DE10035431A1 - Fahrzeugantriebssystem - Google Patents

Fahrzeugantriebssystem

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DE10035431A1
DE10035431A1 DE10035431A DE10035431A DE10035431A1 DE 10035431 A1 DE10035431 A1 DE 10035431A1 DE 10035431 A DE10035431 A DE 10035431A DE 10035431 A DE10035431 A DE 10035431A DE 10035431 A1 DE10035431 A1 DE 10035431A1
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DE
Germany
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clutch
input shaft
internal combustion
combustion engine
transmission
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Yuichi Imani
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Denso Corp
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Denso Corp
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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Fahrzeugantriebssystem, welches Trägheitsenergie von einem Fahrzeug wiedergewinnen kann. Das Drehmoment einer Brennkraftmaschine (1) wird zu einer Eingangswelle (20) eines Getriebes (2) über eine Hauptkupplung (31) übertragen. Ein dynamoelektrischer Maschinenmechanismus (5) ist an die Eingangswelle (20) des Getriebes (2) über eine Unterstützungskupplung (32) angeschlossen und es sind ferner Ausrüstungsteile (6) mit dem dynamoelektrischen Maschinenmechanismus (5) verbunden. Es können daher bei einer einfachen Konstruktion, zu der lediglich die Unterstützungskupplung (32) hinzukommt, und zwar relativ zu der herkömmlichen Konstruktion, eine Vielzahl von Betriebsarten realisiert werden, indem die zwei Kupplungen (31), (32) eingekuppelt und ausgekuppelt werden, wodurch andere hervorragende Effekte wie beispielsweise Brennstoffkosteneinsparungen erzielt werden können.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeugantriebssystem und spezieller ein Fahrzeugantriebssystem, welches Trägheitsenergie von einem Fahrzeug wiedergewinnt.
Bei herkömmlichen Fahrzeugantriebssystemen wird das Drehmoment von einer Brennkraftmaschine auf eine Fahrzeugantriebswelle über eine Hauptkupplung, eine Eingangswelle und ein Getriebe übertragen. Ein Anlasser, ein Generatormotor und Ausrüstungsteile für das Fahrzeug-Betriebssystem sind an eine Kurbelwelle über ein Riemenantriebssystem angeschlossen. Wenn jedoch das Fahrzeug nicht länger beschleunigt, liefert die Trägheitsenergie des Fahrzeugs Energie von den Rändern zu der Maschine und dann zu den Fahrzeug-Ausrüstungsteilen. Wenn jedoch bei diesem System der Generator und die Ausrüstungsteile durch die Trägheitsenergie des Fahrzeugs angetrieben werden, kann die Trägheitsenergie des Fahrzeugs nicht effektiv wiedergewonnen werden und zwar aufgrund des Reibungsverlustes von der Brennkraftmaschine, was zu geringen Brennstoffkosteneinsparungen führt. Wenn jedoch das Fahrzeug abgebremst wird, verliert das Fahrzeug noch mehr an Trägheitsenergie aufgrund der Bremsoperation. Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf diese Nachteile entwickelt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeugantriebssystem zu schaffen, welches in drastischer Weise die Wiedergewinnung der Trägheitsenergie eines Fahrzeugs, die aufgrund des Bremsvorganges verloren wird, verbessert.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, das zuvor beschriebene System unter Vermeidung einer konstruktiven Komplizierung desselben zu schaffen.
Ein noch anderes Ziel der Erfindung besteht darin, die Brennkraftmaschine zu unterstützen, wenn die Maschine gestartet wird oder wenn sie unter einer großen Last arbeitet.
Die vorliegende Erfindung erreicht die oben beschriebenen Ziele durch die Schaffung einer Vorrichtung, die das Drehmoment von einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugantriebssystem auf ein Getriebe über eine Hauptkupplung überträgt. Es ist ein Dynamo-elektrischer Maschinenmechanismus an die Eingangswelle des Getriebes über eine Unterstützungskupplung angeschlossen. Die Ausrüstungsteile sind an den Dynamo­ elektrischen Maschinenmechanismus angeschlossen. Unterschiedliche Betriebsmodi werden dann dadurch erzielt, indem die Haupt- und Unterstützungs-Kupplung verbunden und getrennt werden.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Drehmomentwandler mit einem Verriegelungsmechanismus verwendet. Der Drehmomentwandler ist zwischen der Eingangswelle des Getriebes, der Hauptkupplung und der Unterstützungskupplung angeordnet. Bei diesem Aspekt können beide Kupplungen an eine Eingangswelle des Drehmomentwandlers angebracht sein. Dort, wo jedoch der Drehmomentwandler verwendet wird, ist es zu bevorzugen, daß der Drehmomentwandler mit einem Verriegelungsmechanismus verwendet wird und zwar zum Zwecke einer Bremsoperation, und während des Bremsvorganges des Fahrzeugs verriegelt wird.
Bei einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Ausrüstungsteile mit der Eingangswelle des Getriebes über die Unterstützungskupplung angeschlossen.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung treibt der dynamoelektrische Maschinenmechanismus die Ausrüstungsteile mit der Unterstützungskupplung an, die ausgekuppelt wird, wenn die Brennkraftmaschine und das Fahrzeug nicht in Betrieb sind. Wenn dabei die Brennkraftmaschine gestartet wird, treibt der Dynamo-elektrische Maschinenmechanismus die Brennkraftmaschine über beide Kupplungen an, während beide angeschlossen sind. Das Fahrzeug gewinnt Trägheitsenergie zurück, wenn es über die Unterstützungskupplung abgebremst wird, während die Hauptkupplung ausgekuppelt oder geöffnet ist. Wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, wird das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine über beide Kupplungen angetrieben. Es wird daher die Trägheitsenergie von dem Fahrzeug durch den Dynamo-elektrischen Maschinenmechanismus wiedergewonnen anstatt als Reibung in der Brennkraftmaschine verloren zu gehen. Wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird, wird das Getriebe oder die Schaltung in die neutrale Position oder Parkposition geschoben. Demzufolge wird die Ausgangswelle des Getriebes durch den Dynamo­ elektrischen Maschinenmechanismus nicht angetrieben.
Wenn die Brennkraftmaschine betrieben wird, wird der Dynamo-elektrische Maschinenmechanismus durch die Brennkraftmaschine über beide Kupplungen angetrieben. Wenn sie jedoch in Betrieb ist, liefert die Brennkraftmaschine Energie über das Getriebe. Wenn sie sich im Leerlauf befindet, liefert die Brennkraftmaschine das Drehmoment an den Dynamo-elektrischen Maschinenmechanismus und die Ausrüstungsteile, wobei verhindert wird, daß das Drehmoment über das Getriebe übertragen wird. Dies wird dadurch erreicht, indem das Getriebe oder die Gangschaltung in die neutrale Position oder in die Parkposition verschoben wird, oder indem ein Bremspedal niedergedrückt wird, wobei ein Drehmomentwandler zu dem Getriebe hinzugefügt ist.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung sind die Ausrüstungsteile nicht über die Kupplung an den Dynamo-elektrischen Maschinenmechanismus angeschlossen. Die Ausrüstungsteile gewinnen die Trägheitsenergie von dem Fahrzeug über die Unterstützungskupplung wieder, wobei die Hauptkupplung ausgekuppelt ist. Die Ausrüstungsteile werden zusammen mit dem Dynamo-elektrischen Maschinenmechanismus durch die Brennkraftmaschine über beide Kupplungen angetrieben, wenn die Brennkraftmaschine betrieben wird.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung arbeitet der Dynamo-elektrische Maschinenmechanismus elektrisch und unterstützt die Brennkraftmaschine beim Zuführen von Drehmoment für das Fahren. Dieses unterstützende Drehmoment wird über die Unterstützungskupplung zugeführt, die geschlossen oder eingekuppelt ist, wenn die Maschine, während sie in Betrieb ist, einer großen Fahrbelastung unterworfen wird. Es kann daher ein größeres Drehmoment erreicht werden.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung sind beide Kupplungen eingekuppelt oder geschlossen, um den Dynamo-elektrischen Maschinenmechanismus zu veranlassen, Elektrizität während der Haupt-Bremsoperationen des Fahrzeugs zu erzeugen, wobei das Fahrzeug dann schnell verzögert wird. Das Fahrzeug kann aufgrund von sowohl dem Reibungsverlust der Brennkraftmaschine als auch aufgrund der elektrischen Wiedergewinnungsenergie des Dynamo-elektrischen Maschinenmechanismus gebremst werden.
Die Ausrüstungsteile können direkt über den Drehmomentübertragungsmechanismus an den Dynamo-elektrischen Maschinenmechanismus angeschlossen sein, oder können an die Eingangswelle des Getriebes über den Drehmomentübertragungsmechanismus angeschlossen sein. Ferner können die Ausrüstungsteile in der oben beschriebenen Weise über eine hinzugefügt Kupplung an den Drehmomentübertragungsmechanismus angeschlossen sein.
Bei einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein schwankender Hebel für die Hauptkupplung und ein schwankender Hebel für die Unterstützungskupplung um die Eingangswelle des Getriebes herum angeordnet, wobei deren schwankende Abstände in axialen Richtungen derselben sich überlappen. Der schwankende Hebel der Hauptkupplung besteht aus einem Abschnitt eines Laufradmechanismus oder Laderlaufradmechanismus (impelling mechanism) zum Schließen und Trennen der Hauptkupplung. Der schwankende Hebel der Unterstützungskupplung besteht aus einem Abschnitt eines Laufradmechanismus oder Laderlaufradmechanismus (impelling mechanism), um die Unterstützungskupplung einzukuppeln oder auszukuppeln bzw. zu öffnen. Daher kann die Eingangswelle des Getriebes (enthaltend eine Welle einer Scheibe, die mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist) verkürzt werden, wodurch die Konstruktion des Systems kompakter ausgeführt werden kann.
Weitere Bereiche der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung. Es sei darauf hingewiesen, daß die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während diese bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen, da vielfältige Änderungen und Modifikationen möglich sind, die in den Rahmen der Erfindung fallen und für Fachleute aus dieser detaillierten Beschreibung offenkundig werden. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Fahrzeugantriebssystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ein Flußdiagramm, welches die Betriebsweise des Fahrzeugantriebssystems, welches gezeigt ist, gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;
Fig. 3 ein Flußdiagramm, welches die Betriebsweise des Fahrzeugantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht eines Kupplungsmechanismus für ein Fahrzeugantriebssystem gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Blockschaltbild des Fahrzeugsantriebssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6 eine Querschnittsansicht eines Kupplungsmechanismus eines Fahrzeugsantriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei einem Fahrzeugantriebssystem nach der vorliegenden Erfindung ist ein Dynamo­ elektrischer Maschinenmechanismus betriebsmäßig mit einer Eingangswelle eines Getriebes verbunden. Der Dynamo-elektrische Maschinenmechanismus enthält einen einzelnen Generatormotor oder eine Vielzahl anderer Vorrichtungen wie beispielsweise einen Anlassermotor und einen Wechselstromgenerator.
In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei einem Fahrzeugantriebssystem realisiert, welches eine Brennkraftmaschine 1, ein Getriebe 2, einen Kupplungsmechanismus 3, einen Riemenmechanismus 4 (Drehmoment­ übertragungsmechanismus), einen Generatormotor 5 (Dynamo-elektrischer Maschinenmechanismus), Ausrüstungsteile 6, einen Dreiphaseninverter 7, eine Batterie 8 und ein Differentialgetriebe 9 enthält.
Der Kupplungsmechanismus 3 enthält eine Hauptkupplung 31 und eine Unterstützungskupplung 32. Die Hauptkupplung 31 ist zwischen der Eingangswelle 20 des Getriebes 2 und der Kurbelwelle 10 der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen. Die Unterstützungskupplung 32 ist zwischen der Eingangswelle 20 und einem Riemenscheiben-Halterungs-Riemenmechanismus 4 vorgesehen. Der Generatormotor 5 und die Ausrüstungsteile 6 wie beispielsweise ein Klimaanlagen-Kompressor (nicht gezeigt), kommunizieren seriell mit der Eingangswelle 20 des Getriebes 2 über den Riemenmechanismus 4 und die Unterstützungskupplung 32.
Der Riemenmechanismus 4 enthält eine Riemenscheibe 42, die durch die Eingangswelle 20 gehaltert ist, so daß diese die Möglichkeit hat sich in einer Drehrichtung derselben zu bewegen und zwar vermittels des Lagers 41, der Riemenscheibe 43, an die der Generatormotor 5 und die Ausrüstungsteile 6 angeschlossen sind, und vermittels des Riemens oder Keilriemens 44, um beide Riemenscheiben 42, 43 miteinander zu kuppeln.
Der Generatormotor 5, der aus einem bürstenlosen Dreiphasengleichstrommotor besteht, liefert elektrische Energie an die Batterie 8 und empfängt elektrische Energie von dieser, und zwar über den Dreiphaseninverter 7 und die Batterie. Hierbei enthält der Dreiphaseninverter T drei Paare von oberarmseitigen Vorrichtungen und drei Paare von unterarmseitigen Vorrichtungen, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind. Jede der Vorrichtungen ist zusammengesetzt aus einem Schalterelement wie beispielsweise einem IGBT und einer Schwungrad-Diode, die umgekehrt parallel geschaltet sind.
Ein Regler 100 steuert oder regelt die Hauptkupplung 31, die Unterstützungskupplung 32 und den Dreiphaseninverter 7. Der Dreiphaseninverter 7 steuert oder regelt seinerseits den Generatormotor 5. Da die Steuerung des Dreiphaseninverters 7 für den Generatormotor 5 gut bekannt ist, wird diese nicht erläutert.
In einem ersten Steuer- oder Regelbetrieb, wird die Brennkraftmaschine 1 durch einen Dynamo-elektrischen Maschinenmechanismus gestartet. Wenn hierbei die Brennkraftmaschine 1 ein Start-Befehlssignal empfängt, detektiert und bestimmt der Regler 100, ob sich das Getriebe 2 in der neutralen oder Parkstellung befindet. Wenn eine der beiden Stellungen zutrifft, werden die Hauptkupplung 31 und die Unterstützungskupplung 32 eingekuppelt bzw. geschlossen. Der Generatormotor 5 wird dann elektrisch angetrieben und es wird die Brennkraftmaschine 1 gestartet.
Bei einer zweiten Steuer- oder Regelbetriebsart, erzeugt der Dynamo-elektrische Maschinenmechanismus Elektrizität und treibt die Ausrüstungsteile mit der Brennkraftmaschine an. Nachdem die Brennkraftmaschine gestartet wurde, treibt der Regler 100 die Ausrüstungsteile 6 mit der Brennkraftmaschine 1 über die Hauptkupplung 31 und die Unterstützungskupplung 32 an (während sie sich im Leerlauf befindet), während der Betrieb des Generatormotors 5 von einem elektrischen Antriebsbetrieb in einen Energieerzeugungsbetrieb umgeschaltet wird. Wenn danach ein Fahrzeug gemäß dem Betrieb des Getriebes 2 fährt, wird die gleiche Operation, wie sie oben beschrieben ist, ausgeführt.
Bei einer dritten Steuer- oder Regeloperation wird die Trägheitsenergie von einem Fahrzeug ohne Reibungsverlust durch die Brennkraftmaschine vermittels des Dynamo­ elektrischen Maschinenmechanismus und der Ausrüstungsteile wiedergewonnen. Wenn der Regler 100 einen Bremsbetrieb detektiert oder ein Signal empfängt, wonach das Gaspedal losgelassen wird, trennt er die Hauptkupplung 31 ab und verbindet oder schließt die Unterstützungskupplung 32 und betätigt den Generatormotor 5, um Elektrizität zu erzeugen. Somit werden der Generatormotor 5 und die Ausrüstungsteile 6 durch die Trägheitsenergie von einem Fahrzeug aus angetrieben und es wird die Batterie 8 durch die erzeugte elektrische Energie geladen.
Bei einem vierten Steuer- oder Regelbetrieb wird die Brennkraftmaschine 1 beim Zuführen von Drehmoment für den Betrieb des Fahrzeugs entweder dann, wenn das Fahrzeug mit dem Fahren beginnt oder während es fährt, unterstützt. Wenn das Fahrzeug anfängt zu fahren, unterstützt der Regler 100 die Brennkraftmaschine 1 beim Zuführen des Drehmoments zu dem Fahrzeug und zwar durch den elektrischen Antriebs-Generatormotor 5, um die Brennkraftmaschine 1 zu unterstützen. Alternativ hält der Regler 100 den Generatormotor 5 davon ab Strom zu erzeugen, wodurch die Last, die an der Brennkraftmaschine 1 hängt, reduziert wird. Wenn in ähnlicher Weise das Gaspedal stark niedergedrückt wird während das Fahrzeug fährt, reduziert der Regler 100 die Last der Brennkraftmaschine 1 mit Hilfe des elektrischen Antriebs- Generatormotors 5 oder stoppt die Stromerzeugung desselben.
In einem fünften Steuer- oder Regelbetrieb wird eine Dämpfungsoperation für die Fahrzeugmaschine erzeugt. Hierbei steuert oder regelt der Regler 100 die Menge des erzeugten Stromes oder die elektrische Antriebsmenge oder Ausmaß des Motorgenerators 5 in einer Phase entgegengesetzt zu einer Drehmomentschwankung der Brennkraftmaschine 1. Als ein Ergebnis wird die Schwankung oder Fluktuation des Drehmoments, welches von der Brennkraftmaschine 1 abgegeben wird, reduziert, wodurch die Vibration und die Geräuschentwicklung reduziert werden.
Bei einer sechsten Steuer- oder Regeloperation wird eine Haupt-Bremsoperation für das Fahrzeug erzeugt. Wenn das Bremspedal stark niedergedrückt wird, treibt der Regler 100 elektrisch den Generatormotor 5 an, indem er sowohl die Hauptkupplung 31 als auch die Unterstützungskupplung 32 eingekuppelt oder schließt, wodurch Trägheitsenergie von dem Fahrzeug als erzeugte elektrische Energie oder elektrischer Strom wiedergewonnen wird. Diese wiedergewonnene Energie wird als Bremsenergie zur Unterstützung der Bremskraft verwendet. Als ein Ergebnis dieser Energieverwendung wird der Verschleiß der Bremsreibungsbacke des Fahrzeugs reduziert. Diese wiedergewonnene Energie wird auch als Antriebsenergie für die Ausrüstungsteile und den Reibungsverlust der Maschine verwendet.
Bei einer siebten Steuer- oder Regeloperation wird das Fahrzeug mit dem Generatormotor 5 bewegt. Wenn die Brennkraftmaschine 1 angehalten ist, ist die Hauptkupplung 31 ausgekuppelt und die Unterstützungskupplung 32 ist eingekuppelt. Das Fahrzeug wird dann durch den elektrischen Betrieb des Generatormotors 5 bewegt.
Die oben erläuterte Steuer- oder Regeloperation des Reglers 100 ist in einem Flußdiagramm in Fig. 2 veranschaulicht. Hierbei beginnt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, der Prozeß bei dem Block 400. Als nächstes verläuft der Fluß zu dem Block 402, bei dem bestimmt wird, ob ein Befehlssignal durch den Regler 100 empfangen wurde. Wenn dies zutrifft, wird der Generator 5 in einer elektrischen Antriebs-Betriebsart betrieben. Dann verläuft das Programm zu dem Block 406 und es wird bestimmt, ob der Startvorgang vervollständigt worden ist. Wenn dies nicht der Fall ist, setzt sich das Programm zu dem elektrischen Antriebsmodus fort, bis schließlich der Startvorgang vervollständigt wird. Wenn einmal der Startvorgang vervollständigt worden ist, oder wenn eine Nein-Entscheidung bei dem Block 402 beobachtet wird, wird der Block 408 als nächstes ausgeführt. Hierbei wird der Generator 5 gemäß einem Stromerzeugungsmodus betrieben. Als nächstes wird bei dem Block 410 bestimmt, ob ein Bremsbefehlsignal vorhanden ist. Wenn dies nicht der Fall ist, endet das Programm. Wenn aber ein Bremsbefehl vorhanden ist, verläuft das Programm zu dem Block 412, bei dem der Wert des Bremssignals bestimmt wird, wie dies durch die gesteuerte oder geregelte Variable angezeigt ist. Wenn die gesteuerte oder geregelte Variable nicht groß ist, verläuft das Programm zu dem Block 416. Hierbei wird die Kupplung 31 getrennt und die Kupplung 32 wird geschlossen, da kein großer Betrag der Bremskraft existiert, der aufgebracht werden muß. Der Generator 5 wird auch in einem Stromerzeugungsmodus betrieben. Wenn die gesteuerte oder geregelte Variable so bestimmt wurde, daß sie groß ist, verläuft das Programm zu dem Block 414. Hierbei wird dann bestimmt, ob die Batterie voll geladen ist. Wenn dies zutrifft, werden bei dem Block 420 die Kupplung 31 und die Kupplung 32 bei dem Block 420 eingekuppelt, um Bremskraft zu absorbieren. Wenn dies nicht der Fall ist, werden die Kupplungen 31 und 32 bei dem Block 418 eingekuppelt und es wird der Generator 5 gemäß einem Stromerzeugungsmodus betrieben, um die Batterien zu laden.
Gemäß Fig. 3 ist ein zweiter Prozeß dargestellt, der bei dem Block 450 beginnt. Bei dem Block 452 wird ein Beschleunigungsbefehl festgestellt. Wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, werden beide Kupplungen 31 und 32 geschlossen und der Generator 5 wird gemäß einem elektrischen Antriebsmodus bei dem Block 454 betrieben, um die Maschine zu unterstützen. Wenn keine Beschleunigung vorhanden ist, wird der Block 454 übersprungen. Bei dem Block 456 wird ein Antriebssignal zum Antreiben der Ausrüstungsteile festgestellt. Wenn dieses Signal festgestellt wird, bestimmt der Block 458, ob das Fahrzeug abgebremst wird. Wenn das Fahrzeug abgebremst wird, werden bei dem Block 460 die Kupplung 31 getrennt und die Kupplung 32 wird geschlossen. Wenn das Fahrzeug nicht gebremst wird, wird bei dem Block 462 die Kupplung 32 geöffnet oder getrennt und der Generator 5 wird in einem Stromerzeugungsmodus gehalten.
Um nun auf Fig. 4 einzugehen, so wird der Kupplungsmechanismus 3 in mehr Einzelheiten erläutert. Das Kupplungsgehäuse 11 ist zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem Getriebe 2 eingeklemmt bzw. zwischen diesen befestigt. Eine Spitze 422 der Eingangswelle 20 des Getriebes 2 ist an der Kurbelwelle 10 montiert und ist drehbar durch ein Lager 424 gehaltert.
Die Hauptkupplung 31 enthält eine Scheibe 310 auf der Seite der Brennkraftmaschine, die an der Kurbelwelle 10 befestigt ist, enthält eine Scheibe 311 auf der Seite der Eingangswelle, ein Triebkraftrohr 312 und den schwankenden oder pulsierenden Hebel 313. Die Scheibe 311 auf der Seite der Eingangswelle ist über eine Keilnut (splined) mit der Einganswelle 20 verbunden, um eine relative Bewegung zwischen diesen in axialer Richtung zuzulassen. Jedoch verhindert die Schiebewellenverbindung eine Drehbewegung. Das Triebrohr 312 ist um die Eingangswelle 20 des Getriebes 2 aufgepaßt und ist entlang der Eingangswelle 20 axial bewegbar und drehbar. Das Triebrohr 312 treibt die Scheibe 311 auf der Seiten der Eingangswelle in der axialen Richtung derselben an. Der schwankende Hebel 313 treibt das Triebrohr 312 in der axialen Richtung desselben an und zwar durch pulsierende oder schwankende Bewegung, so daß er sich wie eine Wippe oder Schaukel bewegt.
Das Triebrohr 312 enthält ein Basisrohr 3120 und ein Lager 3121, welches an dem Basisrohr 3120 angebracht ist. Das Basisrohr 3120 gleitet in axialer Richtung entlang der Eingangswelle 20 und dreht sich.
Der schwankende Hebel 313, dessen Spitze lediglich in Fig. 4 gezeigt ist, wird durch das Kupplungsgehäuse 11 gehaltert, so daß er sich wie eine Wippe oder Schaukel in dessen horizontaler Ebene bewegen und schwanken kann. Sein Basisende wird durch einen hydraulischen Ölzylinder angetrieben und dessen Spitze treibt einen äußeren Ring des Lagers 3121 in der axialen Richtung der Eingangswelle 20 an.
Der schwankende Hebel 313 wird dazu gebracht zu schwanken oder zu pulsieren ähnlich wie eine Wippe oder Schaukel, was durch einen hydraulischen Ölzylinder verursacht wird, so daß der äußere Ring des Lagers 3121 desselben in einer Richtung nach rechts hin in Fig. 4 angetrieben wird. Dieser axiale Druck oder Schub verschiebt das Triebrohr 312 in der Richtung nach rechts in Fig. 4 und zwar über einen inneren Ring des Lagers 3121. Das Triebrohr 312 treibt die Scheibe 3111 auf der Seite der Eingangswelle in Richtung nach rechts über eine Schubfeder 3122 oder ähnliches an. Somit wird die Scheibe 311 auf Seiten der Eingangswelle von der Scheibe 310 auf der Seite der Brennkraftmaschine freigegeben, so daß die Hauptkupplung 31 ausgekuppelt wird.
Wenn der schwankende Hebel 313 in der entgegengesetzten Richtung zu dem oben beschriebenen Fall bewegt wird, treibt dessen Spitze den äußeren Ring des Lagers 3121 in Richtung nach links in Fig. 4 an. Dann läßt dieser axiale Schub das Triebrohr 312 in Richtung nach links in Fig. 4 gleiten und zwar durch den inneren Ring des Lagers 3121 und das Triebrohr 312 treibt die Scheibe 311 auf Seiten der Eingangswelle in Richtung nach links über die Schubfeder 3122 oder ähnliches an. Somit wird die Scheibe 311 auf der Seite der Eingangswelle in die Scheibe 310 auf der Seite der Brennkraftmaschine geschoben oder gedrückt, so daß die Hauptkupplung 31 geschlossen wird.
Die Unterstützungskupplung 32 enthält eine Riemenscheibe 42 (eine Scheibe auf der Seite der Ausrüstungsteile), die an der Eingangswelle 20 befestigt ist und drehbar durch das Lager 41 gehaltert ist. Die Unterstützungskupplung 32 enthält auch eine Scheibe 321 auf der Seite der Eingangswelle, das Triebrohr 322 und den schwankenden Hebel 323. Die Scheibe 321 auf der Seite der Eingangswelle ist nach Art einer Keilwelle mit der Eingangswelle 20 verbunden, um eine axiale Bewegung zuzulassen, jedoch keine Drehbewegung zwischen diesen zu erlauben. Das Triebrohr 312 treibt die Scheibe 321 auf der Seite der Eingangswelle an. Das Triebrohr 312 ist nach Art einer Schiebewelle oder Keilwelle mit dem Basisrohr 3120 des Triebrohres 312 verbunden, um eine axiale Bewegung dazwischen vorzusehen, jedoch keine radiale Bewegung. Der schwankende Hebel 323 treibt das Triebrohr 322 in einer axialen Richtung desselben an und zwar indem er um einen Punkt 200 schwankt oder kippt, um sich wie eine Wippe oder Schaukel zu bewegen.
Das Triebrohr 322 enthält das Basisrohr 3220 und das Lager 3221, welches an dem Basisrohr 3220 befestigt ist. Das Basisrohr 3220 ist an dem Basisrohr 3120 des Triebrohres 312 der Hauptkupplung 31 angebracht, so daß es relativ zu diesem in axialer Richtung desselben bewegt werden kann, sich jedoch nicht in einer Drehrichtung in bezug auf dasselbe drehen kann.
Der schwankende Hebel 323 wird durch das Kupplungsgehäuse 11 gehaltert, so daß dieser wie eine Wippe in dessen vertikaler Ebene schwanken kann und sich bewegen kann, und dessen Basisende wird durch einen hydraulischen Ölzylinder angetrieben, der in der Zeichnung nicht gezeigt ist. Der schwankende Hebel 323 besitzt eine Spitze, die einen äußeren Ring des Lagers 3221 in der axialen Richtung der Eingangswelle 20 antreibt.
Wenn der schwankende Hebel 323 durch den Öl-Hydraulikzylinder bewegt wird, wird der äußere Ring des Lagers 3221 desselben in Richtung nach rechts in Fig. 4 angetrieben. Dieser axiale Druck verschiebt das Triebrohr 322 in Fig. 4 in Richtung nach rechts und zwar über einen inneren Ring des Lagers 3221. Als ein Ergebnis bewegt das Triebrohr 322 die Scheibe 321 auf der Seite der Eingangswelle in Richtung nach rechts über die Schubfeder 3222. Somit wird die Scheibe 321 auf der Seite der Eingangswelle in die Riemenscheibe 42 hineingedrückt, wodurch die Kupplung 32 geschlossen wird.
Wenn der schwankende Hebel 323 in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird, treibt dessen Spitze den äußeren Ring des Lagers 3221 in Richtung nach links in Fig. 4 an. Dann verschiebt diese axiale Last oder Druck das Triebrohr 322 in Fig. 4 in einer Richtung nach links und zwar durch den inneren Ring des Lagers 3221. Das Triebrohr 322 treibt die Scheibe 321 auf der Seite der Eingangswelle in einer Richtung nach links über die Schubfeder 3222 oder ähnliches an. Somit wird die Scheibe 321 auf der Seite der Eingangswelle von der Riemenscheibe 42 freigegeben, so daß die Unterstützungskupplung 31 ausgekuppelt oder geöffnet wird.
Um nun auf Fig. 5 einzugehen, so umfaßt ein Fahrzeugantriebssystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Generatormotor 5a, der an die Eingangswelle 20 des Getriebes 2 angeschlossen ist, so daß er sich in der Drehrichtung desselben in dem Fahrzeugantriebssystem, welches in Fig. 1 gezeigt ist, bewegt.
Der Generatormotor 5a besteht beispielsweise aus einem bürstenlosen Dreiphasen­ gleichstrommotor und enthält einen Rotor und einen Stator, der den Rotor umschließt. Der Rotor wird durch die Eingangswelle 20 des Getriebes 2 gehaltert und wird durch ein Paar von Lagern drehbar abgestützt. Die Riemenscheibe 42, die auch bei der ersten Ausführungsform gezeigt ist, ist an dem Rotor befestigt. Die Unterstützungskupplung 32 ist zwischen der Riemenscheibe 42 und der Eingangswelle 20 des Getriebes 2 vorgesehen und besitzt im wesentlichen die gleiche Konstruktion, wie sie in der ersten Ausführungsform gezeigt ist. Die Riemenscheibe 43 der Ausrüstungsteile 6 wird durch die Riemenscheibe 42 über den Riemen 44 angetrieben.
Der Kupplungsmechanismus 3, wie dieser in Fig. 6 dargestellt ist, ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform (in Fig. 4 gezeigt), und zwar mit der Zugabe des Generatormotors 5a. Der Rotor des Generatormotors 5a ist an der Riemenscheibe (der Scheibe auf Seiten der Ausrüstungsteile) 42 durch Bolzen befestigt, und der Stator desselben ist an dem Kupplungsgehäuse 11 befestigt.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Unterstützungskupplung 32 an der Eingangswelle 20 des Getriebes 2 befestigt. Jedoch kann die Unterstützungskupplung 32 in der Riemenscheibe 43 innerhalb des Generatormotors 5 enthalten sein. In bevorzugter Weise sind die Ausrüstungsteile 6 mit dem Generatormotor 5 nicht über die Unterstützungskupplung 32 verbunden. Es können jedoch diese Elemente über die Unterstützungskupplung 32 verbunden oder angeschlossen sein.
Während die oben beschriebenen Ausführungsformen Beispiele der Verwendung der vorliegenden Erfindung betreffen, sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung bei einer anderen Verwendung oder Anwendung angewendet werden kann und auch bei Modifikationen oder Abwandlungen derselben verwendet werden kann und nicht auf die hier gegebene Offenbarung beschränkt ist.

Claims (13)

1. Fahrzeugantriebssystem, welches ein Drehmoment von einer Brennkraftmaschine (1) zu einem Getriebe (2) über eine Hauptkupplung (31) überträgt, wobei das Fahrzeugantriebssystem folgendes aufweist:
einen dynamoelektrischen Maschinenmechanismus (5), der betriebsmäßig in Eingriff mit einer Eingangswelle (20) des Getriebes (2) über eine Unterstützungskupplung (32) gebracht werden kann; und
Ausrüstungsteile (6), die betriebsmäßig mit dem dynamoelektrischen Maschinenmechanismus (5) in Antriebsverbindung stehen.
2. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 1, bei dem der dynamoelektrisch Maschinenmechanismus (5) die Ausrüstungsteile (6) antreibt, wobei die Unterstützungskupplung (32) ausgekuppelt ist, wenn die Brennkraftmaschine (1) und das Fahrzeug ihren Betrieb anhalten, bei dem der dynamoelektrische Maschinenmechanismus (5) die Brennkraftmaschine (1) über die Hauptkupplung (31) und die Unterstützungskupplung (32) antreibt, wenn die Brennkraftmaschine (1) gestartet wird, die Unterstützungskupplung (32) eingekuppelt oder angeschlossen wird und die Hauptkuppllung (31) ausgekuppelt wird oder geöffnet wird, wenn das Fahrzeug abgebremst wird, wobei der dynamoelektrische Maschinenmechanismus (5) die Trägheitsenergie von dem Fahrzeug über die Unterstützungskupplung (32) wiedergewinnt, und zwar bei getrennter Hauptkupplung (31), wenn das Fahrzeug abgebremst wird, die Hauptkupplung (31) und die Unterstützungskupplung (32) eingekuppelt werden, wenn die Brennkraftmaschine (1) sich in Betrieb befindet, wobei die Ausrüstungsteile (6) durch die Brennkraftmaschine (1) über die Hauptkupplung (31) und die Unterstützungskupplung (32) angetrieben werden, wenn sich die Brennkraftmaschine (1) in Betrieb befindet.
3. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 2, bei dem die Ausrüstungsteile mit dem dynamoelektrischen Maschinenmechanismus verbunden werden, die Ausrüstungsteile die Trägheitsenergie des Fahrzeugs über die Unterstützungskupplung wiedergewinnen, während die Hauptkupplung ausgekuppelt ist, wobei die Ausrüstungsteile durch die Brennkraftmaschine über beide Kupplungen angetrieben werden, wenn sich die Brennkraftmaschine in Betrieb befindet.
4. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Hauptkupplung (31) und die Unterstützungskupplung (32) während einer hohen Fahrlast eingekuppelt sind, der dynamoelektrische Maschinenmechanismus (5) elektrisch betrieben wird und ein Fahrdrehmoment zusammen mit der Brennkraftmaschine (1) während der hohen Fahrbelastung zuführt.
5. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 1, bei dem die Hauptkupplung (31) und die Unterstützungskupplung (32) während Bremsoperationen eingekuppelt werden, wobei die Brennkraftmaschine (1) und der dynamoelektrische Maschinenmechanismus (5) die Rotationslast absorbieren und der dynamoelektrische Maschinenmechanismus (5) Elektrizität erzeugt.
6. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 1, bei dem der dynamoelektrische Maschinenmechanismus (5) aus einem einzelnen Generator-Motor zusammengesetzt ist.
7. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 1 oder 6, bei dem die Unterstützungskupplung (32) ein Drehmoment über die Eingangswelle (20) des Getriebes (2) überträgt oder empfängt, wobei die Eingangswelle (20) nicht koaxial zu der Unterstützungskupplung (32) angeordnet ist.
8. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 1 oder 6, bei dem die Hauptkupplung (31) mit der Eingangswelle (20) des Getriebes (2) in Eingriff gebracht wird bzw. eingekuppelt wird und die Unterstützungskupplung zwischen der Hauptkupplung (31) und dem Getriebe (2) positioniert ist, wobei die Unterstützungskupplung (32) betriebsmäßig mit einer Eingangswelle des Getriebes (2) in Eingriff gebracht wird.
9. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 8, bei dem:
die Hauptkupplung (31) eine Scheibe (310) auf der Seite der Brennkraftmaschine aufweist, die an eine Kurbelwelle (10) angebracht ist, eine Hauptscheibe (311) auf der Seite der Eingangswelle, ein Triebrohr (322) und einen schwankenden Hebel aufweist, wobei die Hauptscheibe (311) auf der Seite der Eingangswelle an eine Eingangswelle (20) des Getriebes (2) gekuppelt wird oder in Eingriff gebracht wird, um sich relativ zu dieser in einer axialen Richtung zu bewegen, das Triebrohr (322) mit der Eingangswelle (20) in Eingriff gebracht wird, um sich axial zu der Eingangswelle (20) zu bewegen und sich zu drehen, wobei das Triebrohr (322) die Hauptscheibe (311) auf der Seite der Eingangswelle axial in bezug auf die Eingangswelle (20) antreibt, der schwankende Hebel das Triebrohr (322) in einer axialen Richtung desselben antreibt, indem er wie eine Wippe oder Schaukel schwankt;
die Unterstützungskupplung (32) eine Scheibe (42) auf der Seite dei Ausrüstungsteile, eine Scheibe (321) auf der Seite der Eingangswelle für die Ausrüstungsteile, ein Triebrohr (322) und einen schwankenden Hebel aufweist, wobei die Scheibe (42) auf der Seite der Ausrüstungsteile an die Eingangswelle (20) angekuppelt wird, um das Drehmoment von der Eingangswelle (20) zu dem Generatormotor und den Ausrüstungsteilen (6) zu übertragen, wobei die Scheibe auf der Seite der Eingangswelle in einer axialen Richtung in bezug auf die Eingangswelle (20) bewegbar ist, das Triebrohr (322) an dem Basisrohr des Triebrohres (322) der Hauptkupplung (31) befestigt ist, um sich relativ dazu in einer axialen Richtung desselben zu bewegen, wobei das Triebrohr (322) die Scheibe auf der Seite der Eingangswelle antreibt, der schwankende Hebel das Triebrohr (322) in axialer Richtung desselben antreibt, indem er eine schwankende Bewegung ausführt, um sich wie eine Wippe oder Schaukel zu bewegen.
10. Fahrzeugantriebssystem, welches ein Drehmoment von einer Brennkraftmaschine (1) auf ein Getriebe (2) für ein Fahrzeug überträgt, wobei das Fahrzeugantriebssystem folgendes aufweist:
eine Hauptkupplung (31), die einen Ausgang der Brennkraftmaschine (1) mit einem Eingang des Getriebes (2) verbindet, wobei ein Drehmoment zwischen der Brennkraftmaschine (1) und dem Eingang des Getriebes (2) übertragen wird, wenn die Hauptkupplung (31) eingekuppelt ist, kein Drehmoment zwischen der Brennkraftmaschine (1) und dem Eingang des Getriebes (2) übertragen wird, wenn die Hauptkupplung (31) ausgekuppelt ist;
eine Unterstützungskupplung (32) an eine Anzahl von Ausrüstungsteile (6) und an den Eingang des Getriebes (2) angeschlossen ist;
ein dynamoelektrischer Maschinenmechanismus (5) über die Unterstützungskupplung (32) mit dem Eingang des Getriebes (2) verbunden ist, wobei ein Drehmoment zwischen dem dynamoelektrischen Maschinenmechanismus (5) und dem Eingang des Getriebes (2) übertragen wird, wenn die Kupplung eingekuppelt wird, kein Drehmoment zwischen dem dynamoelektrischen Maschinenmechanismus (5) und dem Eingang des Getriebes (2) übertragen wird, wenn die Kupplung ausgekuppelt ist, wobei die dynamoelektrische Maschine elektrisch mit einer Speicherbatterie kommuniziert, um elektrische Energie zwischen der dynamoelektrischen Maschine und der Speicherbatterie zu übertragen; und
einen Regler, der elektrisch mit der Hauptkupplung (31) und der Unterstützungskupplung (32) kommuniziert, um die Hauptkupplung (31) und die Unterstützungskupplung (32) einzukuppeln und auszukuppeln, wobei der Regler elektrisch mit einer Steuerschaltung kommuniziert, um die dynamoelektrische Maschine zwischen einem Stromerzeugungsmodus und einem elektrischen Antriebsmodus umzuschalten.
11. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 10, bei dem der Regler die Hauptkupplung (31) und die Unterstützungskupplung (32) einkuppelt, wenn die Brennkraftmaschine (1) gestartet wird, der Regler die dynamoelektrische Maschine in einen elektrischen Antriebsmodus schaltet, wenn die Brennkraftmaschine (1) gestartet wird.
12. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 10, bei dem der Regler die Unterstützungskupplung (32) auskuppelt und die dynamoelektrische Maschine in einen elektrischen Antriebsmodus schaltet, wenn die Brennkraftmaschine (1) ihren Betrieb anhält, wodurch die dynamoelektrische Maschine die Ausrüstungsteile (6) antreibt.
13. Fahrzeugantriebssystem nach Anspruch 10, bei dem der Regler die Hauptkupplung (31) und die Unterstützungskupplung (32) während Bremsoperationen einkuppelt, wobei die Brennkraftmaschine (1) und der dynamoelektrische Maschinenmechanismus (5) eine Rotationslast absorbieren und die dynamoelektrische Maschine Elektrizität erzeugt.
DE10035431A 1999-07-22 2000-07-20 Fahrzeugantriebssystem Withdrawn DE10035431A1 (de)

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