DE10036504A1 - Antriebsstrang - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine, einer Elektromaschine und zumindest einem Nebenaggregat.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine, einem im Kraftfluß der Brennkraftmaschine nachgeordneten Abtriebselement wie Getriebe und einer im Kraftfluß zwischen Brennkraftmaschine und Abtriebselement angeordneten Energiekonversionsmaschine, wobei die Brennkraftmaschine mittels zumindest einer Kupplung von Abtriebselement und/oder von der Energiekonversionsmaschine abkoppelbar ist.

Ein Antriebsstrang dieser Gattung ist nach dem Stand der Technik aus einer Brennkraftmaschine, einem Getriebe sowie vorzugsweise einer Elektromaschine oder einem. Schwungrad - üblicherweise als Schwungnutzeinrichtung bezeichnet, die in der Regel mittels zweier Kupplungen einerseits von der Brennkraftmaschine und andererseits vom Getriebe abkoppelbar ist - gebildet. Eine derartige Anordnung erlaubt beispielsweise, im Schubbetrieb die Brennkraftmaschine abzukoppeln und gegebenenfalls abzustellen, wobei die Schwungnutzeinrichtung bei geschlossener Kupplung zwischen Getriebe und Schwungnutzeinrichtung Energie über das Getriebe von den Antriebsrädern aufnimmt und gegebenenfalls einem Energiespeicher zuführen kann. Dabei fungiert die Schwungnutzeinrichtung als Energiekonversionsmaschine, die die kinetische Energie bei Verwendung einer Elektromaschine in elektrische Energie oder bei Verwendung eines Schwungrads in Rotationsenergie umwandelt. Die so gespeicherte Energie kann einem erneuten Start der Brennkraftmaschine oder einem zusätzlichen Antrieb des Fahrzeugs im Zugbetrieb zur Verfügung stehen.

Diese energiesparende Betriebsweise des Antriebsstrangs bei abgestellter Brennkraftmaschine hat einen wesentlichen Nachteil. Während des Stillstands der Brennkraftmaschine werden Nebenaggregate, die üblicherweise auf dem dem Getriebe abgewandten Ende der Kurbelwelle aufgenommen sind, nicht angetrieben, das heißt eine Funktion dieser Nebenaggregate während des Stillstands der Brennkraftmaschine ist nicht gegeben. Dies bedeutet insbesondere bei sicherheitsrelevanten Nebenaggregaten, beispielsweise Lenkhilfepumpen, Vakuumpumpen für den Bremskraftverstärker, ein Sicherheitsdefizit sowie bei den Komfort steigernden Nebenaggregaten wie beispielsweise einem Klimakompressor ein Defizit an Komfort.

Demzufolge wurden Nebenaggregate vorgeschlagen, die von der Kurbelwelle abgekoppelt betrieben werden können, beispielsweise mittels elektrischer Energie. Derartige Nebenaggregate sind kostenaufwendig und vorwiegend durch einen höheren Energieverbrauch gekennzeichnet.

Weiterhin ist bei Fahrzeugen mit Energiekonversionsmaschine häufig der Einbauraum längs der Kurbelwelle, insbesondere bei Frontquereinbauten der Brennkraftmaschine sehr begrenzt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Antriebsstrang vorzuschlagen, der eine energiesparende Betriebsweise der zumindest sicherheitsrelevanten oder komfortbestimmenden Nebenaggregate zuläßt und der insgesamt kostengünstig und energiesparend herstellbar ist beziehungsweise betrieben werden kann. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung den axialen Bauraum des Antriebsstrangs zu verkleinern.

Die Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang, insbesondere für Fahrzeuge, gelöst, der zumindest aus einer Brennkraftmaschine, einem im Kraftfluß der Brennkraftmaschine nachgeordneten Abtriebselement wie Getriebe und einer im Kraftfluß zwischen Brennkraftmaschine und Abtriebselement angeordneten Energiekonversionsmaschine besteht, wobei die Brennkraftmaschine mittels zumindest einer Kupplung vom Abtriebselement und/oder von der Energiekonversionsmaschine abkoppelbar ist und zumindest ein Nebenaggregat kraftschlüssig mit der Energiekonversionsmaschine verbunden ist oder diese bildet.

Ein derartiger Antriebsstrang ist vorteilhafterweise mit einer ersten und zweiten Kupplung ausgestattet, wobei die eine Kupplung die Energiekonversionsmaschine von der Brennkraftmaschine und die andere Kupplung die Energiekonversionsmaschine von dem Abtriebselement trennt. Das Nebenaggregat ist zumindest ein sicherheitsrelevantes oder den Komfort steigerndes Aggregat, beispielsweise eine Pumpe oder ein Kompressor und/oder dergleichen. So kann ein Nebenaggregat beispielsweise eine Lenkhilfepumpe, ein Bremskraftverstärker beziehungsweise eine Vakuumpumpe zur Versorgung eines Bremskraftverstärkers, ein Kompressor, beispielsweise ein Klimakompressor, sein. Es versteht sich, daß weitere Nebenaggregate ebenfalls vorteilhaft in die Erfindungsgestaltung einbezogen werden können. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, ein zusätzliches oder mehrere zusätzliche Aggregate in einen Wirkzusammenhang mit der Energiekonversionsmaschine zu bringen.

Die Energiekonversionsmaschine ist vorzugsweise koaxial um die Antriebsachse des Antriebsstrangs angeordnet, das heißt sie kann koaxial zur Kurbelwelle oder koaxial zur Getriebeeingangswelle angeordnet sein. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die Energiekonversionsmaschine annähernd achsparallel zur Antriebsachse anzubringen und den Kraftschluß zwischen der Antriebsachse und der Energiekonversionsmaschine mittels eines Riementriebes, Umschlingungsmitteltriebs, Zahnradantriebs oder dergleichen, beispielsweise über einen Kettenantrieb oder ein Zahnradgetriebe, auszubilden. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, ebenfalls achsparallel zur Antriebsachse das zumindest eine Nebenaggregat anzuordnen oder in einem Gesamtverbund beispielsweise koaxial ein Nebenaggregat und die Energiekonversionsmaschine anzuordnen. Nach dem erfinderischen Gedanken können weiterhin in ähnlicher Weise wie bei einem Riementrieb an der Stirnseite dem dem Getriebe gegenüberliegenden Seite der Kurbelwelle mehrere Aggregate, beispielsweise die Energiekonversionsmaschine und zumindest ein Nebenaggregat mittels eines Riementriebs miteinander kraftschlüssig verbunden werden.

Wird im Schubbetrieb die Brennkraftmaschine stillgelegt, kann die Kupplung zu der Schwungnutzeinrichtung wie Energiekonversionsmaschine geöffnet werden und auf diese bei geschlossener oder nicht vorhandener Kupplung zum Getriebe kinetische Energie des Fahrzeuges übertragen werden. Hierbei kann die Energiekonversionsmaschine direkt mittels dieser übertragenen und konvertierten Energie das zumindest eine Nebenaggregat mit Energie versorgen, oder das Nebenaggregat kann durch die übertragene kinetische Energie, die gleichzeitig zu einer Verlangsamung des Fahrzeuges führen kann, direkt als Energiekonversionsmaschine betrieben werden.

Hierzu kann es von Vorteil sein, in Abhängigkeit von der gewünschten Fortbewegung - entweder durch verzögerte Fortbewegung durch Aufnahme von Energie oder durch eine gewünschte beschleunigte Fortbewegung bei stillgelegter Brennkraftmaschine oder beispielsweise zum Starten der Brennkraftmaschine mittels der Energiekonversionsmaschine wie an sich bekannt - entsprechend die zumindest eine Kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und der Energiekonversionsmaschine oder bei Vorhandensein einer zweiten Kupplung zwischen Energiekonversionsmaschine und Getriebe auch diese entsprechend zu öffnen beziehungsweise zu schließen. Zusätzlich zur Versorgung des zumindest einen Nebenaggregates kann es von Vorteil sein, die Energiekonversionsmaschine zur Umwandlung von kinetischer Energie in eine andere Energieform zu nutzen. Diese Energieform kann unter anderem Rotationsenergie, beispielsweise wenn als Energiekonversionsmaschine ein Schwungrad eingesetzt wird, oder elektrische Energie, wenn als Energiekonversionsmaschine eine Elektromaschine eingesetzt wird, oder beispielsweise thermodynamische Energie sein, wenn als Energiekonversionsmaschine ein Kompressor, der beispielsweise ein kritisches Gas verdichtet, ist oder eine Vakuumpumpe und/oder dergleichen eingesetzt wird. Es versteht sich, daß die Energiemaschine die bereitgestellte Energie einem entsprechend ausgestalteten Speicher zur Verfügung stehen kann und/oder ein Nebenaggregat, beispielsweise ein Klimakompressor, ebenfalls Energie aufnehmen und speichern kann und gegebenenfalls diese Energie wieder in das gesamte System des Antriebsstranges einspeisen kann.

Ein vorteilhaftes Ausgestaltungsbeispiel betrifft einen Antriebsstrang mit einem variabel einstellbaren Umschlingungsmittelgetriebe (continuous variable transmission, CVT), dessen Übersetzung über mittels einer Hydraulikpumpe verstellbarer Scheibensätze - wie in der DE 199 23 851 erläutert - eingestellt wird. Derartige Hydraulikpumpen werden häufig über die Getriebeeingangswelle angetrieben. Ist zumindest eine Kupplung zwischen Energiekonversionsmaschine und Brennkraftmaschine vorgesehen, kann in geöffnetem Zustand dieser, beispielsweise während der Rekuperation oder während des Antriebs des Kraftfahrzeugs die Hydraulikpumpe mittels der Energiekonversionsmaschine angetrieben werden. Die Wirkverbindung zischen der Hydraulikpumpe als Nebenaggregat im Sinne der vorliegenden Anmeldung und der Energiekonversionsmaschine kann ein Riemen- oder Kettenantrieb, vorteilhafterweise auch mit variabel einstellbarer Übersetzung, eine Zahnradverbindung, ein Reibradantrieb oder ein leistungsverzweigtes Getriebe sein. Besonders vorteilhaft kann dieses Ausgestaltungsbeispiel mit einer weiteren Kupplung zwischen CVT und Energiekonversionsmaschine sein, so dass die Energiekonversionsmaschine weitgehend unabhängig von den Drehzahlen der Getriebeeingangswelle und Kurbelwelle die Hydraulikpumpe in geöffnetem und/oder schlupfendem Zustand der Kupplungen antreiben kann und damit ein vorteilhafter Betrieb dieser insbesondere mit einer variabel einstellbarer Übersetzung zwischen Hydraulikpumpe und Energiekonversionsmaschine erzielbar ist. Ein Aspekt kann beispielsweise sein, die Schwungmasse der Energiekonversionsmaschine beim Bremsen des Kraftfahrzeugs zu beschleunigen und die Hydraulikpumpe mit der Rotationsenergie während eines Fahrzeugstillstands zu betreiben. Es versteht sich, dass während dieser Phase zusätzlich elektrische Energie aus der Rotationsenergie gewonnen werden kann oder elektrische Energie in Rotationsenergie konvertiert werden kann, insbesondere wenn ein längerer Fahrzeugstillstand abzusehen ist. Daraus kann beispielsweise der Vorteil resultieren, dass bereits beim Anfahren bei kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine genügend Druck zum Verstellen der Scheibensätze und damit der Übersetzung mittels des von der Hydraulikpumpe erzeugten Drucks zur Verfügung steht und insgesamt die Brennkraftmaschine im Anfahrvorgang mehr Leistung in den Antrieb umsetzen kann.

Die Erfindung wird anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs,

Fig. 2 und 3 einen Längsschnitt durch zwei Ausführungsbeispiele eines Antriebsstrangs im Bereich zwischen den beiden die Energiekonversionsmaschine von der Brennkraftmaschine und vom Getriebe trennenden Kupplungen und

Fig. 3 einen gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 geändertes Detail einer Ausrückvorrichtung.

Fig. 1 beschreibt einen Antriebsstrang 1 mit einer Brennkraftmaschine 2, die mittels einer Antriebswelle wie Kurbelwelle 3 mit einer Getriebeeingangswelle 7 eines Getriebes 6 verbindbar ist. Im Kraftfluß zwischen den beiden Wellen 3, 7 ist mittels zweier Kupplungen 4, 5 abkoppelbar die Schwungnutzeinheit 11 angeordnet, die aus dem Nebenaggregat 9 und der Energiekonversionsmaschine 8 gebildet wird.

Die Brennkraftmaschine 2 kann ein an sich bekannter Kolbenmotor mit mehreren Zylindern, beispielsweise zwei bis acht in Reihe oder V-förmig angeordneten Zylindern sein, wobei das Motormanagement auf die Betriebsweise mit der Schwungnutzeinheit 11 abgestimmt sein kann. Dabei kann der Motor 2 im Start/Stop-Betrieb - abhängig von Zug- und Schubbetrieb - betrieben und das Fahrzeug segelnd betrieben werden. Die Schwungnutzeinheit 11 kann dem alleinigen oder den Motor 3 unterstützenden Antrieb dienen, rekuperieren und den Motor mittels Direkt- oder Impulsstart starten. Insbesondere kann bei Fehlen der Kupplung 4 die Maschine über Maßnahmen zur Verminderung des Schleppmoments, beispielsweise Brennraumventile verfügen, die im Schubbetrieb zumindest so geöffnet sein können, daß der Motor 2 mit entsprechend verringertem Schleppmoment ohne eine Kupplung 4 mitgeschleppt werden kann, wenn die Schwungnutzeinheit 11 mittels kinetischer Energie des Fahrzeuges angetrieben wird.

Die beiden Kupplungen 4, 5 können Reibungskupplungen und/oder Formschlußkupplungen sein, wobei diese automatisch angesteuert beziehungsweise ein- und ausgerückt werden können, beispielsweise mittels eines Geber-Nehmer-Zylindersystems auf hydraulischem oder pneumatischem Wege, wobei der Geberzylinder mittels eines Elektromotors angetrieben werden kann. Insbesondere bei kostengünstigen Fahrzeugen kann es ebenfalls vorteilhaft sein, zumindest eine Kupplung, vorzugsweise die Schaltkupplung 5 manuell zu bedienen.

Die Schwungnutzeinheit 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Elektromaschine 8 mit einem Rotor 8a und einem radial außerhalb angeordneten, gehäusefest montierten Stator 8b vorgesehen, die mittels einer Wirkverbindung 10 kraftschlüssig mit einem Nebenaggregat 9 verbunden ist. Es handelt sich also bei diesem Ausführungsbeispiel um eine gemischte Form, bei dem das Nebenaggregat 9 achsparallel und die elektrische Maschine als Energiekonversionsmaschine 8 koaxial zu der Kurbelwelle 3 beziehungsweise der Getriebeeingangswelle 7 angeordnet ist. Es versteht sich, daß beide Aggregate - Nebenaggregat 9 und Elektromaschine 8 - insbesondere zur Verminderung des aalen Bauraums gemeinsam koaxial um die Getriebeeingangswelle 7 oder die Kurbelwelle 3 angeordnet sein können oder die Elektromaschine 8 mittels derselben Wirkverbindung 10 achsparallel um die Kurbelwelle 3 angeordnet sein kann. Das Nebenaggregat 9 steht stellvertretend für ein sicherheitsrelevantes und/oder komfortbildendes Nebenaggregat, wobei auch mehrere Aggregate unmittelbar kraftschlüssig mit der Energiekonversionsmaschine 8 verbunden sein können und hierdurch die Schwungnutzeinheit 11 bilden.

Besonders vorteilhaft kann es sein, insbesondere wenn die Geometrie eines bereits bestehenden Antriebsstrangs genutzt werden soll, wenn das Nebenaggregat den Platz, der ursprünglich für einen Anlasser ausgespart blieb, genutzt wird. Das Nebenaggregat 9 kann als Pumpe und/oder Kompressor beispielsweise zur Erzeugung eines Drucks oder Unterdrucks für Klimaanlagen Lenkhilfeeinrichtungen, Bremskraftverstärker und dergleichen vorgesehen sein.

Die Wirkverbindung 10 ist vorteilhafterweise aus einem Riemenantrieb gestaltet, kann aber auch eine Zahnradverbindung, ein Umschlingungsmittelgetriebe mit einer variabel einstellbaren Übersetzung sein.

Das mit der Schwungnutzeinheit 11 mittels der Kupplung 5 verbindbare Getriebe 6 kann ein Handschaltgetriebe, das vorzugsweise mittels entsprechender Aktorik automatisiert sein kann, oder ein Automatgetriebe, wie beispielsweise ein automatisches Stufengetriebe, ein Umschlingungsmittelgetriebe (CVT-Getriebe) oder ein leistungsverzweigtes CVT-Getriebe (geared-neutral) sein. Das Getriebe 6 leitet das von der Brennkraftmaschine 2 beziehungsweise von der Schwungnutzeinheit 11 eingetragene Drehmoment an die - nicht dargestellten - Antriebsräder weiter und speist die kinetische Energie des Fahrzeugs gegebenenfalls von den Antriebsrädern über das Getriebe 6 und die Getriebeeingangswelle 7 in die Schwungnutzeinheit 11, wo sie von der Energiekonversionseinheit beispielsweise in Rotationsenergie, thermodynamische Energie und/oder - wie hier gezeigt - in elektrische Energie mittels der Elektromaschine 8 umgewandelt und in einem dafür geeigneten - nicht dargestellten - Energiespeicher gespeichert wird.

Das Nebenaggregat 9 und gegebenfalls in entsprechenden Ausführungsformen weitere Nebenaggregate können über die Wirkverbindung 10 zueinander und zur Energiekonversionsmaschine 8 unterschiedlich übersetzt sein. Das zumindest eine Nebenaggregat 9 und/oder die Energiekonversionsmaschine 8 können mit einem vorzugsweise selbstschaltenden Getriebe versehen sein, wobei eine Schaltung des Getriebes zwischen zumindest zwei unterschiedlichen Übersetzungsstufen beispielsweise in Abhängigkeit vom anliegenden Drehmoment, der Drehmomentrichtung und/oder der Drehzahl der Energiekonversionsmaschine 8, des Nebenaggregats 9, der Kurbelwelle 3 und/oder der Getriebeeingangswelle 7 erfolgen kann. Ein derartiges Getriebe als Wirkverbindung zwischen dem Nebenaggregat 9 und der Energiekonversionsmaschine 8 ist in der Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 199 41 705.9 erläutert und beschrieben, dessen Offenbarung voll inhaltlich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, mittels einer Steuereinheit zumindest einen dieser Parameter wie beispielsweise Drehzahl der Energiekonversionsmaschine 8, des Nebenaggregats 9, der Wellen 3, 7 und/oder deren Drehmomente und/oder -richtungen mittels eines entsprechenden Sensors zu erfassen, auszuwerten und mittels einer entsprechenden Schaltstrategie das Getriebe anzusteuern.

Besonders vorteilhaft kann ein Ausgestaltungsbeispiel sein, bei dem ein Getriebe nach DE 199 41 705.9 (wie beispielsweise dort in der Fig. 4 gezeigt) auf der Kurbelwelle 3, der Welle 12 der Schwungnutzeinheit 11 oder der Getriebeeingangswelle 7 angeordnet ist und die Energiekonversionsmaschine 8 als Elektromaschine ausgebildet ist, wobei das Nebenaggregat 9 über die Wirkverbindung 10 mit dem Getriebe verbunden ist und das Getriebe eine Neutralstellung auf weist, die vorteilhafterweise gezielt ansteuerbar ist. Bei abgeschalteter Brennkraftmaschine 2 kann das Getriebe in die Neutralstellung gefahren und das Nebenaggregat 9 unabhängig von den im Getriebe vorgegebenen Übersetzungen von der Elektromaschine 8 an dessen optimalem Betriebspunkt beziehungsweise Nenndrehzahl betrieben werden.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schwungnutzeinrichtung 11 im Längsschnitt. An der Kurbelwelle 3 der nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ist eine Schwungscheibe 20 mittels den Schrauben 21 befestigt, die im Bereich ihrer Drehachse einen axial erweiterten Wellenstumpf 22 aufweist, auf dem mittels einer Verzahnung 22a drehfest eine Kupplungsscheibe 23 aufgenommen ist, die das von der Brennkraftmaschine eingetragene Moment an eine verdrehbare, scheibenförmige Schwungmasseneinheit 24, die zugleich als Rotorträger für den Rotor 8a der Elektromaschine 8 bei eingerückter Kupplung 4 überträgt.

Die Elektromaschine 8 dient in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Energiekonversionsmaschine und weist neben dem Rotor 8a einen Stator 8b auf, der an einem Gehäuseabschnitt 25 drehfest aufgenommen ist. Der Gehäuseabschnitt 25 ist an einer Seite mit der Getriebeglocke 26 verbunden, weist Kühlleitungen 25a zur Kühlung der Elektromaschine 8 auf und nimmt auf der anderen, der Brennkraftmaschine zugewandten Seite ein Scheibenteil 27 auf, auf dem mittels eines mit diesem verbundenen, beispielsweise verschraubten Lagerteils 28 der Rotorträger 24 verdrehbar und die Ausrückvorrichtung 29 für die Kupplung 4 aufgenommen ist.

Die Kupplung 4 ist als Reibungskupplung aus einer axial fest an dem Rotor 8a angebrachten Druckplatte 30 und einer axial verlagerbaren, mittels Blattfedern 32 am Rotor 8a oder der Druckplatte 30 befestigten Druckplatte 31 gebildet, wobei die Reibbeläge 32 der Kupplungsscheibe 23 axial entgegen der Wirkung des axial wirksamen Energiespeichers 33, der durch das Ausrücksystem 29 beaufschlagt und zwischen der axial verlagerbaren Druckplatte 31 und einem fest mit Rotorträger 24 verbundenen Flanschteil 34 abstützt, in Reibeingriff gebracht werden, wenn die Kupplung 4 mittels der Ausrückvorrichtung 29 eingerückt wird.

Die drehfest mit dem Rotor 8a in Verbindung stehende Druckplatte 30 bildet zugleich die Druckplatte der zweiten Kupplung 5, deren korrespondierende, axial verlagerbare Druckplatte 35 mittels Blattfedern 36 an dem Kupplungsdeckel 37 drehfest angebracht ist. Der Kupplungsdeckel 37 ist mit der Druckplatte 30 radial außerhalb der Druckplatte 35 fest verbunden. Die Druckplatte 35 wird axial gegen die Druckplatte 30 mittels des axial wirksamen Energiespeichers 38 verspannt, der sich hier als Tellerfeder axial zwischen der Druckplatte 35 und dem Kupplungsdeckel 37 axial abstützt und von der Ausrückvorrichtung 39 beaufschlagt, wodurch die Kupplungsscheibe 40, die drehfest mit der Getriebeeingangswelle 7 verbunden ist, mittels eines Reibeingriffs der Reibbeläge 41 mit dem Rotor 8a verbindbar ist.

Mit dem Kupplungsdeckel 37 ist die Riemenscheibe 42 fest verbunden, auf der ein Flachriemen 43 geführt ist, der eine weitere oder in weiteren Ausführungsformen mehrere Riemenscheiben 44 von Nebenaggregaten 9 antreibt. Das Nebenaggregat 9, das vorteilhafterweise außerhalb des Gehäuses 26 in einem ursprünglich für den Anlasser ausgesparten Bauraum angeordnet sein kann, ist in der Fig. 2 nur schematisch angedeutet und kann ein Klimakompressor, eine Lenkhilfepumpe und dergleichen sein, und ist mit den Gehäuseteilen 25, 26 und/oder 27 fest verbunden. Die durch den Riemen 43 und die Riemenscheiben 42, 44 vorgegebene Übersetzung ist auf einen günstigen Drehzahlbereich des Nebenaggregats ausgelegt und kann im Bereich einer Übersetzung i = 1 liegen.

Es versteht sich, daß die beiden Ausrückvorrichtungen 29, 39 an einer Position angeordnet sein können, wobei zwei separate, radial ineinander geschachtelte Ausrücker oder insbesondere ein einziger Ausrücker beide Kupplungen 4, 5 betätigt, die hierzu entsprechend ausgestaltet sind. Derartige Ausführungsformen sind in der Anmeldung mit dem Aktenzeichen DE 199 25 332.3 beschrieben, deren Offenbarung hiermit voll inhaltlich in die vorliegende Anmeldung aufgenommen ist, und können vorteilhafterweise mit dem Nebenaggregat in der hier beschriebenen Weise gekoppelt werden.

Das Nebenaggregat 9 kann insbesondere ein Klimakompressor sein, der im Schubbetrieb ein kritisches Gas, beispielsweise Kohlendioxyd, Ammoniak, Fluorkohlenwassertsoffverbindungen oder dergleichen verdichtet, so daß das Nebenaggregat als thermodynamischer Energiespeicher wirken kann und im Falle einer stillgelegten Brennkraftmaschine die Klimatisierung des Fahrgastraums fortsetzen kann.

Die Funktionsweise der Schwungnutzeinrichtung 11 der Fig. 2 ist wie folgt: Die Brennkraftmaschine wird im Stand durch die Elektromaschine 8 gestartet, beispielsweise mittels eines Direktstarts bei geschlossener Kupplung 4 und geöffneter Kupplung 5 und/oder gewählter Neutralposition des Getriebes oder mittels Beschleunigung des Rotors 8a bei geöffneten Kupplungen 4, 5 und anschließendem Schließen der Kupplung 4.

Im Zugbetrieb treibt die Brennkraftmaschine über die Kurbelwelle 3 bei geschlossener Kupplung 4, geschlossener Kupplung 5 sowie einem eingelegten Gang oder einer gewählten Fahrstufe das Fahrzeug an. Die Schwungnutzeinheit 11 kann im Falle eines genügend gefüllten Energiespeichers den Antrieb zusätzlich unterstützen, beispielsweise durch Einspeisen von Rotationsenergie des Rotorträgers 24 mit dem Rotor 8a beziehungsweise durch Antrieb mittels der Elektromaschine 8. Alternativ kann die Brennkraftmaschine die Elektromaschine 8 antreiben, wodurch diese elektrische Energie an einen Energiespeicher abgibt. Das Nebenaggregat 9 wird in beiden Fällen angetrieben.

Im Schubbetrieb wird die Brennkraftmaschine bei geöffneter Kupplung 4 und geschlossener Kupplung 5 stillgelegt und bei Bedarf kinetische Energie der Antriebsräder über das Getriebe in die Schwungnutzeinrichtung 11 eingeleitet, die abhängig von einem optimalen Wirkungsgrad, dieses Moment zum Betrieb des oder der Nebenaggregate 9 und/oder zur Erzeugung von anderen Energieformen im Nebenaggregat 9, zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels der Elektromaschine 8 oder zur Speicherung von Rotationsenergie im Rotorträger 24 und Rotor 8a nutzt, wodurch das Fahrzeug abgebremst werden kann (Rekuperation). Eine zusätzliche Verzögerung kann gegebenfalls mittels der Fahrzeugbremsen erzielt werden.

Für Rückwärtsfahrten, Segeln, gemäßigter Vorwärtsfahrt oder dergleichen kann die gespeicherte Rotationsenergie bei geöffneter Kupplung 4 und geschlossener Kupplung 5 zum Anfahren oder Fahren genutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Elektromaschine 8 das Fahrzeug antreiben. Zum Anlassen der Brennkraftmaschine wird die Kupplung 4 geschlossen. Dabei kann die Elektromaschine 8 zum Mindern eines Rucks beim erneuten Starten der Brennkraftmaschine in der Phase des Starts als Starthilfe hinzugeschaltet werden und zusätzlich oder alternativ das Nebenaggregat kurzzeitig mit weniger Leistungsverbrauch betrieben werden. Dies erfolgt beispielsweise mittels einer Abkoppelung des Nebenaggregats vom Antriebsstrang oder beispielsweise mittels einer kurzzeitigen Belüftung einer Pumpe oder Vakuumpumpe.

Der beispielhafte Antriebsstrang 1 der Fig. 1 mit einer beispielhaften Schwungnutzeinrichtung 11 der Fig. 2 kann zur Dämpfung von Drehschwingungen der Brennkraftmaschine entsprechende vorteilhafte Dämpfungseinrichtungen aufweisen. So kann die Kupplungsscheibe 23 - wie gezeigt - einen an sich bekannten Torsionsschwingungsdämpfer 23a enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann entsprechend den Anfordernissen die Kupplungsscheibe 40 einen Torsionsschwingungsdämpfer oder zumindest eine Vorrichtung 40a gegen einen Achsversatz der Kurbelwelle 3 und der Getriebeeingangswelle 7 aufweisen. Außerdem kann es von Vorteil sein, die dämpfende Wirkung von zwei gegeneinander relativ entgegen der Wirkung zumindest eines in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeichers verdrehbaren Massen zu nutzen, wobei beispielsweise die Druckplatte 30 und der Rotorträger 29 mit dem Rotor 8a als Schwungmassen relativ gegeneinander und entgegen der Wirkung der Kraftspeicher 23b verdrehbar sind.

Zur Dämpfung von Axial- und Beugeschwingungen der Kurbelwelle 3 können Maßnahmen zu deren Dämpfung getroffen werden, beispielsweise kann das Scheibenteil 20 axial elastisch ausgestaltet sein und/oder insbesondere die Kupplungsscheibe 23 dämpft und/oder isoliert Axialschwingungen.

Zur Verringerung des axialen Bauraums kann es weiterhin vorteilhaft sein, die Druckplatte 30 bei entsprechender Ausgestaltung der Reibflächen radial innerhalb des Rotors 8a unterzubringen oder die Riemenscheibe 42 im Bereich des Außenumfangs des Kupplungsdeckels 37 anzuordnen, wobei es vorteilhaft sein kann, den Durchmesser der Druckplatte 30 möglichst klein zu gestalten.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schwungnutzeinrichtung 111, die prinzipiell mit dem Ausführungsbeispiel 11 der Fig. 2 identisch ist und sich in der baulichen Ausführung wie nachfolgend beschrieben unterscheidet.

Die Riemenscheibe 142 zur Aufnahme des Riemens 143 ist direkt in dem Kupplungsdeckel 137 angeprägt und radial außerhalb sowie axial in annähernd gleicher Höhe wie die axial verlagerbare Druckplatte 135 der im Kraftfluß zwischen der Elektromaschine 108 und der Getriebeeingangswelle 107 wirksamen Kupplung 105, die das über die Kurbelwelle 103 und/oder die Energiekonversionsmaschine 8 eingeleitete Drehmoment mittels der Kupplungsscheibe 140 an die Getriebeeingangswelle 107 abgibt und die von der nur schematisch dargestellten Ausrückvorrichtung 139 betätigt wird.

Die Lagerung der Elektromaschine 108 erfolgt über einen Rotorträger 124 verdrehbar mittels des Lagers 107a auf der Getriebeeingangswelle 107. Auf dem Rotorträger 124 ist drehfest die Kupplungsscheibe 123 mit einer Dämpfungseinrichtung 123a aufgenommen. Die in Fig. 2 einteilig für beide Kupplungen 4, 5 wirksame Druckplatte 30 ist in dem Ausführungsbeispiel 111 getrennt, wobei die Druckplatte 130a mit einem Flanschteil 130 und der axial verlagerbar und drehfest an diesem oder der Druckplatte 130a aufgenommenen Druckplatte 131 ein Sekundärteil zur Ausgestaltung eines Zweimassenschwungrads auf weist, dessen Primärteil 103a auf der Kurbelwelle 103 befestigt ist, wobei Primärteil 103a änd Sekundärteil gegeneinander relativ entgegen der Wirkung der Energiespeicher wie über den Umfang verteilte Schraubenfedern 160 verdrehbar sind und das Flanschteil 161 als sekundärseitige Beaufschlagungseinrichtung 161a die Energiespeicher 160 an einem Ende und das Primärteil 103a die Energiespeicher an ihrem anderen umfangsseitigen Ende, beispielsweise mittels - nicht dargestellter - eingeprägter Taschen beaufschlagt. Primärteil 103a und Flansch 161 können - wie gezeigt - an ihrem äußeren Ende axial abgewinkelt beziehungsweise abgebogen sein und der Außenkontur der Elektromaschine 108 angenähert sein.

Vorteilhaft ist die hier ausgestaltete Ausrückvorrichtung 170, die hier lediglich schematisch dargestellt ist, und insbesondere für alle Antriebsstränge mit zwei Kupplungen vorteilhaft sein kann. Bisherige Ausrücksysteme müssen entweder von zwei Seiten - der Getriebeseite und der Motorseite - angesteuert werden oder die Ansteuerung der motorseitigen Kupplung muß über komplizierte Durchführungen durch die getriebeseitige Kupplung erfolgen.

Die Ausrückvorrichtung 170 wird daher hydraulisch betätigt, wobei eine am Getriebegehäuse 126 befestigte Zuführeinrichtung 171 für das vom Geberzylinder 172 über die Zuleitung 172a herangeführte Druckmedium auf der Getriebeeingangswelle 107 gelagert und mittels Dichtungen 173 gegen diese abgedichtet ist. In der Getriebeeingangswelle 107 ist eine Hohlbohrung 174 mit einer Eintrittsbohrung 175 und einer Austrittsbohrung 176 vorgesehen, die in dem Bereich die Zuleitung für das Druckmedium bildet. Auf axialer Höher der Austrittsbohrung 176 ist die Bohrung 174 mittels eines Stopfens 177 verschlossen und ein Ausrückzylinder 178 verdrehbar auf der Getriebeeingangswelle 107 aufgenommen und mittels der Dichtungen 179 gegen diese abgedichtet. Der Ausrückkolben 180 ist in Abhängigkeit von dem am Geberzylinder 172 angelegten Druck axial verlagerbar und beaufschlagt über das Ausrücklager 187 die Tellerfeder 133, die sich axial an einem nur schematisch gezeigten Kupplungsdeckelteil 134 abstützt und die Druckplatte 131 abhebt und so den Ausrückvorgang der Kupplung 104 bewirkt. Die axiale Abstützung des Ausrückzylinders erfolgt hier am Pilotlager 182.

Es versteht sich, daß die in der Getriebeeingangswelle geführte Druckleitung mit jeder anderen Ausführungsform eines Nehmerzylinders zur Betätigung einer Kupplung axial zwischen der Kurbelwelle und einer weiteren Kupplung vorteilhaft sein kann.

Fig. 4 zeigt ein geändertes Detail der Schwungnutzeinheit 111 der Fig. 3 mit einer Ausrückvorrichtung 270, deren Ausrückzylinder 278 um die Getriebeeingangswelle 207 verdrehbar angeordnet und mittels den Dichtungen 279 abgedichtet ist. Der Ausrückzylinder 278 ist mit dem Sekundärteil 230 drehfest verbunden und dreht daher mit derselben Drehzahl wie die Kupplung (siehe 104, Fig. 3) und damit auch mit der Tellerfeder 233, so daß ein Ausrücklager zwischen dem Kolben 280 und der Tellerfeder 233 entfallen kann.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor­ schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombination zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil­ dung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweili­ gen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei­ lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun­ gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprü­ che unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verste­ hen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abände­ rungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Be­ schreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschrit­ ten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims (18)

1. Antriebsstrang, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Brennkraftmaschi­ ne, einem im Kraftfluß der Brennkraftmaschine nachgeordneten Abtriebsele­ ment wie Getriebe und einer im Kraftfluß zwischen Brennkraftmaschine und Abtriebselement angeordneten Energiekonversionsmaschine, wobei die Brennkraftmaschine mittels zumindest einer Kupplung vom Abtriebselement und/oder von der Energiekonversionsmaschine abkoppelbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zumindest ein Nebenaggregat kraftschlüssig mit der Ener­ giekonversionsmaschine verbunden ist oder diese bildet.

2. Antriebsstrang, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiekonversionsmaschine mittels einer ersten Kupplung von der Brennkraftmaschine und mittels einer zweiten Kupplung von dem Abtriebsele­ ment abkoppelbar ist.

3. Antriebsstrang, insbesondere nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zumindest eine Nebenaggregat eine Pumpe, ein Kompres­ sor und/oder dergleichen ist.

4. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiekonversionsmaschine koaxial um oder parallel zu einer Antriebsachse des Antriebsstrangs angeordnet ist.

5. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Nebenaggregat koaxial um und/oder achsparallel zur Antriebsachse angeordnet ist.

6. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die achsparallel angeordnete Energiekonver­ sionsmaschine und/oder zumindest ein achsparallel angeordnetes Nebenag­ gregat mittels eines Umschlingungsmitteltriebs oder einer Stirnverzahnung mit einer Antriebswelle des Antriebsstrangs kraftschlüssig verbunden sind.

7. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb des Kraftfahrzeugs die Brenn­ kraftmaschine stillgelegt und gegebenfalls das zumindest eine Nebenaggregat mittels von der Energiekonversionsmaschine bereitgestellter Energie betrieben wird.

8. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb die erste und/oder die zweite Kupplung geöffnet wird.

9. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb bei geschlossener zweiter Kupplung die Energiekonversionsmaschine kinetische Energie des Kraftfahr­ zeugs in eine andere Energieform umsetzt.

10. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiekonversionsmaschine mit zumindest einem Nebenaggregat Energie austauscht.

11. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug durch die Leistungsaufnahme der Energiekonversionsmaschine verzögert wird.

12. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem zumindest einen Nebenaggregat aufgenommene Leistung als thermodynamische Energie gespeichert wird.

13. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem zumindest einen Nebenaggregat aufgenommene Leistung zur Verdichtung eines kritischen Gases genutzt wird.

14. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiekonversionsmaschine zumindest durch eine Elektromaschine gebildet ist, die kinetische und elektrische Ener­ gie ineinander umwandelt.

15. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiekonversionsmaschine zumindest ki­ netische und Rotationsenergie ineinander umwandelt.

16. Antriebsstrang, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiekonversionsmaschine mit einem elektrische Energie, Rotationsenergie und/oder thermodynamische Energie aufnehmenden und/oder abgebenden Speicher verbunden ist.

17. Antriebsstrang, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer Brennkraftmaschi­ ne, einem im Kraftfluß der Brennkraftmaschine nachgeordneten Abtriebsele­ ment wie Getriebe und einer im Kraftfluß zwischen Brennkraftmaschine und Abtriebselement angeordneten Energiekonversionsmaschine, wobei die Brennkraftmaschine mittels einer Schaltkupplung vom Abtriebselement und mittels einer Trennkupplung von der Energiekonversionsmaschine abkoppel­ bar ist, beide Kupplungen mittels jeweils einer Ausrückvorrichtung betätigt werden und zumindest die Ausrückvorrichtung einer Kupplung durch einen hy­ draulischen Nehmerzylinders gebildet ist, der von einem Geberzylinder über eine Druckleitung mittels eines Druckmediums mit Druck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil einer Druckleitung in der Ge­ triebeeingangswelle geführt ist.

18. Erfindung, gekennzeichnet durch zumindest ein in den vorliegenden Anmel­ dungsunterlagen offenbartes Merkmal.