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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Antriebsstrang
eines Fahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
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Ein
Verfahren zum Steuern und Regeln eines Antriebsstranges eines Hybridfahrzeuges
sowie ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeuges ist aus der
DE 10 2004 002 061
A1 bekannt. Der Antriebsstrang ist mit einer Brennkraftmaschine,
mit einer elektrischen Maschine, mit einem zwischen der elektrischen
Maschine und einem Abtrieb in einem Kraftfluss des Antriebsstranges
angeordneten und mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit
ausgeführten Schaltelement sowie einem zwischen der elektrischen
Maschine und der Brennkraftmaschine angeordneten Schaltelement ausgebildet,
wobei die elektrische Maschine und die Brennkraftmaschine über
das letztgenannte Schaltelement in Wirkverbindung bringbar sind.
Ein solcher Antriebsstrang ist mittels des Verfahrens zum Steuern
und Regeln derart betreibbar, dass ein Übergang von einem
Antrieb des Hybridfahrzeuges durch die elektrische Maschine zu einem
Parallelantrieb des Hybridfahrzeuges über die elektrische
Maschine und die Brennkraftmaschine oder zu einem reinen brennkraftmaschinenseitigen Antrieb
des Hybridfahrzeuges sowie ein Startvorgang der Brennkraftmaschine über
die elektrische Maschine ohne für einen Fahrer des Hybridfahrzeuges
merkbare antriebssteuerseitige Reaktionsmomente durchführbar
ist.
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Um
die vorbeschriebenen Funktionalitäten realisieren zu können,
werden leistungsfähige Energiespeicher mit entsprechender
Lebensdauer benötigt. Darüber hinaus sind zur
Erzielung nennenswerter Leistungen Hybridantriebssysteme mit hohen elektrischen
Spannungen zu betreiben.
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Derart
hohe elektrische Spannungen verursachen jedoch einen erhöhten
Wartungsaufwand von Hybridfahrzeugen, da die Fahrzeuge vor der Durchführung
eines Service oder einer Reparatur von speziell geschultem Fachpersonal
spannungsfrei zu schalten sind. Des Weiteren weisen die aktuell
zur Verfügung stehenden Energiespeicher noch nicht die gewünschte
Lebensdauer auf, womit die Instandhaltungskosten von mit Hybridantriebsträngen
ausgeführten Fahrzeugen unerwünscht hoch sind.
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Darüber
hinaus sind aus der Praxis Fahrzeuge bekannt, bei denen Brennkraftmaschinen
jeweils Hydrauliksysteme zugeordnet sind und Hybridantriebe ausbilden.
Diese hydraulischen Hybridantriebe bieten die Möglichkeit,
betriebszustandsabhängig während Bremsvorgängen
Energie zu rekuperieren und bei positiven Beschleunigungsvorgängen
ein hydraulisch erzeugtes Antriebsmoment zur Verfügung zu
stellen, um die Brennkraftmaschine effizienter betreiben zu können
als bei Fahrzeugen, welche lediglich mit einer Brennkraftmaschine
ausgeführt sind. Zudem ist es auch vorgesehen, die Brennkraftmaschinen
beispielsweise im Fahrzeugstillstand und bei Bremsvorgängen
während geeigneter Betriebszustände eines Antriebsstranges
abzuschalten, um einen Kraftstoffverbrauch zu senken, wobei Starter
der Brennkraftmaschinen durch die Hydrauliksysteme unterstützt
werden.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges zur Verfügung
zu stellen, mittels welcher der Wartungsaufwand sowie die Instandhaltungskosten
von Hybridfahrzeugen reduziert sind und die mit einem hohen Wirkungsgrad
betreibbar ist.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bei
der Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges,
welcher eine Getriebeeinrichtung und eine Hydraulikeinrichtung aufweist,
die mit einer hydraulischen Maschine, einem hydraulischen Druckspeicher,
einem Hydraulikfluidreservoir und einer wenigstens zwischen der
hydraulischen Maschine und dem hydraulischen Druckspeicher angeordneten
Ventileinrichtung ausgebildet ist, wobei der hydraulische Druckspeicher
im Pumpenbetrieb der hydraulischen Maschine von dieser mit einem
Hydraulikfluidvolumenstrom beaufschlagbar ist und die hydraulische
Maschine während eines motorischen Betriebes, während
dem die hydraulische Maschine vom hydraulischen Druckspeicher mit
einem Hydraulikfluidvolumenstrom beaufschlagt und antreibbar ist, ein
Antriebsmoment erzeugt, ist die Hydraulikeinrichtung in montiertem
Zustand in einem Leistungspfad eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges
zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Bereich der Getriebeeinrichtung
angeordnet, der zur Darstellung einer Übersetzung der Getriebeeinrichtung
vorgesehen ist.
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Durch
die Anordnung der Hydraulikeinrichtung in montiertem Zustand zwischen
einer Brennkraftmaschine und einem eine Übersetzung der
Getriebeeinrichtung darstellenden Bereich der Getriebeeinrichtung
ist die Hydraulikeinrichtung bzw. deren hydraulische Maschine über
den gesamten Betriebsbereich eines Fahrzeuges mit hohem Wirkungsgrad betreibbar.
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Des
Weiteren werden durch den Einsatz einer Hydraulikeinrichtung zur
Energierekuperation, zur Darstellung eines Boostzustandes, zum Starten einer
Brennkraftmaschine, zum alleinigen hydraulischen Anfahren eines
Fahrzeuges sowie zum Abstützen eines von einer Brennkraftmaschine
erzeugten Antriebsmomentes beim Vergleich zu mit elektrischen Systemen
ausgeführten Hybridfahrzeugen mit verringertem Wartungsaufwand
sowie mit reduzierten Instandhaltungskosten realisiert, da beispielsweise
ein aufwändiges Spannungsfreischalten eines Fahrzeuges
sowie die Erneuerung von elektrischen Energiespeichern entfällt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung fördert die hydraulische Maschine während
des Pumpenbetriebes in Abhängigkeit eines Betriebszustandes
der Ventileinrichtung Hydraulikfluid entweder zu dem hydraulischen
Druckspeicher oder in das Hydraulikfluidreservoir, welches von der
hydraulischen Maschine aus dem Hydraulikfluidreservoir angesaugt
wird. Damit wird auf einfache Art und Weise die Erzeugung eines unzulässigen
Druckes im hydraulischen Druckspeicher vermieden.
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Die
hydraulische Maschine ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung
der Vorrichtung nach der Erfindung derart mit dem Hydraulikfluidreservoir verbunden,
dass der während des motorischen Betriebes der hydraulischen
Maschine vom hydraulischen Druckspeicher über die Ventileinrichtung
zugeführte Hydraulikfluidvolumenstrom in Richtung des Hydraulikfluidreservoirs
führbar ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist zwischen der Brennkraftmaschine und der hydraulischen
Maschine und/oder zwischen der hydraulischen Maschine und wenigstens
dem Bereich der Getriebeeinrichtung, mittels dem eine Übersetzung
in der Getriebeeinrichtung darstellbar ist, ein reibschlüssiges
Schaltelement mit stufenlos variierbarer Übertragungsfähigkeit
vorgesehen, wobei jeweils ein über ein Schaltelement führbares
Drehmoment in Abhängigkeit der eingestellten Übertragungsfähigkeit eines
Schaltelementes steht.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist eine wenigstens dreiwellig ausgeführte
Planetengetriebeeinrichtung vorgesehen und eine Motorausgangswelle
der Brennkraftmaschine mit einer ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung,
eine Getriebeeingangswelle der Getriebeeinrichtung mit einer zweiten
Welle und die hydraulische Maschine mit einer dritten Welle der
Planetengetriebeeinrichtung in Wirkverbindung bringbar, wobei ein
von der hydraulischen Maschine erzeugtes Drehmoment über
die Planetengetriebeeinrichtung in den Antriebsstrang einleitbar
ist. Bei dieser Ausführungsform ersetzt die hydraulische
Maschine ein Anfahrelement, womit ein Fahrzeug wenigstens annähernd
verschleißfrei anfahrbar ist, da ein von der Brennkraftmaschine
erzeugtes Anfahrmoment über die Planetengetriebeeinrichtung
im Bereich der hydraulischen Maschine abstützbar ist, wobei
die hydraulische Maschine dann vorzugsweise als Pumpe betrieben
wird und der hydraulische Druckspeicher während eines Anfahrvorganges
befüllbar ist.
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Im
Bereich der Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle der Getriebeeinrichtung
und der zweiten Welle der Planetengetriebeeinrichtung ist bei einer
Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung eine weitere hydraulische Maschine angeordnet, wobei
ein von der weiteren hydraulischen Maschine erzeugtes Drehmoment
in den Antriebsstrang einleitbar ist. Mit einem derart ausgeführten
Hybridantriebsstrang ist neben einen Rekuperationsbetrieb auch ein
Start der Brennkraftmaschine sowohl während eines Fahrzeugstillstandes
als auch während eines Fahrbetriebes durchführbar.
Des Weiteren ist aufgrund der mechanischen und hydraulischen Leistungsverzweigung
auch eine Lastpunktverschiebung des Motors darstellbar, um einen
Kraftstoffverbrauch auf einfache und kostengünstige Art
und Weise senken zu können.
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Eine
vereinfachte Weiterbildung der beiden letztgenannten Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt dann vor,
wenn die hydraulischen Maschinen über gemeinsame Leitungen mit
dem Hydraulikfluidreservoir und der Ventileinrichtung sowie dem
hydraulischen Druckspeicher verbunden sind.
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Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist eine Drehrichtung der hydraulischen Maschine und/oder
der weiteren hydraulischen Maschine reversierbar, womit bei ausreichend
großem Druck speicher eine Rückwärtsfahrt eines
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführten
Fahrzeuges ohne zusätzlichen Rückwärtsgang
der Getriebeeinrichtung über die Hydraulikeinrichtung darstellbar
ist.
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Eine
besonders bauraumgünstige und einfach zu montierende Ausführungsform
der Vorrichtung nach der Erfindung liegt dann vor, wenn die hydraulische
Maschine und/oder die weitere hydraulische Maschine in ein Gehäuse
der Getriebeeinrichtung integriert ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen und den unter Bezugnahme
auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen,
wobei zugunsten der Übersichtlichkeit in der Zeichnung
für bau- und funktionsgleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen
verwendet werden.
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Es
zeigt:
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1 eine
stark schematisierte Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels
eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges;
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebsstranges eines
Fahrzeuges in einer 1 entsprechenden Darstellung;
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3 eine 1 entsprechende
Darstellung eines dritten Ausführungsbeispieles eines Antriebsstranges
eines Fahrzeuges;
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4 eine
Weiterbildung des in 3 dargestellten Antriebsstranges,
bei welchem eine hydraulische Maschine im Gehäuse einer
Getriebeeinrichtung angeordnet ist;
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5 ein
fünftes Ausführungsbeispiel eines Antriebsstranges
eines Fahrzeuges, welches ein Planetengetriebe umfasst;
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6 einen
Antriebsstrang, der mit zwei hydraulischen Maschinen und einem Planetengetriebe ausgebildet
ist.
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In 1 ist
ein Antriebsstrang 1 eines Fahrzeuges dargestellt, der
eine Vorrichtung 2 umfasst, die eine Getriebeeinrichtung 3 und
eine Hydraulikeinrichtung 4 aufweist. Die Hydraulikeinrichtung
ist mit einer hydraulischen Maschine 5, einem hydraulischen
Druckspeicher 6, einem Hydraulikfluidreservoir 7 und
einer wenigstens zwischen der hydraulischen Maschine 5 und
dem hydraulischen Druckspeicher 6 angeordneten Ventileinrichtung 8 ausgebildet.
Der hydraulische Druckspeicher 6 ist zur Minimierung von
Verlustleistungen als adiabater hydraulischer Druckspeicher ausgebildet,
der durch einen höheren Wirkungsgrad als elektrische Speichereinrichtungen
von elektrischen Hydridantriebssträngen gekennzeichnet
ist.
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Zusätzlich
ist der hydraulische Druckspeicher 6 vorzugsweise als Federspeicher
oder als Membranspeicher, welcher mit einer Gasfeder ausgeführt
ist, ausgebildet.
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Im
Pumpenbetrieb der hydraulischen Maschine 5 ist der hydraulische
Druckspeicher 6 von der hydraulischen Maschine 5 mit
einem Hydraulikfluidvolumenstrom beaufschlagbar. Während
eines motorischen Betriebes der hydraulischen Maschine 5, während
dem die hydraulische Maschine 5 vom hydraulischen Druckspeicher 6 mit
einem Hydraulikfluidvolumenstrom beaufschlagt und antreibbar ist,
erzeugt die hydraulische Maschine 5 ein Antriebsmoment.
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Die
Hydraulikeinrichtung 4 bzw. deren hydraulische Maschine 5 ist
im montierten Zustand in einem Leistungspfad des Antriebsstranges 1 zwischen
einer Brennkraftmaschine 9 des Antriebsstranges 1 und
einem Bereich der Getriebeeinrichtung 3 angeordnet, der
zur Darstellung einer Übersetzung der Getriebeeinrichtung 3 vorgesehen
ist.
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Sowohl
zwischen der Brennkraftmaschine 9 und der hydraulischen
Maschine 5 als auch zwischen der hydraulischen Maschine 5 und
der Getriebeeinrichtung 3 ist jeweils ein reibschlüssiges
Schaltelement 10, 11 angeordnet, deren Übertragungsfähigkeit
stufenlos variierbar ist. In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden
Anwendungsfalles ist das Schaltelement 10 oder das Schaltelement 11 als
Anfahrelement ausgebildet, mittels welchem brennkraftmaschinenseitige
Anfahrvorgänge eines mit dem Antriebsstrang 1 ausgeführten
Fahrzeuges in an sich bekannter Art und Weise darstellbar sind.
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Darüber
hinaus besteht während eines Bremsbetriebes des Fahrzeuges
die Möglichkeit, das Schaltelement 10 zu öffnen
und die Brennkraftmaschine 9 vom restlichen Antriebsstrang 1 abzukoppeln
und abzuschalten. Gleichzeitig wird die hydraulische Maschine 5 als
Pumpe betrieben und Hydraulikfluid aus dem Hydraulikfluidreservoir 7 angesaugt und über
die Ventileinrichtung 8 bis Erreichen eines vordefinierten
Fülldruckes dem hydraulischen Druckspeicher 6 zugeführt.
Dabei wird durch die Entkopplung der Brennkraftmaschine 9 vom
restlichen Antriebsstrang 1 im Bereich des Schaltelementes 10 erreicht,
dass während des Rekuperationsbetriebes der Vorrichtung 2 die
rotatorischen Massen der Brennkraftmaschine 9 nicht bewegt
werden müssen und die gesamte Bremsenergie im Bereich der
hydraulischen Maschine 5 verlustfrei abgreifbar ist und zur
Befüllung des hydraulischen Druckspeichers 6 zur
Verfügung steht.
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Des
Weiteren besteht auch die Möglichkeit, das Schaltelement 11 im
Fahrzeugstillstand zu öffnen und die Brennkraftmaschine 9 bei
entsprechender Betätigung des Schaltelementes 10 über
die motorisch betriebene hydraulische Maschine 5 zu starten. Hierfür
wird im hydraulischen Druckspeicher gespeichertes Hydraulikfluid über
die Ventileinrichtung 8 der hydraulischen Maschine 5 zugeführt
und anschließend in das Hydraulikfluidreservoir 7 abgeführt.
Dabei erzeugt die hydraulischen Maschine 5 ein Antriebsmoment,
das über das Schaltelement 10 der Brennkraftmaschine 9 aufgeprägt
wird. Die abgeschaltete Brennkraftmaschine 9 wird dann
wie bei einem Hybridantriebsstrang, der mit einer elektrisch betriebenen
integrierten Starter-Generator-Einheit ausgeführt ist,
von der hydraulischen Maschine 5 gestartet, wobei nach
dem Starten der Brennkraftmaschine der möglicherweise nicht
mehr ausreichend befüllte hydraulische Druckspeicher 6 im
Fahrzeugstillstand bei geöffnetem Schaltelement 11 über die
wieder als Pumpe betriebene hydraulische Maschine 5 erneut
befüllbar ist.
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Wird
im hydraulischen Druckspeicher 6 ein vordefinierter Fülldruck
erreicht, schaltet die Ventileinrichtung 8 entsprechend
um und der von der als Pumpe betriebenen hydraulischen Maschine 5 geförderte
Hydraulikfluidvolumenstrom wird im Bereich der Ventileinrichtung 8 in
Richtung des Hydraulikfluidreservoirs 7 geführt,
während die Verbindung zwischen der hydraulischen Maschine 5 und
dem hydraulischen Druckspeicher 6 im Bereich der Ventileinrichtung 8 gesperrt
ist. In diesen Betriebszustand der Ventileinrichtung 8 wird
das im hydraulischen Druckspeicher 6 gespeicherte Hydraulikfluidvolumen vorgehalten
und steht für einen motorischen Betrieb der hydraulischen
Maschine 5 des Antriebsmittels zur Verfügung.
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Aufgrund
von Leckagen des hydraulischen Systems besteht bei längeren
Stillstandszeiten eines Fahrzeuges die Möglichkeit, dass
der Druck im hydraulischen Druckspeicher 6 abfällt
und die Brennkraftmaschine 9 über die Vorrichtung 2 nicht
in der vorbeschriebenen Art und Weise hydraulisch startbar ist.
Um die Brennkraftmaschine 9 dennoch starten zu können,
ist der Brennkraftmaschine 9 eine zusätzliche
elektrische Starteinheit 12 zugeordnet, welche beispielsweise
einem herkömmlichen Anlasser entsprechen kann.
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Die
bei dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel
des Antriebsstranges 1 zwischen der hydraulischen Maschine 5 und
der Getriebeein richtung 3 angeordnete Kupplungseinrichtung bzw.
das Schaltelement 11 kann auch als Schaltkupplung 11' der
Getriebeeinrichtung 3 oder als getriebeausgangsseitige
Kupplungseinrichtung 11'' vorgesehen werden, um die vorbeschriebenen
Funktionalitäten darstellen zu können.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebsstranges 1 eines
Hydridfahrzeuges ist in 2 dargestellt, wobei sich der
Antriebsstrang 1 gemäß 2 von
dem in 1 gezeigten Antriebsstrang 1 dadurch
unterscheidet, dass der Antriebsstrang 1 gemäß 2 ohne
das Schaltelement 10 ausgeführt und daher kostengünstiger
ist. Die Vorrichtung 2 des Antriebsstranges 1 gemäß 2 stellt
eine hydraulische Start-Stopp-Einrichtung dar, die alle Funktionen eines
elektrischen Kurbelwellenstarters bietet, wobei die Brennkraftmaschine 9 während
eines Rekuperationsbetriebes nicht von der hydraulischen Maschine 5 entkoppelbar
ist und somit in abgeschaltetem Zustand Verlustleistungen erzeugt,
die einen Rekuperationsbetrieb der Vorrichtung 2, während
dem der hydraulische Druckspeicher 6 befüllt wird,
nachteilig beeinflusst.
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Bei
dem in 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel
des Antriebsstranges 1, der mit dem Schaltelement 10 und
ohne das Schaltelement 11 ausgebildet ist, stellt die Vorrichtung 2 das
hydraulische Äquivalent zu einer elektrisch betriebenen
integrierten Starter-Generator-Einheit dar.
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Ein
viertes Ausführungsbeispiel des Antriebsstranges 1 ist
in 4 dargestellt, bei dem die Vorrichtung 2 wenigstens
teilweise innerhalb eines Getriebegehäuses 13 angeordnet
ist. Lediglich der hydraulische Druckspeicher 6 ist außerhalb
des Getriebegehäuses 13 vorgesehen und über
eine hydraulische Leitung 17, welche in das Innere des
Getriebegehäuses 13 zu der Ventileinrichtung 8 führt, mit
den restlichen Komponenten der Vorrichtung 2 verbunden.
Die in 4 dargestellte Ausführungsform des Antriebsstranges 1 mit
der Vorrichtung 2 stellt eine vorteilhafte Ausführung
einer hydraulischen Start-Stopp- Einrichtung dar, da für
den Betrieb der Vorrichtung 2 das Hydraulikfluid aus dem Ölsumpf
der Getriebeeinrichtung 3 verwendbar ist.
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Der
in 5 dargestellte Antriebsstrang 1 ist mit
einer Vorrichtung 2 ausgebildet, die neben der Hydraulikeinrichtung 4 und
der Getriebeeinrichtung 3 eine als Überlagerungsgetriebe
ausgeführte Planetengetriebeeinrichtung aufweist. Dabei
ist eine Motorausgangswelle 15 der Brennkraftmaschine 9 mit einer
ersten Welle der Planetengetriebeeinrichtung 14, eine Getriebeeingangswelle 16 der
Getriebeeinrichtung 3 mit einer zweiten Welle der Planetengetriebeeinrichtung
und die hydraulische Maschine 5 mit einer dritten Welle
der Planetengetriebeeinrichtung 14 wirkverbunden, wobei
ein von der hydraulischen Maschine 5 erzeugtes Drehmoment über
die Planetengetriebeeinrichtung 14 in den Antriebsstrang 1 einleitbar
ist.
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Die
Verwendung der Planetengetriebeeinrichtung 14 bietet die
Möglichkeit, auf ein beispielsweise als reibschlüssige
Kupplung oder dergleichen ausgebildetes Anfahrelement im Antriebsstrang 1 komplett
zu verzichten. Die Vorrichtung 2 gemäß 5 ist
während eines Anfahrvorganges eines Fahrzeuges dazu vorgesehen,
das Reaktionsmoment der Brennkraftmaschine 9 abzustützen
und die Drehzahlen der Getriebeeingangswelle 16 zwischen Null
und einer Wunschdrehzahl einzustellen und damit den Anfahrvorgang
zu ermöglichen.
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Mit
der in 5 dargestellten Vorrichtung 2 sind sämtliche
Funktionen eines an sich bekannten elektrodynamischen Anfahrelementes
darstellbar, wobei die elektrische Maschine durch die Hydraulikeinrichtung 4 ersetzt
ist.
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Darüber
hinaus ist die Brennkraftmaschine 9 im Fahrzeugstillstand
und bei drehfest ausgeführter Getriebeeingangwelle 16 in
motorischem Betrieb der hydraulischen Maschine 5, während
dem im hydraulischen Druckspeicher 6 gespeichertes Hydraulikfluidvolumen
der hydraulischen Maschine 5 über die Ventileinrichtung 8 zugeführt
und anschließend in das Hydraulikfluidreservoir 7 weitergeleitet
wird, mit dem für einen Startvorgang erforderlichen Antriebsmoment über
die Planetengetriebeeinrichtung 14 beaufschlagbar.
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Der
in 6 dargestellte Antriebsstrang 1 ist mit
einer gegenüber der in 5 dargestellten
Vorrichtung 2 weiter gebildeten Vorrichtung 2 ausgeführt,
die zwei hydraulische Maschinen 5A und 5B aufweist.
Die erste hydraulische Maschine 5A entspricht im Wesentlichen
der hydraulischen Maschine 5 der Vorrichtung 2 gemäß 5,
während die zweite hydraulische Maschine 5B zwischen
der Planetengetriebeeinrichtung 14 und der Getriebeeinrichtung 3 angeordnet
ist. Die beiden hydraulischen Maschinen 5A und 5B sind über
gemeinsame hydraulische Leitungen mit dem Hydraulikfluidreservoir 7 und
der Ventileinrichtung 8 verbunden und werden in Abhängigkeit
des jeweils angeforderten Betriebszustandes als Motor oder als Pumpe
betrieben. Damit weist die Vorrichtung 2 gemäß 6 eine
mechanisch/hydraulische Leistungsverzweigung auf, mittels der verschiedene
Betriebszustände darstellbar sind.
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So
ist während eines Bremsbetriebes eines mit dem Antriebsstrang 1 gemäß 6 ausgeführten Fahrzeuges
Bremsenergie durch Befüllen des hydraulischen Druckspeichers 6 rekuperierbar,
welche zum Starten der abgeschalteten Brennkraftmaschine 9 oder
zur Darstellung eines Boostbetriebes während eines Fahrbetriebes
des Fahrzeuges zur Verfügung stellbar ist.
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Darüber
hinaus ist mittels der Vorrichtung 2 auch eine Lastpunktverschiebung
der Brennkraftmaschine 9 zur Senkung eines Kraftstoffverbrauches darstellbar,
wobei die erste hydraulische Maschine 5A vorzugsweise als
Pumpe betrieben wird, um die vorbeschriebenen Funktionalitäten
mit geringen Leistungsverlusten zur Verfügung stellen zu
können.
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Generell
besteht bei allen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
des Antriebsstranges 1 bzw. der Vorrichtung 2 bei
Vorliegen einer Anforderung zum Abstellen der Brennkraftmaschine 9 die
Möglichkeit, während eines Pumpenbetriebes der
hydraulischen Maschine 5 bzw. 5A oder 5B aus der
kinetischen Energie der rotatorischen Massen der Brennkraftmaschine 9 ein
resultierendes Bremsmoment an der Kurbelwelle bzw. der Motorausgangswelle 15 anzulegen.
Das Anlegen des Bremsmomentes führt zu einem schlagartigen
Abbremsen der rotatorischen Massen der Brennkraftmaschine 9 und
die kinetische Energie wird zur Speicherung von Hydraulikfluid im
Druckspeicher 6 verwendet. Während eines Rekuperationsbetriebes
wird die Vorrichtung 2 ähnlich wie ein Primärretarder
betrieben, um die kinetische Energie des Fahrzeuges beim Abbremsen über
die Hydraulikeinrichtung 4 zurück zu gewinnen.
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Die
im hydraulischen Druckspeicher 6 zwischengespeicherte Energie
ist beispielsweise zum Starten der Brennkraftmaschine 9,
die im Fahrzeugstillstand oder während eines Fahrbetriebes
in einen abgeschalteten Zustand überführt worden
ist, nutzbar. Darüber hinaus ist bei entsprechender Auslegung
des hydraulischen Druckspeichers über die Vorrichtung 2 auch
ein Boostbetrieb darstellbar.
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Die
mit einer Hydraulikeinrichtung ausgeführte Vorrichtung 2 stellt
im Vergleich zu elektrischen Hybridsystemen ein wesentlich billigeres
System dar, da die zur Verfügung zu stellenden hydraulischen Komponenten
bei entsprechend hohen Stückzahlen kostengünstiger
herstellbar sind.
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Darüber
hinaus sind die hydraulischen Komponenten im Vergleich zu elektrischen
Maschinen durch eine höhere Leistungsdichte gekennzeichnet, womit
die Vorrichtung nach der Erfindung durch einen geringeren Bauraumbedarf
als elektrische Einrichtungen von Hybridantrieben gekennzeichnet
ist.
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Zusätzlich
ist die Vorrichtung nach der Erfindung wesentlich einfacher als
ein elektrisches System in eine Getriebeeinrichtung integrierbar,
da die Vorrichtung 2 und die Getriebeeinrichtung 3 nicht
gegenüber dem Hydraulikfluid abzudichten sind. Zusätzlich
sind beide Komponenten mit dem gleichen ener gietransportierenden
Medium, nämlich dem Hydraulikfluid, betreibbar, so dass
die Vorrichtung nach der Erfindung bzw. deren Hydraulikeinrichtung
und deren Getriebeeinrichtung in einen gemeinsamen Ölkreislauf
integrierbar sind.
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Vorrichtung
- 3
- Getriebeeinrichtung
- 4
- Hydraulikeinrichtung
- 5
- hydraulische
Maschine
- 5A,
5B
- hydraulische
Maschine
- 6
- hydraulischer
Druckspeicher
- 7
- Hydraulikfluidreservoir
- 8
- Ventileinrichtung
- 9
- Brennkraftmaschine
- 10
- Schaltelement
- 11,
11', 11''
- Schaltelement
- 12
- elektrische
Starteinheit
- 13
- Getriebegehäuse
- 14
- Planetengetriebeeinrichtung
- 15
- Motorausgangswelle
- 16
- Getriebeeingangswelle
- 17
- Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004002061
A1 [0002]