmission ( 7 ) facing away from the crankshaft ( 10 ) is arranged. Verwendung eines Antriebsstrangs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, für den Antrieb eines Nutzfahrzeugs, insbesondere eines Omnibus, bevorzugt eines Nahverkehrs-Omnibus.Use of a powertrain ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, for the drive of a commercial vehicle, in particular a bus, preferably a local bus.
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