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Die
Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang und wenigstens
einer pneumatisch betätigbaren
Fahrzeugkomponente gemäß der im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 näher
definierten Art.
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Zur
Reduzierung des Verbrauchs und auch von Schadstoffemissionen von
mit Verbrennungsmotoren ausgeführten
und aus der Praxis bekannten Fahrzeugen werden die Verbrennungsmaschinen verschiedener
Fahrzeugkonzepte während
geeigneter Betriebszustände
eines Fahrzeuges abgeschaltet. Derartige Funktionen werden unter
anderem als Motor-Start-Stopp-Funktionen bezeichnet, die in Abhängigkeit
von Betriebszuständen
verschiedenster Fahrzeugkomponenten aktiviert oder deaktiviert werden
und beispielsweise selbst bei kurzen Fahrzeugstillständen ein
Abschalten der Verbrennungsmaschine auslösen.
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Des
Weiteren werden Antriebsstränge
von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren zur Verbesserung eines Anfahrverhaltens
oder zur Verbrauchs- und
Schadstoffreduktion zusätzlich
mit elektrischen Maschinen ausgeführt, die entweder als elektrodynamisches
Anfahrelement verwendet werden oder die sogar zur Darstellung eines
Vollhybrides geeignet sind.
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Bei
allen vorbeschriebenen Ausführungsformen
ist eine Betätigung
von zusätzlichen
Schaltelementen, wie reibschlüssigen
Lamellenkupplungen oder Lamellenbremsen zum Zuschalten der elektrischen
Maschinen in einen Kraftfluss eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges
oder zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen der elektrischen
Maschine und der Brennkraftmaschine, nur durch diesen Schaltelementen
zugeordnete Betätigungssysteme
möglich.
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Dabei
werden derartige Schaltelemente entweder mittels bereits im Fahrzeug
vorhandener Kraftquellen, wie ein hydraulisches Drucksystem einer Getriebeeinrichtung
oder durch zusätzliche
Betätigungssysteme,
beispielsweise eigenständige
hydraulische Druckkreise oder elektromotorische Antriebseinheiten,
betätigt.
Die Betätigung über vorhandene
Kraftquellen stellt dabei im Vergleich zu zusätzlichen Betätigungssystemen
eine bauraum- und kostengünstigere
Lösung
dar, wobei die vorhandenen Kraftquellen oftmals nur bei günstigen
Anordnungen der Schaltelemente mit vertretbarem Aufwand für deren
Betätigungen
nutzbar sind. Dabei stellt insbesondere ein zu überwindender Abstand zwischen
einer Anschlussstelle der im Fahrzeug auch für die Betätigung anderer Komponenten
vorgesehenen Kraftquelle und eines Schaltelementes ein Entscheidungskriterium
dar, ob die Betätigung
des Schaltelementes über
die im Fahrzeug bereits vorhandene Kraftquelle oder über ein
zusätzliches
Betätigungssystem
zu betreiben ist.
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Die
Entscheidung ist vor allem bei hydraulischen Betätigungssystemen aufgrund der
hohen hydraulischen Verluste in langen Hydraulikleitungen und dem
hohen Dichtaufwand und bei rein mechanischen Antrieben aufgrund
des hohen konstruktiven Aufwandes abhängig und ab gewissen Gegebenheiten
nur mit unerwünscht
hohen Kosten realisierbar.
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Ist
eine den Betätigungsdruck
zur Verfügung stellende
Pumpeneinrichtung eines hydraulischen Betätigungssystems in eine Getriebeeinrichtung
integriert, wird der Pumpeneinrichtung während eines rein elektrischen
Fahrbetriebes eines Fahrzeuges von der dann motorisch betriebenen
elektrischen Maschine die Antriebsenergie zugeführt und stellt den für die Betätigung der
vorgenannten Schaltelemente erforderlichen Betätigungsdruck zur Verfügung.
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Ist
der Antriebsstrang eines Fahrzeuges ohne eine solche elektrische
Maschine ausgebildet, wird die Pumpeneinrichtung über die
Brennkraftmaschine angetrieben. Bei abgeschalteter Brennkraftmaschine
fördert
die Pumpenein richtung kein Hydraulikfluid, womit eine Betätigung eines
zusätzlichen
Schaltelementes nicht möglich
ist.
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Eine
Druckversorgung von Schaltelementen, die beispielsweise zwischen
einem als hydraulische Kupplung ausgeführten Anfahrelement, wie einem hydrodynamischen
Drehmomentwandler oder dergleichen, und einer Brennkraftmaschine
angeordnet sind, ist ebenfalls nur mit unerwünscht hohem Aufwand realisierbar,
so dass oftmals zusätzliche
den Betätigungsdruck
zur Verfügung
stellende Pumpeneinrichtungen vorgesehen werden, die jedoch in bekannter
Art und Weise die Herstellkosten eines Fahrzeuges erhöhen und
zusätzlichen
Bauraumbedarf verursachen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Fahrzeug
zur Verfügung
zu stellen, bei welchem die Betätigung
eines Schaltelementes auf einfache und kostengünstige Art und Weise durchführbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit einem Fahrzeug gemäß den Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Fahrzeug
ist mit einem Antriebsstrang und wenigstens einer pneumatisch betätigbaren
Fahrzeugkomponente ausgebildet, deren Betriebszustände in Abhängigkeit
eines pneumatischen Betätigungsdruckes
eines pneumatischen Drucksystems der Fahrzeugkomponente variierbar
sind. Erfindungsgemäß ist wenigstens
ein Schaltelement des Antriebsstranges von dem Drucksystem mit pneumatischem
Druck beaufschlagbar und betätigbar.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Fahrzeug
wird ein Schaltelement des Antriebsstranges von einer bereits im
Fahrzeug vorhandenen Fahrzeugkomponente betriebszustandsabhängig betätigt, die
unabhängig
von der Anordndung des Schaltelementes im Antriebsstrang auf konstruktiv
einfache und kosten günstige
Art und Weise mit dem Schaltelement in Wirkverbindung bringbar ist.
Dies resultiert aus der Tatsache, dass das Schaltelement lediglich über eine den
pneumatischen Druck führende
Leitung mit dem pneumatischen System zu verbinden ist und die von der
Länge der
Leitung abhängigen
Druckverluste im Vergleich zu hydraulischen Lösung vernachlässigbar sind.
Eine rein für
die Betätigung
des Schaltelementes vorgesehene Betätigungseinrichtung, die zusätzliche
Herstellkosten verursacht sowie einen Bauraumbedarf erhöht, wird
bei dem Fahrzeug nach der Erfindung nicht benötigt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Fahrzeuges
ist das Schaltelement zwischen einer Brennkraftmaschine und einem Abtrieb
des Antriebsstranges angeordnet, um die Brennkraftmaschine betriebszustandsabhängig mit dem
Abtrieb koppeln zu können
oder eine Wirkverbindung zwischen der Brennkraftmaschine und dem Abtrieb
auf einfache Art und Weise unterbrechen zu können, wobei über das
Schaltelement bei alternativen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeuges
oberhalb eines Grenzwertes des pneumatischen Druckes oder unterhalb
eines Schwellwertes des pneumatischen Druckes kein Drehmoment führbar ist.
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Das
Schaltelement ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform
des Fahrzeuges nach der Erfindung zwischen der Brennkraftmaschine
und einer elektrischen Maschine angeordnet, deren Drehmoment in
den Antriebsstrang einleitbar ist, womit die Brennkraftmaschine
während
eines rein elektrischen Antriebes des Fahrzeuges vom Antriebsstrang
abkoppelbar ist und im Bereich der vorzugsweise abgeschalteten Brennkraftmaschine
auftretende Schleppmomente auf einfache Art und Weise nicht am Antriebstrang
angreifen.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Gegenstandes
nach der Erfindung ist ein Rotor der elektrischen Maschine mit einer
Welle einer Planetengetriebeeinrichtung verbunden, wobei die mit
der elektrischen Maschine verbundene Welle mit einer weiteren Welle
der Planentengetriebe einrichtung über ein vorzugsweise reibschlüssiges Schaltelement
drehfest verbindbar ist. Damit besteht auf einfache Art und Weise
die Möglichkeit,
während eines
rein elektrischen Fahrbetriebes bei entsprechend verwendeter Planetengetriebeübersetzung und
Planetengetriebeverschaltung im Bereich des Abtriebes des Fahrzeugantriebsstranges
eine Drehmomentüberhöhung zu
realisieren und die Steigfähigkeit
des Fahrzeuges nach der Erfindung im elektrischen Fahrmodus zu erhöhen, wie
dies beispielsweise mittels eines als hydrodynamischer Drehmomentwandler
ausgeführten
Anfahrelementes möglich ist,
das zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb angeordnet
ist,.
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Zusätzlich ist
während
des elektrischen Fahrmodus eine reduzierte Fahrzeugendgeschwindigkeit,
die durch eine Anfahrübersetzung
einer zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb des Fahrzeugantriebsstranges
angeordnete Schaltgetriebeeinheit definiert ist, durch eine Umschaltung in
eine höhere Übersetzung
der Schaltgetriebeeinheit kompensierbar, wobei die Schaltung zur
Vermeidung einer Zugkraftunterbrechung in Antriebsstrang als Lastschaltung
ausführbar
ist.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Fahrzeuges nach der
Erfindung ist die Brennkraftmaschine über die elektrische Maschine startbar
und/oder ein Boostbetrieb durch einen gleichzeitigen Antrieb des
Fahrzeuges über
die Brennkraftmaschine und die elektrische Maschine darstellbar,
wenn die weitere Welle der Planetengetriebeeinrichtung mit einer
Motorausgangswelle der Brennkraftmaschine drehfest verbindbar ist.
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Bei
einer konstruktiv einfachen und kostengünstigen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Fahrzeuges
ist die Fahrzeugkomponente eine pneumatisch betätigbare Bremsanlage, deren
pneumatischer Druck zur Betätigung
des vorzugsweise als reibschlüssige
Trennkupplung, mittels der eine Wirkverbindung zwischen dem Abtrieb
und der Brennkraftmaschine des Antriebsstranges unterbrechbar ist,
oder des als reibschlüssige
Bremse, mittels der im ge schlossenen Zustand ein Antriebsmoment
der elektrischen Maschine abstützbar
ist, ausgebildeten Schaltelementes zu verwenden.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Patentansprüchen
und den unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen
Ausführungsbeispielen,
wobei zu Gunsten der Übersichtlichkeit
in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele
für bau-
und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet
werden.
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Es
zeigt:
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1 eine
stark schematisierte Darstellung eines Antriebsstranges eines Fahrzeuges
mit einer pneumatischen Bremsanlage;
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2 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils eines ersten Ausführungsbeispieles
des Antriebsstranges gemäß 1;
und
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3 eine 2 entsprechende
Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispieles
des Antriebsstranges gemäß 1.
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In 1 ist
ein Antriebsstrang 1 eines Fahrzeuges mit einer Brennkraftmaschine 2,
einer vorliegend als Lastschaltautomatgetriebe ausgeführten Getriebeeinrichtung 3 und
einer zwischen der Brennkraftmaschine 2 und der Getriebeeinrichtung 3 angeordneten
elektrodynamischen Anfahreinrichtung 4 dargestellt. Ein
von der Brennkraftmaschine 2 erzeugtes Drehmoment wird über die
Getriebeeinrichtung 3 in Richtung eines Abtriebs 5 weitergeleitet,
um das Fahrzeug antreiben zu können.
Die Getriebeeinrichtung 3 kann auch ein anderes Getriebe
sein mit dem stufenlos oder gestuft verschiedene Übersetzung
für Vorwärtsfahrt
und für
Rückwärtsfahrt
automatisch, halbautomatisch oder handbetätigt darstellbar sind.
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Das
Fahrzeug mit einer pneumatisch betätigbaren Fahrzeugkomponente 6 ausgebildet,
welche vorliegend als pneumatisch betätigbare Bremsanlage eines Lastkraftwagens
ausgeführt
ist. Die Fahrzeugkomponente 6 umfasst die im Bereich von
Rädern 7 angeordneten
Feststellbremsen, die mit pneumatisch betätigbaren Federspeicherzylindern 9 ausgebildet
sind und mittels diesen bei entsprechender pneumatischer Betätigung öffenbar
sind.
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Um
die Feststellbremsen 8 öffnen
zu können,
ist in einem pneumatischen Leitungssystem 10 ein pneumatischer
Mindestdruck erforderlich, der über
einen vorhandenen pneumatischen Druckspeicher 11 und/oder
einen Luftpresser bereitgestellt wird. Der Druckspeicher 11 wird
von dem Luftpresser 12 bzw. Kompressor, der von der Brennkraftmaschine
antreibbar ist und mittels dem bei entsprechendem brennkraftmaschinenseitigem
Antrieb Luft verdichtet wird, mit dem entsprechenden pneumatischen
Druck versorgt. Stromab des pneumatischen Druckspeichers 11 ist
zwischen dem pneumatischen Druckspeicher 11 und den Feststellbremsen 8 ein Betätigungsventil 13 für die Feststellbremsen 8 angeordnet, über das
die Verbindung zwischen dem Druckspeicher 11 bzw. dem Luftpresser 12 und
den Feststellbremsen 8 sperrbar ist.
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Zusätzlich ist über den
pneumatischen Druck im pneumatischen Leitungssystem 10 ein
in 2 und 3 näher dargestelltes Schaltelement 14 bei geöffnetem
Betätigungsventil 13 betätigt, wenn
ein Grenzwert des pneumatischen Druckes überschritten oder ein Schwellwert
des pneumatischen Druckes unterschritten wird. Damit sind bei dem
in 1 dargestellten Antriebsstrang 1 das
Schaltelement 14 und die elektrodynamische Anfahreinrichtung 4 pneumatisch
betätigbar,
wobei hierfür
kosten- und bauraumgünstig
ein in Nutzfahrzeugen sehr oft vorhandenes pneumatisches System
einer Bremsanlage verwendet wird.
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Das
Schaltelement 14 bei dem in 2 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel
des Antriebsstranges 1 ist als pneumatische Federspeicherkupplung
ausgeführt,
die unterhalb des Grenzwertes des pneumatischen Druckes vollständig geschlossen
ist und eine Motorausgangswelle 15 mit einer Getriebeeingangswelle 16 der
Getriebeeinrichtung 3 verbindet. Oberhalb des Grenzwertes
des pneumatischen Druckes wird das Schaltelement 14 entgegen
der Federkraft einer Federeinrichtung 18 geöffnet und
es ist über
das Schaltelement 14 kein Drehmoment von der Brennkraftmaschine 2 in
Richtung der Getriebeeingangswelle 16 bzw. des Abtriebs 5 oder
in umgekehrter Richtung führbar.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Schaltelement 14 als
pneumatisch betätigbare
Bremse ausgeführt,
welche unterhalb eines Schwellwertes des pneumatischen Druckes geöffnet ist
und eine Wirkverbindung zwischen der Motorausgangswelle 15 und
einem gehäusefesten
Bauteil 19 öffnet.
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Bei
beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des Antriebsstranges 1 ist
die elektrodynamische Anfahreinrichtung 4 mit einer elektrischen
Maschine 20, einer Planetengetriebeeinrichtung 21 und
einem reibschlüssigen
Schaltelement 22 ausgebildet. Eine als Sonnenrad ausgeführte erste
Welle 23 der Planetengetriebeeinrichtung 21 ist
mit einem Rotor 24 der elektrischen Maschine 20 drehfest
verbunden, während
eine als Planetenträger ausgeführte zweite
Welle 25 der Planetengetriebeeinrichtung 21 über das
Schaltelement 14 mit der Motorausgangswelle 15 in
Wirkverbindung bringbar ist. Eine als Hohlrad ausgebildete dritte
Welle 26 der Planetengetriebeeinrichtung 21 ist
mit der Getriebeeingangswelle 16 drehfest verbunden.
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Die
erste Welle 23 der Planetengetriebeeinrichtung 21 ist über das
reibschlüssige
Schaltelement 22 drehfest mit der zweiten Welle 25 der
Planetengetriebeeinrichtung 21 verbindbar, wobei die Planetengetriebeeinrichtung 21 bei geschlossenem
Betriebszustand des reibschlüssigen
Schaltelementes 22 verblockt ist und ein Antriebsmoment
der Brennkraftmaschine 2 mit der Übersetzung „Eins" in die Getriebeeinrichtung 3 einleitbar
ist.
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Liegt
eine entsprechende Anforderung zum Anfahren des Fahrzeuges vor,
sind die Feststellbremsen 8 zu öffnen, wobei die pneumatischen
Federspeicherzylinder 9 hierfür mit entsprechendem pneumatischem
Druck zu beaufschlagen sind. Der zur Betätigung der Feststellbremsen 8 erforderliche Mindestdruck
wird im pneumatischen Leitungssystem 10 über den
pneumatischen Druckspeicher 11 bereitgestellt, wobei während des Öffnungsvorganges
der Feststellbremsen 8 gleichzeitig das Schaltelement 14 betätigt wird
und ein Anfahren des Fahrzeuges möglich ist.
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Wird
der zum Öffnen
der Feststellbremsen 8 erforderliche pneumatische Mindestdruck
durch lange Standzeiten des Fahrzeuges, d. h. bei abgeschalteter
Brennkraftmaschine 2, unterschritten, sind die Feststellbremsen
nicht öffenbar
und das Schaltelement 14 nicht betätigbar. Bei einem solchen Betriebszustand
des Fahrzeuges ist die Brennkraftmaschine 2 zu starten,
um über
den brennkraftmaschinenseitig antreibbaren Luftpresser 12 den
pneumatischen Druckspeicher 11 auffüllen zu können und ein Öffnen der
Feststellbremsen 8 sowie ein Betätigen des Schaltelementes 14 zu
ermöglichen.
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Werden
sowohl die Feststellbremsen 8 als auch das Schaltelement 14 mit
dem Mindestdruck beaufschlagt, ist das Fahrzeug über die zugeschaltete Brennkraftmaschine 2 und
die elektrodynamische Anfahreinrichtung 4 elektrodynamisch
anfahrbar.
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Wird
die Brennkraftmaschine 2 wieder abgeschaltet und ist das
Schaltelement 14 der elektrodynamischen Anfahreinrichtung 4 gemäß 2 geöffnet, während das
reibschlüssige
Element 22 geschlossen ist, ist das Fahrzeug bei motorisch
betriebener elektrischer Maschine 20 rein elektrisch anfahrbar
bzw. ein rein elektrischer Fahrbetrieb des Fahrzeuges darstellbar.
Dabei liegt während
des reinen elektrischen Antriebes des mit dem Antriebsstranges 1 ausgeführten Fahrzeuges
am Getriebeeingang der Getriebeeinrichtung 3 genau das
Drehmoment an, das die elektrische Maschine 20 liefert.
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Bei
dem in 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des Antriebsstranges 1 ist
das als Bremse ausgeführte
Schaltelement 14 zur Darstellung des reinen elektrischen
Fahrbetriebes zu schließen
und das als Planetengetriebeüberbrückungskupplung
ausgeführte
reibschlüssige
Schaltelement 22 zu öffnen.
Dadurch ist es bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des Antriebsstranges 1 auch
während des
reinen elektrischen Fahrbetriebes möglich, im Bereich des Getriebeeinganges
eine der verwendeten Planetengetriebeübersetzung und der Planetengetriebeverschaltung
entsprechende Drehmomentüberhöhung zu
realisieren.
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Dadurch
ist eine Steigfähigkeit
des Fahrzeuges im elektrischen Fahrmodus im Vergleich zum ersten
Ausführungsbeispiel
des Antriebsstranges 1 verbessert, wobei die reduzierte
Endgeschwindigkeit im Anfahrgang der Getriebeeinrichtung 3 durch
eine Umschaltung in den nächst
höheren
Gang oder eine höhere Übersetzung
der Getriebeeinrichtung 3 kompensierbar ist. Dabei erfolgt
die Gangschaltung als Lastschaltung, um eine Zugkraftunterbrechung
im Antriebsstrang 1 während
des reinen elektrischen Fahrmodus zu vermeiden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Fahrzeug
ist ein rein elektrischer Anfahrvorgang bzw. ein rein elektrischer
Fahrbetrieb ohne zusätzliche
Betätigungseinrichtungen
für das
Schaltelement möglich, wenn
der zum Lösen
der Feststellbremsen 8 des Fahrzeuges erforderliche Mindestdruck
im pneumatischen Leitungssystem 10 vorliegt.
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Darüber hinaus
ist eine Baulänge
der Getriebeeinrichtung 3 des Antriebsstranges 1 in
Verbindung mit der elektrodynamischen Anfahreinrichtung 4 und
dem Schaltelement 14 geringer als bei aus der Praxis bekannten
Getriebeeinrichtungen, die als automatische Lastschaltgetriebe mit
einem als hydrodynamischen Drehmomentwandler ausgeführten Anfahrelement
ausgebildet sind. Mit derartigen Anfahrelementen ist eine Momentüberhöhung im
Bereich der Getriebeeingangswelle prinzipbedingt erzeugbar, so dass
eine Getriebeeinrichtung mit einem längeren Anfahrgang und einer
geringeren Spreizung auslegbar ist als Getriebeeinrichtungen mit
herkömmlichen reibschlüssigen Anfahrkupplungen.
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Bei
Vollhybridantriebsstränge,
die neben dem zusätzlichen
elektrischen Antrieb mit aus der Praxis bekannten Lastschaltgetrieben
und mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern ausgebildet sind, ist
die elektrische Maschine des elektrischen Antriebs beispielsweise
auf der Turbinenwelle des Drehmomentwandlers anordenbar, so dass
der Drehmomentwandler während
brennkraftmaschinenseitiger Anfahrvorgänge weiterhin als Anfahrelement nutzbar
ist, während
die elektrische Maschine bei rein elektromotorischen Anfahrvorgängen die
Getriebeeingangswelle direkt antreibt.
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Alternativ
hierzu ist die zur Darstellung eines Vollhybridantriebsstranges
erforderliche elektrische Maschine bei herkömmlichen Fahrzeugen auch im Bereich
zwischen der Brennkraftmaschine und dem hydrodynamischen Drehmomentwandler
anordenbar, wobei die elektrische Maschine direkt auf die Pumpenwelle
des Drehmomentwandlers wirkt und eine Wandlerüberbrückungskupplung im elektrischen
Fahrbetrieb eines Fahrzeuges geschlossen bleibt. Dann ist die Drehmomentwandlung
des Drehmomentwandlers im elektrischen Fahrbetrieb nachteilhafterweise
nicht nutzbar. Bei derartigen bekannten Ausführungsformen von Vollhybridantriebssträngen ist
für die
Darstellung eines reinen elektrischen Fahrbetriebes eines Fahrzeuges
eine zusätzliche Trennkupplung
zwischen der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine erforderlich,
um die Brennkraftmaschine im rein elektrischen Fahrmodus nicht mitschleppen
zu müssen.
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Die
letztbeschriebenen aus der Praxis bekannten Ausführungsformen von Vollhybridantriebssträngen sind
alle zur Darstellung eines rein elektrischen Fahrbetriebes geeignet,
wobei die Wandlerüberhöhung des
hydrodynamischen Drehmomentwandlers bei verbrennungsmotorischen
Anfahrvorgängen
zur Verfügung
steht. Dadurch kann die Spreizung des Lastschaltgetriebes beibehalten
werden und es ist kein kürzerer
Anfahrvorgang vorsehbar, wie dies beispielsweise bei einer Kombination
aus einem elektrischen Antrieb und einer nassen Anfahrkupplung erforderlich
ist.
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Alle
aus der Praxis bekannten Vollhybridantriebsstränge, die mit einem Wandlerautomatgetriebe ausgebildet
sind, sind nachteilhafterweise durch eine große axiale Baulänge und
durch eine oft unzulässige
Verlängerung
der Getriebeeinrichtung gekennzeichnet, da die elektrische Maschine
des Antriebsstranges immer zusätzlich
zu dem hydrodynamischen Drehmomentwandler eingebaut wird und daher
kein Integrationspotential vorliegt. Darüber hinaus verursachen Getriebeverlängerungen
im PKW-Bereich bei Standarthinterachsgetrieben Bauraum- und Kollisionsprobleme
im Tunnelbereich und sind bei Frontquereinbauten von Getriebeeinrichtungen
auf Grund des geringen Bauraumes nur durch aufwändige Umbaumaßnahmen
der Fahrzeugkarosserie in diesem Bereich in bestehende Fahrzeugsysteme
integrierbar.
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Die
aus der Praxis bekannten Hybridantriebslösungen mit einem hydrodynamischen
Drehmomentwandler und einer elektrischen Maschine weisen darüber hinaus
gegenüber
dem erfindungsgemäßen Fahrzeug
die Nachteile auf, dass während eines
reinen elektromaschinenseitigen Antriebes jeweils nur eine dem Drehmoment
des Elektromotors entsprechende Zugkraft im Bereich des Abtriebes darstellbar
ist und ein Einbruch der Wandlerüberhöhung des
Drehmomentwandlers auftritt, wenn sich das Fahrzeug in Bewegung
setzt. Zusätzlich
führt die Kombination
aus einem Automatgetriebe, einem hydrodynamischen Drehmomentwandler
und einer elektrischen Maschine zu einer Verlängerung der Getriebebaulänge um die
Länge der
elektrischen Maschine, was insbesondere im Nutzkraftwagenbereich einen
erhöhten
Varianten- und Logistikaufwand beim OEM (Original Equipment Manufacturer)
verursacht.
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Wird
anstelle eines Drehmomentwandlers eine elektrodynamische Anfahreinrichtung
eingesetzt, ist die erforderliche Verlängerung der Getriebeeinrichtung
verringerbar bzw. unter Umständen
in vollem Umfang vermieden, da alle Komponenten der elektrodynamischen
Anfahreinrichtung innerhalb des Rotors der elektrischen Maschine
anordenbar sind. Nachteilhafterweise ist mit solchen bekannten Anordnungen
ein rein elektrischer Fahrbetrieb nicht darstellbar. Um ein Fahrzeug
auch mit einer elektrodynamischen Anfahreinrichtung rein elektrisch
betreiben zu können,
ist ein weiteres Schaltelement in Form einer Trennkupplung oder
einer Kurbelwellenbremse zwischen einer Brennkraftmaschine und der
elektrodynamischen Anfahreinrichtung anzuordnen, welches in Abhängigkeit
des jeweils angeforderten Betriebszustandes des Antriebsstranges
entsprechend zu betätigen
ist. Diese Betätigung
erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug
auf besonders einfache und kostengünstige Art und Weise.
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Im
Vergleich zu den vorbeschriebenen Ausführungen von Fahrzeugen mit
Automatgetrieben, die mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern und
elektrischen Maschinen oder mit elektrodynamischen Anfahreinrichtungen
kombiniert sind, ist das erfindungsgemäße Fahrzeug während eines
rein verbrennungsmotorischen Anfahrvorganges mit im Bereich der
Getriebeeinrichtung und der elektrischen Maschine geringem Bauraumbedarf
wie mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler ausgeführtes Fahrzeug
vollkommen verschleißfrei
anfahrbar, womit über
die Fahrzeuglebensdauer ein gleich bleibender Anfahrvorgang darstellbar
ist.
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Darüber hinaus
ist bei geeigneter Planetengetriebeübersetzung mit dem Fahrzeug
nach der Erfindung eine bessere Anfahrperformance und auch ein verbessertes
Ansprechverhalten im Vergleich zu mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern
ausgebildeten Fahrzeugantriebssträngen darstellbar. Zusätzlich ist
bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug eine
konstante Zugkraftüberhöhung bis
zum Kupplungspunkt darstellbar, die ebenfalls durch die Planetengetriebeübersetzung
wählbar
ist. Die Anfahrperformance ist unabhängig vom Ladezustand der der elektrischen
Maschine zugeordneten elektrischen Energiespeicher immer gleich,
so dass die Anfahrperformance auch bei entladenem Energiespeicher in
vollem Umfang zu Verfügung
steht.
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Im
Vergleich zu mit nassen Anfahrkupplungen ausgeführten Fahrzeugantriebssträngen weist das
erfindungsgemäße Fahrzeug
einen um 50% verbesserten Anfahrwirkungsgrad auf und ist durch einen
geringeren konstruktiven Aufwand gekennzeichnet, da die elektrodynamische
Anfahreinrichtung während
des Anfahrvorganges keine Ölkühlung erfordert.
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Mit
dem Fahrzeug nach der Erfindung ist auch eine kundenspezifische
Abstimmung des Kriech-, Rangier- und Anfahrvorganges auf einfache Art
und Weise durchführbar
und bei Bedarf in Abhängigkeit
vordefinierter Betriebsstrategien variierbar.
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Getriebeeinrichtung
- 4
- elektrodynamische
Anfahreinrichtung
- 5
- Abtrieb
- 6
- Fahrzeugkomponente
- 7
- Räder
- 8
- Feststellbremse
- 9
- Federspeicherzylinder
- 10
- pneumatisches
Leitungssystem
- 11
- pneumatischer
Druckspeicher
- 12
- Luftpresser
- 13
- Betätigungsventil
- 14
- Schaltelement
- 15
- Motorausgangswelle
- 16
- Getriebeeingangswelle
- 18
- Federeinrichtung
- 19
- gehäusefestes
Bauteil
- 20
- elektrische
Maschine
- 21
- Planetengetriebeeinrichtung
- 22
- reibschlüssiges Schaltelement
- 23
- erste
Welle
- 24
- Rotor
- 25
- zweite
Welle
- 26
- dritte
Welle