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Thema: So funktioniert unser Getriebe (47192-mal gelesen)
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Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 30 –
Danke, war sehr interessant...teilweise konnte ich nicht alles verstehen mangels schlechtem englisch  ;D

Frage:
Wie ist das jetzt genau mit der Kupplung?
übernehmen praktisch die Elektromotoren die Angleichung ICE ?
Welche Funktion hat die Kupplungseinheit beim Motor wirklich?

Danke für die Info!

LG. Alcandro

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 31 –
Zitat
Welche Funktion hat die Kupplungseinheit beim Motor wirklich?


Nur die eines Bauteils, welches im Produktionsprozeß schon erprobt und vorhanden ist.
Und keine kostenintensive Neuentwicklung erfordert.

Die Sache mit der "Rutschkupplung" beim möglichen Blockieren innerhalb des Antriebsstranges, ist offensichtlich ungetestet.

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 33 –
Hier mal parallel zu meiner Motor Talk Bloggerei, folgende Getriebe sind in Euren Autos din:

Prius I ab 1997: P110 Transaxle
Prius I ab 2000: P111 Transaxle
Prius II: P112 Transaxle
Prius III / Auris Hybrid: P410 Transaxle
Yaris Hybrid: P510 Transaxle

Mit den Stichwörtern könnt ihr auf Google jede Menge tiefergehende Infos und Artikel finden.

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 34 –
Ich möchte ja kein Spielverderber sein, aber Toyota baut ganz sicher kein Teil ein, dass keine Funktion hat. Habt ihr schon einmal darüber nachgedacht, warum man kaum spürt,  wenn der ICE gestartet wird oder gestoppt wird. Das liegt nämlich an der Kupplung. Die hat nämlich in Drehrichtung Thorisionsfedern. Die dämpfen das nämlich.

Gruß Yaris Gerd

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 35 –
Ich dachte immer man spürt es kaum, da der Benzinmotor ja von MG1 auf Drehzahl gebracht wird bevor er "zündet" und die Kupplung sei als Sollbruchstelle, falls irgendwas blockiert.

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 36 –
Als Schutz dient die Kupplung auch. Das ist aber keine Sollbruchstelle. Viel besser, denn sie würde dann einfach kurz rutschen und nicht brechen. Wenn man auf Touque Pro oder Scangauge beim Starten und beim Stoppen des ICE mal MG1 tourqu und MG1 Drehzahl beobachtet, kann man das Anlauf und Anhalte Verhalten beobachten. In dem Moment treten schon messbare Kräfte auf. Die Schwingungen kommen durch die Federn. Die Federn kann man im Video zum HSD vom Prius II deutlich sehen.

Was die fehlende mechanische Verbindung Zwischen MG2 und ICE betrifft, so denke ich, dass er meint, dass es keine feste mechanische Verbindung zwischen MG2 und ICE gibt. denn wenn MG1 kraftlos dreht geht die mechanische Drehbewegung in MG1 und nicht in MG2.

Ich habe bei meinem Yaris HSD mit Tourque beobachtet, das bei rückwärts Fahren MG1 kein Drehmoment aufweist. Dafür hat MG2 aber ein Drehmoment. Wenn man einen Drehstrom Motor phasenverschoben mit Strom ansteuert, dann dreht der rückwärts rum. Daraus schieße ich, das zu mindest beim Yaris HSD der MG2 das Auto rückwärts antreibt.

Gruß Yaris Gerd


Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 37 –
Nicht dass ich wüsste, dass es da überhaupt eine Kupplung gibt. Ist irgendwo davon die Rede? Die braucht es nicht, das ist ja gerade der Sinn des Systems. Wenn ich http://www.youtube.com/watch?v=ZmHpSyTsfm0&feature=youtu.be (Prius (2nd Gen) P112 Hybrid Transaxle (eCVT) Operation) Zeitindex 5:40 richtig verstanden haben, ist das große flache kreisförmige Teil keine Kupplung, sondern ein Drehmoment-Dämpfer.

Der Drehmoment-Dämpfer sorgt scheinbar über Federn für eine geglättete Weiterleitung des mit jeder Zündung in einem der Zylinder schwankenden Benzinmotor-Drehmoments in das HSD-System. Das verhindert z.B. Torsionsschwingungen der Antriebswellen, siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Drehschwingung. Für das Grundprinzip des Energieflusses ist dieser Dämpfer nicht relevant.

Das Grundprinzip ist wie folgt: Der Benzinmotor ICE dreht einen Zahnradsatz, der sich zwischen einem Elektrogenerator MG1 (ohne Strombelastung frei drehbar) und einem Elektromotor MG2 (mechanisch fest mit den Rädern verbunden) befindet. Das Drehmoment des Benzinmotors ICE wird über den Zahnradsatz parallel auf den Elektrogenerator MG1 und dem Elektromotor MG2 aufgeteilt (Bild):

             ☸→ Elektrogenerator MG1
           ↗       ↓↯
Benzinmotor ICE ☸↻        ▢↔↯ Batterie
           ↘       ↓↯
             ☸→ Elektromotor MG2 ↻⇒ Antriebsräder ↻

Dabei ist die Verteilung der Drehzahl ↻ des Benzinmotors und damit des Energieflusses auf Elektrogenerator MG1 und Elektromotor MG2 aufgrund der Getriebekonstruktion nicht mechanisch fest, sondern gegeneinander veränderbar. Die Drehzahlen von Elektrogenerator MG1 und Elektromotor MG2 können deshalb, bei fester Motordrehzahl, über die elektromagnetischen (vom Stromfluss abhängigen) und mechanischen (von den Antriebsrädern auf den Elektromotor wirkenden) Kräfte wechselseitig variiert werden.

Da die Antriebsräder nur über Elektromotor MG2 angetrieben werden und der mechanische Widerstand und damit die Drehzahl von Elektrogenerator MG1 über seinen Stromfluss stufenlos geändert werden kann, ergibt sich über die Rückwirkung des Getriebes auf die Drehzahl von Elektromotor MG2 eine stufenlos änderbare Übersetzung der Drehzahl des Benzinmotors an den Antriebsrädern.

Dreht der fest mit den Antriebsrädern verbundene Elektromotor MG2 gegenüber dem Benzinmotor ICE mit Unterdrehzahl, muss sich zum Ausgleich der Drehzahldifferenz der Elektrogenerator MG1 entsprechend schneller vorwärts drehen. Die vom Elektrogenerator MG1 bereitgestellte elektrische Leistung wird zum Elektromotor MG2 und/oder in die Batterie geleitet. Aus der Batterie kann auch in Gegenrichtung elektrische Leistung zum Elektromotor MG2 geleitet werden. Dadurch entstehen insgesamt beim Beschleunigen, trotz Drehzahldifferenz zwischen Benzinmotor und Antriebsrädern, nur geringe Energieverluste (Bild):

             ☸↻→ Elektrogenerator MG1
           ↗        ↓↯
Benzinmotor ICE ☸↻         ▢↔↯ Batterie
           ↘        ↓↯
             ☸↻→ Elektromotor MG2 ↻⇒ Antriebsräder ↻

Dreht der fest mit den Antriebsrädern verbundene Elektromotor MG2 gegenüber dem Benzinmotor ICE mit Überdrehzahl, muss sich zum Ausgleich der Drehzahldifferenz der Elektrogenerator MG1 entsprechend schneller rückwärts drehen. Die dabei vom Elektrogenerator MG1 bereitgestellte elektrische Leistung wird zum Elektromotor MG2 und/oder in die Batterie geleitet. Dadurch entstehen insgesamt auch beim Abbremsen, trotz Drehzahldifferenz zwischen Benzinmotor und den Antriebsrädern, nur geringe Energieverluste.

             ☸↺→ Elektrogenerator MG1
           ↗        ↓↯
Benzinmotor ICE ☸↻         ▢↔↯ Batterie
           ↘        ↓↯
             ☸↻→ Elektromotor MG2 ↻⇒ Antriebsräder ↻

Im Übergangsbereich ohne Kraftübertragung läuft der der fest mit den Antriebsrädern verbundene Elektromotor MG2 genau passend zur Drehzahl des Benzinmotors ICE. Der Elektrogenerator MG1 bleibt stehen und erzeugt keinen Strom mehr (Bild):

             ☸  Elektrogenerator MG1

Benzinmotor ICE ☸↻         ▢←↯ Batterie
           ↘        ↓↯
             ☸↻→ Elektromotor MG2 ↻→ Antriebsräder ↻

In der Nähe des Übergangsbereiches wird die Motorenergie so überwiegend mechanisch zu den Antriebsrädern übertragen und nur zu kleinen Anteilen elektrisch. Mit zunehmender Drehzahldifferenz zwischen Benzinmotor ICE und Elektromotor MG2 (bzw. den Antriebsrädern) vergrößert sich der elektrisch übertragene Energieanteil.

Im Moment des Anfahrens erfolgt eine rein elektrische Energieübertragung, vom Benzinmotor ICE über den Elektrogenerator MG1 zum Elektromotor MG2 zu den Antriebsrädern (Bild):

             ☸↻→ Elektrogenerator MG1
           ↗        ↓↯
Benzinmotor ICE ☸↻         ▢↔↯ Batterie
                    ↓↯
             ☸→ Elektromotor MG2 ↻→ Antriebsräder ↻

Bei normaler Fahrt dürfte dagegen der mechanisch vom Benzinmotor ICE auf Elektromotor MG2 bzw. die Antriebsräder übertragene Energieanteil überwiegen (Bild):

             ☸↺→ Elektrogenerator MG1
           ↗       ↓↯
Benzinmotor ICE ☸↻        ▢↔↯ Batterie
           ⇘       ↓↯
             ☸↻⇒ Elektromotor MG2 ↻⇛ Antriebsräder ↻

(Mehrfach ergänzt)

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 38 –
@R.B.

Das Ding heist clutch disc in Deutsch Kupplungsscheibe. Bei jeder normalen Kupplung hat die Mitnehmerscheibe diese Torusionsfedern. Auch die Lamellen, auf die bei normalen Kupplungen das hier nicht vorhandene Ausrücklager drückt waren bei den älteren Priusmodellen noch vorhanden. Bei dem neuen Prius Generatitionen ist die Kupplung nur noch einteilig. Diese Kupplung wird nie getrennt. Weil die eigentlich Funktion der Kupplung für die Funktion des HSD nicht benötigt wird, wurde die Kupplung bei den neueren Modellen geändert.

Gruß Yaris Gerd
 

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 39 –
@R.B.

Wenn Du einmal auf folgenden Link klickst und dir einmal durchliest, was ich auf den zwei Seiten geschrieben habe, dann solltest Du eigentlich verstehen, wie das PDS funktioniert. Deine Block  Diagramme sind zwar nicht schlecht, erklären aber nicht, wie die Spreizung zwischen ICE und Achsantrieb zustande kommt. Der ICE ist parallel zum MG2 zu sehen. Wenn das Auto nicht im EV Modus fährt, verhindert der MG2 im Grunde genommen dass die in den MG2 geleitet Energie, welche nicht zum Laden der Batterie genutzt werden kann vergeudet werden muss. Die meiste Energie,  die der ICE als Drehbewegung abgibt, geht über das PSD direkt als mechanische Drehbewegung auf den Antrieb. Das ist der effektivste Teil, weil er nicht erst in elektrisch Energie und schließlich wieder in eine mechanisch Drehbewegung zurück gewandelt werden muss. Die unterschiedlichen Übersetzungen kommen zustande, weil wenn sich die Planetenräder sich auf dem Planetenradträger mit unterschielicher Drehzahl vorwärts, rückwärt oder nicht drehen. Wenn die Planetenräder bei laufenden Motor sich nicht auf ihren eigenen Achsen drehen, dann drehen sich  das Hohlrad, das Sonnenrad und der ICE mit exakt der gleichen Drehzahl. Wenn die Planetenräder auf ihren Achsen sich in die gleiche richtung drehen, wie der Planetenradträger, dann dreht sich auch das Hohlrad schneller als der Planetenradträger. Wenn sie sich nicht drehen, dann dreht sich das Hohlrad genau so schnell wie der Planetenradträger. Wenn sich die Planetenräder in die entgegen gesetzte Richtung wie der Planetnradträger drehen, dann dreht sich das Hohlrad langsamer als der Planetenradträger.

Weil Die jeweiligen Kräfte, die auf die Planetenräder durch die Rotation des Planetenradträgers ( ausgelöst durch den ICE ) , Den mechanischen Widerstands des Sonnenrades ( verursacht durch die benötigte Kraft für die Stromerzeugung von MG1) so wie den mechanischen  Widerstand des Hohlrades (ausgelöst durch die benötigte Kraft zum Antrieb des Fahrzeuges) , die Spreitzung ( Übersetzungsverhältnis ) zu einander ändern, sich aber ihr gesamt Übersetzungsverhältnis nicht ändert ist das zum Anfang etwas schwer zu verstehen. In jedem Fall regeln nicht die Drehzahlen die Kräfte die Übersetzungen. Im heretical mode ( energy recircle mode (oder so ähnlich) ) werden MG1 und MG2   vertauscht. Dabei arbeitet MG2 als Generator und MG1 als Motor. Wenn bei laufenden ICE MG1 steht oder rückwärts dreht, dann geht sämtliche mechanische  Leistung  des ICE über das PSD direkt auf das Hohlrad. Allerdings wird der für MG1 benötigte Strom von MG2 zur verfügung gestellt. Der wiederum bremst bei der Strom Erzeugung den Antrieb  ab. Im normalen Modus bremst MG1 ab. Aber durch den heretical mode kann der ICE bei mittleren bis hohen Geschwindigkeiten viel niedriger drehen. Das wird benutzt, um bei konstanten Geschwindigkeiten mit niedrigeren ICE Drehzahlen den Motor und die Ohren der Fahrzeuginsassen zu schonen sowie den Verbrauch zu reduzieren. Der Adkinsonzyklus wird  dafür auf kleineres Volumen gestellt und der Zündzeitpunkt wird verstellt sowie die Kraftsoffmenge angepasst.

Das ist natürlich nur eine grobe Beschreibung der Arbeits und Wirkungssdise des HSD mit seinem PSD. Ich habe mich hauptsächlich auf das PDS konzentriert. Natürlich wird dabei auch sowol vom MG1 sowie manchmal auch vom MG2 die Hybrid Batterie
so wie die 12 Volt Batterie geladen oder manchmal der MG2 zusätzlich von der Hybrid Batterie mit Strom versorgt. Dazu kommen noch die andern Modi wie B, N odet R  ... .

Auch ändern sich die Zustände im PSD während der Fahrt ständig un sehr schnell. Das kommt durch Lastwechse und sonstigen Veränderungen der Bedingungen während der Fahrt wie Steigungen, Gefälle, wind wechsel usw. .

http://forum.hybrid-piloten.de/index.php?topic=4313.15


Yaris Gerd

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 40 –
Zitat von: YarisGerd – am

Das Ding heisst in Deutsch Kupplungsscheibe.
...
Bei dem neuen Prius Generatitionen ist die Kupplung nur noch einteilig. Diese Kupplung wird nie getrennt. Weil die eigentlich Funktion der Kupplung für die Funktion des HSD nicht benötigt wird, wurde die Kupplung bei den neueren Modellen geändert.

Übersetzt: Das ist gar keine Kupplung, es sieht nur so aus. Hab ich doch schon geschrieben.

Zitat von: YarisGerd – am

Wenn Du einmal auf folgenden Link klickst und dir einmal durchliest, was ich auf den zwei Seiten geschrieben habe, dann solltest Du eigentlich verstehen, wie das PDS funktioniert.


Zitat von: YarisGerd – am

Wie mann sieht, wird die Spreizung Kraft gesteuert. Sie hängt auch immer  von  der jeweiligen Last ab.

Ich versteh das doch, so wie Du schreibst: Die Spreizung ist von den wirkenden Kräften abhängig.

Und da das Verhältnis zwischen den wirkenden Kräften und damit den Drehzahlen im Betrieb zwischen 0 und unendlich veränderlich ist, die Definition des Begriffs jedoch von über die Konstruktion bestimmbaren Verhältnissen ausgeht, macht es einfach keinen Sinn mehr, in diesem Zusammenhang überhaupt noch von Spreizung zu reden.

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 41 –
Das Toyota Hybridsystem hatte doch niemals eine Kupplung, d.h. diese sich aneinander reibende Scheiben.

Aber wie wohl die allermeisten Verbrennungsmotoren einen Drehmoment-Dämpfer der normalerweise mit an der Kupplung verbaut ist.

Aber aus der nachvollziehbaren Tatsache dass die HSDs einen Dämpfer besitzen kann man doch nicht auf eine Kupplung schliessen.

Und die Federn werden m.W. nicht auf Torsion belastet sondern wie ganz normale Spiralfedern zusammengedrück wenn ein Zylinder zündet. Die darin kurzfristig gespeicherte Energie wird vor der nächsten Zündung wieder auf das Planetengetriebe weitergeleitet. Dabei rutscht nichts verlustbehaftet.

Ich bin daher zu diesem Punkt der gleichen Meinung wie R.B..

Daher sollte man bezüglich Toyota HSD auch nicht mehr den Begriff "Kupplung" verwenden.

Gruss alupo

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 42 –
Es ist mir egal, wie ihr es nennt. Es hatte nie die Aufgabe einer Kupplung. Die Torusionsdämpfung ist nicht die Hauptaufgabe, sondern es dient hauptsächlich der Ruck Dämpfung bein Starten und Stoppen des ICE. Es wurde in diesem Trea geschrieben, das das Teil überflüssig ist. Deshalb habe ich darüber geschrieben. Denn ohne diesem Teil, würde man das Starten und das Stoppen des ICE mit einem deutlichen Ruck spüren. Es ist also nicht überflüssig. Bei der ersten und der zweiten Generation gab es noch eine Mitnehmer Scheibe und eine Druckplatte die sogar Lamellen hatte, auf denen bei einer klassischen Kupplung ein Drucklager drücken würde. Das Drucklager und der Ausrückhebel so wie etwas, was ihn betätig fehlte. Deshalb wurde das Ding auch als clutch disc bezeichnet. Seit der dritten Generation ist das einteilig. Jetzt unterscheidet es sich deutlicher.

Gruß Yaris Gerd

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 43 –
Vielleicht verstehe ich den Begriff Kupplung zu eng, aber für mich ist eine Kupplung etwas bei dem der Kraftschluß unterbrochen werden kann. Dies war und ist beim HSD-System nicht nötig, aber da das System einen 4-Zylinder-Verbrennungsmotor hat bedarf es eines Dämpfers.

Auch war eine "Kupplung" für mich früher gedanklich mit einem Pedal verbunden. Aber ich weiß selbstverständlich, dass das auch automatisierbar ist, d.h. die Automatikgetriebe sind eben "selbst kuppelnde und selbst schaltende" Einheiten.

Aber beim Prius gibt es nichts zu schalten (selbst der Rückwärts"gang" ist nur eine Softwareeigenschaft) und daher weiß ich nicht was zwei sich aneinander reibende Flächen dabei sollen. Auch in einer Getriebe-Konstruktionszeichnung vom P2 und dem P3 von Toyota war meiner Erinnerung nach kein Unterschied in der Konstruktion des Dämpfers zu erkennen (ist aber schon ein paar Jahre her dass ich mir diese intensiv angeschaut habe).

@YarisGerd
Hast Du Bilder die diese "Kupplung" beim P2 zeigen?

Gruß alupo

Re: So funktioniert unser Getriebe

Antwort Nr. 44 –
Das HSD besitzt eine Kupplung...eine Spreizung...und ein Dämpfungsglied. Nicht das das noch eine Art Zweimassenschwungrad wäre. Wir bewegen uns hier verdammt verdächtig in Richtung DSG-Technik. Ich bin entsetzt!!!  ;D

Bitte nicht darauf antworten, es handelt sich um einen Scherz. Ich würde niemals ein DSG mit einem HSD gleichsetzen.  :-)

Ich finde nur gerade die Diskussion um einige Begrifflichkeiten so witzig.