DE19840284A1 - Drive arrangement for cars - Google Patents

Drive arrangement for cars

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Abstract

The drive arrangement for a car has an engine, an automatic gearbox which has a housing and a clutch (7) plus a retarder which comprises a rotor (13) and a stator (15). The retarder is located after the clutch in the force flow direction, in front of the gearbox on the gearbox shaft (3). The drive device comprises devices to recognize shift commands from a shift ECU (20) for the gearbox plus devices to recognize the retarder's operating state via a retarder ECU (26). Further devices are provided to recognize the engine speed. The synchronizing device of the gearbox comprises a hydrodynamic machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, einem Getriebe, das ein Getriebegehäuse sowie eine Kupplung aufweist, sowie einem Retarder, der einen Rotor und einen Stator umfaßt.The invention relates to a drive arrangement for a motor vehicle with a Engine, a gearbox, a gearbox and a clutch has, and a retarder, which comprises a rotor and a stator.

Retarder spielen bei Antriebsanlagen von Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, eine immer wichtigere Rolle. Sie sind in der Regel in den Antriebsstrang integriert. Der Retarder wird beim Einsatz im Kraftfahrzeug - aber auch bei Anlagen mit stark wechselndem Betrieb - durch Füllen und Entleeren des beschaufelten Arbeitskreislaufes mit einem Arbeitsmedium ein- oder ausgeschaltet. Als Arbeitsmedium kommen z. B. Öl oder Wasser in Betracht. Leistet der Retarder Bremsarbeit, so wird das Arbeitsmedium erwärmt. In der Regel wird die Wärme durch einen Kühler abgeführt. Aus der DE 195 09 417 A1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor, einem Getriebe und einem Retarder beschrieben. Bei der aus der DE 195 09 417 bekannten Anordnung ist der Retarder in das Getriebeendgehäuse integriert.Retarders play in vehicle propulsion systems, in particular Motor vehicles, an increasingly important role. They are usually in the Integrated drivetrain. The retarder is used in motor vehicles - but also in systems with strongly changing operation - by filling and Emptying the bladed working circuit with a working medium or switched off. As a working medium such. B. oil or water in Consideration. If the retarder does braking work, it becomes the working medium warmed up. As a rule, the heat is removed by a cooler. From the DE 195 09 417 A1 is a drive train for a motor vehicle with an engine, a transmission and a retarder described. In the case of DE 195 09 417 known arrangement is the retarder in the transmission end housing integrated.

Desweiteren sind Retarder bekanntgeworden, die direkt dem Motor nachgeordnet sind, sogenannte Primärretarder. Betreffend Primärretarder wird beispielsweise auf Kfz-Anzeiger 44. Jahrgang, 1991, Bericht "Sicher bergab", S. 13 und Lastauto Omnibus 4/1991, Bericht "Gegen den Strom", S. 30, verwiesen.Furthermore, retarders have become known that directly to the engine are subordinate, so-called primary retarders. Regarding primary retarder for example on Kfz-Anzeiger 44th year, 1991, report "Safe downhill", P. 13 and Lastauto Omnibus 4/1991, report "Gegen den Strom", p. 30, referred.

Bei den bisherigen Ausführungsformen von Primärbremsen war der Retarder stets zwischen Motor und Getriebe vor Schwungrad und Kupplung angeordnet. Dies hatte den Nachteil, daß durch die Lagerung des Retarders auf der Motorwelle die Lagerung stark vom Kurbelwellen-Design abhängig gestaltet werden mußte. In the previous embodiments of primary brakes, the retarder was always between engine and transmission in front of flywheel and clutch arranged. This had the disadvantage that the storage of the retarder The bearing on the motor shaft is heavily dependent on the crankshaft design had to be designed.  

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung für einen Primärretarder anzugeben, mit der diese Nachteile vermieden werden.It is therefore an object of the invention to provide an arrangement for a primary retarder specify with which these disadvantages are avoided.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Retarder im Antriebsstrang nach der Kupplung in Kraftflußrichtung vor dem Getriebe angeordnet ist.According to the invention this object is achieved in that the retarder in Drive train after the clutch in the direction of power flow in front of the transmission is arranged.

Bei einer derartigen Anordnung ist es in einer vorteilhaften Ausführungsform möglich, den Retarder direkt auf der Getriebewelle anzuordnen. Damit kann gegenüber einer Anordnung zwischen Motor und Schwungrad gemäß dem Stand der Technik die Abhängigkeit der Retarderlagerung vom Kurbelwellen-Design vermieden werden.With such an arrangement, it is in an advantageous embodiment possible to arrange the retarder directly on the gear shaft. So that can compared to an arrangement between the engine and flywheel according to the State of the art the dependence of the retarder bearing on the crankshaft design be avoided.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die gesamte Antriebsanordnung wenigstens über Mittel zum Erkennen von Schaltbefehlen für das Getriebe sowie Mittel zum Erkennen des Retarderbetriebszustandes bzw. der Motor- Betriebszustände verfügt.It is particularly preferred if the entire drive arrangement at least via means for recognizing shift commands for the transmission and means for recognizing the retarder operating state or the engine Operating states.

In einer fortgebildeten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Antriebsanordnung desweiteren Mittel zur Erkennung der Motordrehzahl aufweist. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Synchronisiereinrichtung eine hydrodynamische Maschine, insbesondere eine Turbokupplung, umfaßt.In a further embodiment it is provided that the Drive arrangement further means for detecting the engine speed having. It is particularly preferred if the synchronization device has a hydrodynamic machine, in particular a turbo coupling.

Neben der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung stellt die Erfindung auch ein Verfahren zum Schalten einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit einem automatisierten Schaltgetriebe umfassend Mittel zum Erkennen von Schaltbefehlen sowie Mittel zum Erkennen des Retarderbetriebszustand es bzw. der Betriebszustände zur Verfügung, das sich dadurch auszeichnet, daß ein Schaltbefehl für das Getriebe erkannt wird, der Retarderbetriebszustand ermittelt und bei eingeschaltetem Retarder dieser deaktiviert wird und in Abhängigkeit vom erkannten Schaltbefehl Synchronisierenergie, verzögernd wirkend zur Synchronisierung von Antriebs- und Abtriebswelle zur Verfügung gestellt wird. In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung kann dies dadurch geschehen, daß die Steuereinrichtung für den Motor derart angesteuert wird, daß die Motordrehzahl erhöht und auf diese Art und Weise die notwendige Synchronisierenergie, beschleunigend wirkend, zur Verfügung gestellt wird. Alternativ hierzu ist es möglich, die Synchronisierenergie aus der Bewegungsenergie des Fahrzeug es zur Verfügung zu stellen, beispielsweise bei Verwendung einer Turbokupplung, die derart übersetzt ist, daß sie stets mit höherer Drehzahl antriebsseitig arbeitet wie abtriebsseitig.In addition to the drive arrangement according to the invention, the invention also provides a method for switching a drive arrangement according to the invention an automated manual transmission comprising means for recognizing Switching commands and means for recognizing the retarder operating state or the operating states available, which is characterized in that a shift command for the transmission is recognized, the retarder operating state determined and when the retarder is switched on it is deactivated and in Dependent on the detected switching command synchronization energy, delayed  effective for the synchronization of input and output shaft is provided. In a first embodiment of the invention, this can be done happen that the control device for the motor is controlled in such a way that the engine speed increases and in this way the necessary Synchronizing energy, accelerating, is made available. Alternatively, it is possible to derive the synchronization energy from the Kinetic energy of the vehicle to make it available, for example when using a turbo coupling that is translated so that it always at higher speeds, the drive side works like the output side.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben werden.The invention is intended to serve as an example with reference to the drawings to be discribed.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung eines Retarders mit der dazugehörigen Steuerung Fig. 1 shows an inventive arrangement of a retarder with the associated control

Fig. 2 eine Anordnung eines Retarders gemäß dem Stand der Technik Fig. 2 shows an arrangement of a retarder according to the prior art

Fig. 3 beispielhaft den Drehzahlverlauf des Motors beim Heraufschalten Fig. 3 shows an example of the speed curve of the engine when shifting up

Fig. 4 beispielhaft den Drehzahlverlauf des Motors beim Herunterschalten. Fig. 4 shows an example of the speed curve of the engine when downshifting.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung der Antriebseinheit dargestellt. Hierbei wird lediglich der Kern der Erfindung gezeigt.In Fig. 1, an arrangement according to the invention the drive unit is shown. Only the essence of the invention is shown here.

Der nicht dargestellte Motor arbeitet über die Kurbelwelle 1 auf die Getriebewelle 3. The engine, not shown, works via the crankshaft 1 on the transmission shaft 3 .

Das Schwungrad 5 ist Teil der Kupplung 7, die im Getriebegehäuse 9 untergebracht ist und auf die Getriebewelle 3 wirkt.The flywheel 5 is part of the clutch 7 , which is housed in the transmission housing 9 and acts on the transmission shaft 3 .

Bei der Kupplung 7 handelt es sich um eine konventionelle schaltbare Reibkupplung, die als 1- oder 2-Scheibern-Trockenkupplung ausgebildet sein kann.The clutch 7 is a conventional switchable friction clutch, which can be designed as a 1- or 2-disk dry clutch.

Der Kupplung 7 ist erfindungsgemäß in Kraftflußrichtung ein Retarder 11 nachgeordnet. Der Retarder 11 befindet sich zwischen Kupplung 7 und dem nicht dargestellten Getriebe. Der Retarder umfaßt einen Stator 15 sowie einen Rotor 13.According to the invention, the clutch 7 is arranged downstream of a retarder 11 in the direction of the power flow. The retarder 11 is located between the clutch 7 and the transmission, not shown. The retarder comprises a stator 15 and a rotor 13 .

Bei dem nicht näher dargestellten Getriebe handelt es sich bevorzugt um ein sogenanntes automatisiertes Getriebe, wie es beispielsweise bei "W. Härtle, Ein neues automatisiertes Schaltgetriebe für schwere Nutzfahrzeuge", Automobiltechnische Zeitschrift 99 (1997), S. 598-604, beschrieben ist, wobei der Offenbarungsgehalt der Schrift vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird. Automatisierte Getriebe zeichnen sich dadurch aus, daß der Schaltvorgang mit der ECU des Motors abgestimmt wird. Hierfür ist es erforderlich, daß die Getriebesteuerung, die sogenannte Getriebe-ECU 20, Schaltvorgänge erkennt und über Verbindungsleitungen 22 an die Motorsteuerung, die sogenannte Motor-ECU 24, übermittelt. Als weitere Steuerungskomponente umfaßt die erfindungsgemäße Anordnung eine Retardersteuerung ECU 26, die ständig die Retarderbetriebszustände an die Getriebesteuerung bzw. die Motorsteuerung meldet.The transmission, not shown in more detail, is preferably a so-called automated transmission, as described, for example, in "W. Härtle, A New Automated Manual Transmission for Heavy Commercial Vehicles", Automobiltechnische Zeitschrift 99 (1997), pp. 598-604, wherein the disclosure content of the document is fully included in the present application. Automated transmissions are characterized in that the switching process is coordinated with the ECU of the engine. For this it is necessary that the transmission control, the so-called transmission ECU 20 , recognizes switching operations and transmits them to the engine control, the so-called engine ECU 24 , via connecting lines 22 . As a further control component, the arrangement according to the invention comprises a retarder control ECU 26 , which continuously reports the retarder operating states to the transmission control or the engine control.

Die einzelnen Steuerungen 20, 24, 26 können als Einzelbausteine ausgeführt sein oder in eine oder mehrere Einheiten zusammengefaßt werden.The individual controls 20 , 24 , 26 can be designed as individual modules or can be combined into one or more units.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird, wenn ein Schaltvorgang von der Getriebe-ECU 20 erfaßt wird, dies an die Motor-ECU 24 gemeldet sowie an die Retarder-ECU 26. Ist in der Retarder-ECU der Zustand Retarder-EIN abgelegt, so wird bei Auslösen eines Schaltvorganges der Retarder über die Retardersteuerung in den AUS-Zustand versetzt. Um die für die Synchronisierung erforderliche Energie aufzubringen, insbesondere bei Herunterschaltvorgängen, wird über die Motor-ECU die Drehzahl des Motors erhöht und so die erforderliche zusätzliche Synchronisierenergie in das System eingebracht. Alternativ oder zusätzlich zur Erhöhung der Motordrehzahl wäre es auch möglich, die Bewegungsenergie des Fahrzeuges selbst auszunutzen, beispielsweise dadurch, daß man eine Turbokupplung als Synchronisierelement verwendet, wobei das antriebsseitige Schaufelrad ständig mit höherer Drehzahl umläuft wie das abtriebsseitige Schaufelrad.According to the method according to the invention, when a shift is detected by the transmission ECU 20 , this is reported to the engine ECU 24 and to the retarder ECU 26 . If the retarder-ON state is stored in the retarder-ECU, the retarder is switched to the OFF state via the retarder control when a switching operation is triggered. In order to apply the energy required for the synchronization, in particular during downshifts, the engine ECU increases the engine speed and thus introduces the required additional synchronization energy into the system. Alternatively or in addition to increasing the engine speed, it would also be possible to utilize the kinetic energy of the vehicle itself, for example by using a turbo coupling as a synchronizing element, with the drive-side impeller constantly rotating at a higher speed than the output-side impeller.

In Fig. 2 ist eine Anordnung eines Primärretarders gemäß dem derzeitigen Stand der Technik dargestellt. Wie deutlich zu erkennen, ist bei der Anordnung gemäß Fig. 2 der Retarder 11 der Kupplung 7 und dem Schwungrad 5 vorangestellt. Der Retarder 11 wirkt direkt auf die Kurbelwelle 1. Dies hat den Nachteil, daß der Retarder in seiner Lagerung an das jeweils spezielle Kurbelwellen-Design angepaßt werden muß. FIG. 2 shows an arrangement of a primary retarder according to the current state of the art. As can be clearly seen, the retarder 11 is preceded by the clutch 7 and the flywheel 5 in the arrangement according to FIG. 2. The retarder 11 acts directly on the crankshaft 1 . This has the disadvantage that the retarder must be adapted to the particular crankshaft design in its storage.

In den Fig. 3 und 4 sind typische Drehzahlverläufe der Motordrehzahl beim Herauf- bzw. Herunterschalten dargestellt. Hierbei ist zwischen den einzelnen Gangstufen ein Drehzahlunterschied von 300 Umdrehungen angenommen und eine Schaltzeit von 1,5 s. In der Beschleunigungsphase eines Fahrzeuges ergibt sich beim Hochschalten und bei ausgeschaltetem Retarder durch sein Massenträgheitsmoment und seine Eigenverluste eine zusätzliche Synchronarbeit, die von herkömmlichen Synchronisierelementen ohne weiteres übernommen werden kann.In FIGS. 3 and 4 typical speed characteristics of the engine speed are shown in the up- or downshift. A speed difference of 300 revolutions and a shift time of 1.5 s is assumed between the individual gear stages. In the acceleration phase of a vehicle, when shifting up and when the retarder is switched off, there is an additional synchronizing work due to its moment of inertia and its own losses, which can be easily taken over by conventional synchronizing elements.

Gänzlich anders stellt sich die Situation bei dem in Fig. 4 dargestellten Herunterschalten dar. Wiederum ist als Drehzahlunterschied ein Unterschied von 300 Umdrehungen angenommen und eine Schaltzeit von 1,5 s. War bis kurz vor dieser Phase der Retarder eingeschaltet, so ergeben sich aufgrund des Ausschaltverhaltens des Retarders Rest-Bremsmomente, die zwangsläufig zu einer vielfach höheren Synchronarbeit führen.The situation with the downshift shown in FIG. 4 is completely different. Again, a difference of 300 revolutions is assumed as the speed difference and a shift time of 1.5 s. If the retarder was switched on until shortly before this phase, the braking behavior of the retarder results in residual braking torques, which inevitably lead to much higher synchronous work.

Derart hohe zusätzliche Synchronisierarbeiten sind besonders gut mit Hilfe eines automatisierten Getriebes aufzubringen, beispielsweise dadurch, daß zusätzlich Motordrehzahl zur Verfügung gestellt wird, wenn wie in Fig. 1 ausführlich beschrieben, ein Schaltvorgang detektiert wird.Such high additional synchronization work can be performed particularly well with the aid of an automated transmission, for example in that additional engine speed is made available if, as described in detail in FIG. 1, a gear shift is detected.

Alternativ oder zusätzlich hierzu könnte die Bewegungsenergie des Fahrzeuges genutzt werden, beispielsweise dadurch, daß im Nebenzweig eine Turbokupplung eingebracht wird, wobei darauf geachtet werden muß, daß die Drehzahl der Turbokupplung auf der Antriebsseite stets höher als die Drehzahl auf der Abtriebsseite ist.Alternatively or in addition, the kinetic energy of the Vehicle are used, for example, in that in the secondary branch Turbo coupling is introduced, it must be ensured that the The speed of the turbo coupling on the drive side is always higher than that Speed on the output side.

Mit der vorliegenden Erfindung wird somit erstmals ein neues Konzept für die kompakte Anordnung eines Retarders zwischen Motor und Getriebe angegeben, die sich dadurch auszeichnet, daß die Anordnung unabhängig von den jeweiligen Kurbelwellenlagerungen ausgeführt werden kann, da der Retarder auf der Getriebewelle 3 angeordnet wird. Die bei einer derartigen Anordnung auftretenden hohen zusätzlichen Synchronisierarbeiten werden mit Vorteil durch Einbringen von Synchronisierarbeit in das System beispielsweise durch Erhöhen der Motordrehzahl aufgebracht.With the present invention, a new concept for the compact arrangement of a retarder between engine and transmission is thus specified for the first time, which is characterized in that the arrangement can be carried out independently of the respective crankshaft bearings, since the retarder is arranged on the transmission shaft 3 . The high additional synchronization work that occurs with such an arrangement is advantageously applied by introducing synchronization work into the system, for example by increasing the engine speed.

Claims (9)

1. Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit
  • 1.1 einem Motor;
  • 1.2 einem Getriebe, das ein Getriebegehäuse sowie eine Kupplung (7) aufweist;
  • 1.3 einem Retarder (11), der einen Rotor (13) und einen Stator (15) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß
  • 1.4 der Retarder (11) nach der Kupplung (7) in Kraftflußrichtung vor dem Getriebe angeordnet ist.
1. Drive arrangement for a motor vehicle with
  • 1.1 an engine;
  • 1.2 a transmission which has a transmission housing and a clutch ( 7 );
  • 1.3 a retarder ( 11 ) which comprises a rotor ( 13 ) and a stator ( 15 ), characterized in that
  • 1.4 the retarder ( 11 ) is arranged after the clutch ( 7 ) in the direction of power flow in front of the transmission.
2. Antriebsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Retarder (11) auf der Getriebewelle (3) angeordnet ist.2. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the retarder ( 11 ) is arranged on the gear shaft ( 3 ). 3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein automatisiertes Schaltgetriebe ist.3. Drive arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission is an automated manual transmission. 4. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsanordnung wenigstens Mittel zum Erkennen von Schaltbefehlen (20) für das Getriebe sowie Mittel zum Erkennen des Retarderbetriebszustandes (26) umfaßt.4. Drive arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the drive arrangement comprises at least means for recognizing switching commands ( 20 ) for the transmission and means for recognizing the retarder operating state ( 26 ). 5. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß desweiteren Mittel zur Erkennung der Motordrehzahl (24) vorgesehen sind.5. Drive arrangement according to claim 4, characterized in that further means for detecting the engine speed ( 24 ) are provided. 6. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinrichtung des Getriebes eine hydrodynamische Maschine umfaßt.6. Drive arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that  the synchronizer of the transmission a hydrodynamic Machine includes. 7. Verfahren zum Schalten einer Antriebsanordnung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
  • 7.1 ein Schaltbefehl für das Getriebe erkannt wird;
  • 7.2 der Retarderbetriebszustand ermittelt und bei eingeschaltetem Retarder dieser deaktiviert wird;
  • 7.3 in Abhängigkeit vom Schaltbefehl Synchronisierenergie zur Verfügung gestellt wird.
7. A method for switching a drive arrangement according to one of claims 4 to 6, characterized in that
  • 7.1 a shift command for the transmission is recognized;
  • 7.2 the retarder operating state is determined and deactivated when the retarder is switched on;
  • 7.3 depending on the switching command synchronization energy is made available.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierenergie durch Erhöhen der Motordrehzahl zur Verfügung gestellt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the synchronization energy by increasing the engine speed Is made available. 9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierenergie aus der Bewegungsenergie des Fahrzeuges zur Verfügung gestellt wird.9. The method according to claim 7, characterized in that the synchronization energy from the kinetic energy of the vehicle is made available.
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