DE102008001650A1

DE102008001650A1 - Antriebsstranganordnung eines Fahrzeuges

Info

Publication number: DE102008001650A1
Application number: DE102008001650A
Authority: DE
Inventors: Bernd Döbele; Norbert Wiencek
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2008-05-08
Filing date: 2008-05-08
Publication date: 2009-11-12

Abstract

Es wird eine Antriebsstranganordnung eines Fahrzeuges, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (1) und einem Hauptgetriebe (2) sowie zumindest einem Bereichsgruppengetriebe vorgeschlagen, welches als Planetengetriebe ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist das dem Hauptgetriebe (2) nachgeschaltete Planetengetriebe mit zumindest einer Einrichtung zum Aufbringen eines Stützmomentes gekoppelt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsstranganordnung eines Fahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Antriebsstranganordnungen für Fahrzeuge bekannt, bei denen ein Verbrennungsmotor über eine Anfahrkupplung mit einem Hauptgetriebe gekoppelt ist. Dem Hauptgetriebe kann ein Bereichsgruppengetriebe nachgeschaltet sein, um die Übersetzungsmöglichkeiten zu erweitern. Ein Anfahrvorgang bei dem Fahrzeug wird bei der bekannten Antriebsstranganordnung durch eine Anfahrkupplung realisiert, welche eine Synchronisation zwischen der Motordrehzahl und der Getriebedrehzahl ermöglicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsstranganordnung der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei der ein Anfahrvorgang ohne Anfahrkupplung realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Es wird eine Antriebsstranganordnung eines Fahrzeuges, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor und einem Hauptgetriebe sowie zumindest einem Bereichsgruppengetriebe vorgeschlagen, welches z. B. als nachgeschaltetes Planetengetriebe ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist das dem Hauptgetriebe nachgeschaltete Planetengetriebe mit zumindest einer Einrichtung zum Aufbringen eines Stützmomentes oder dergleichen gekoppelt. Auf diese Weise kann das als Bereichsgruppengetriebe ausgebildete Planetengetriebe motorisch und/oder generatorisch durch die Einrichtung bei Bedarf z. B. zum Unterstützen eines Anfahr- oder Schaltvorganges angetrieben bzw. unterstützt werden. Vorzugsweise kann als Einrichtung zum Aufbringen eines Stützmomentes beispielsweise eine Elektromaschine oder dergleichen eingesetzt werden. Es sind auch andere Einrichtungen einsetzbar, die ein positives oder negatives Moment auf das Planetengetriebe aufbringen können.
Somit wird eine Getriebeanordnung ohne herkömmliche Anfahrkupplung mit einer nachgeschalteten Bereichsgruppe in Planetenbauweise vorgeschlagen, welche kraftschlüssig mit einer generatorisch und/oder motorisch wirkenden Elektromaschine gekoppelt ist, um bei dem Planetengetriebe die Drehzahl, die Drehrichtung und ein Stützmoment variabel einstellen zu können.
Bei der vorgeschlagenen Antriebsstranganordnung ist somit keine Anfahr- und/oder Schaltkupplung im herkömmlichen Sinn notwendig. Ferner erfordert die Bereichsgruppenschaltung keine mechanische Zwangssynchronisierung. Durch die Koppelung mit der Elektromaschine kann elektrische Energie bei einer Verzögerung des Fahrzeuges gespeichert und z. B. die gespeicherte Energie im Anfahr- und Fahrbetrieb des Fahrzeuges wieder verwendet werden.
Vorzugsweise kann bei der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung das Hauptgetriebe mit Zwangssynchronisierungen, Klauenkupplungen oder dergleichen geschalteten Losrädern verfügen und zum Beispiel optional mit einer Vorschaltgruppe beziehungsweise Splitgruppe versehen sein. Es sind auch andere Getriebeanordnungen denkbar.
Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Planetengetriebe ein schaltbares Hohlrad oder dergleichen aufweist, welches mit dem Rotor der Elektromaschine gekoppelt ist. Auf diese Weise steht das Hohlrad unabhängig von seiner Schaltstellung ständig mit dem Rotor der Elektromaschine in Eingriff. Somit kann durch den regelbaren Antrieb der Hohlraddrehzahl über die Elektromaschine die Einstel lung beliebiger Drehzahlverhältnisse zwischen Abtrieb und Antrieb realisiert werden.
Beispielsweise kann das Hohlrad des Planetengetriebes in einer ersten Schaltstellung den Rotor der Elektromaschine mit den Planetenrädern des Planetengetriebes verbinden. Beispielsweise bei stehendem Fahrzeug kann zum Einlegen eines gewünschten Ganges das Drehzahlverhältnis des zu schaltenden Gangs zwischen dem Rotor und der Hauptwelle des Hauptgetriebes eingestellt werden, indem die Drehzahl des zu schaltenden Losrades und die Drehzahl des mit der Hauptwelle des Hauptgetriebes gekoppelten Sonnenrades mit der Elektromaschine synchronisiert wird. Auf diese Weise ist eine verschleißfreie Drehzahlsynchronisation durch die Elektromaschine zum Schalten der Gangstufen im Hauptgetriebe möglich.
Des Weiteren kann in der vorgeschriebenen Schaltstellung die Drehzahl des Motors durch die Elektromaschine verringert werden, zum Beispiel auf den Wert Null, um ein verschleißfreies Anfahren bei dem Fahrzeug zu ermöglichen.
Eine zweite mögliche Schaltstellung des Hohlrades kann vorsehen, dass das mit dem Rotor der Elektromaschine gekoppelte Hohlrad gehäuseseitig festgelegt ist. Auf diese Weise kann ein stationär fahrendes Fahrzeuges mit festgesetzten Hohlrad bei starker Gesamtuntersetzung realisiert werden.
Gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Hohlrad in einer dritten Schaltstellung den Rotor der Elektromaschine mit der Abtriebswelle verbindet, welche mit dem Steg beziehungsweise dem Planetenträger des Planetengetriebes gekoppelt ist. Beispielsweise kann in dieser Schaltstellung die Elektromaschine bei abgeschlossenem Gangwechsel im Bremsbetrieb des Fahrzeuges generatorisch betrieben werden. Auf diese Weise kann Energie zurück gewonnen werden und in Akkumulatoren oder dergleichen gespeichert werden. Es ist auch möglich, dass die Elektromaschine bei abgeschlossenem Gangwechsel beispielsweise im Zugbetrieb des Fahrzeuges motorisch betrieben wird. Die zusätzlich geforderte Leistung kann zum Beispiel einem elektrischen Speicher beziehungsweise einem Akkumulator wieder entnommen werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass, wenn die Höhe der erforderlichen Momentenabstützung der Elektromaschine, deren Vermögen übersteigt, die Planetengruppe z. B. fahrgeschwindigkeitsabhängig in eine ihrer kraftschlüssigen Stellungen geschaltet werden kann. Diese Stellungen können der zweiten oder dritten Schaltstellung des Hohlrades entsprechen. Zudem ist es möglich, dass, wenn der Speicher, insbesondere die Batterie, der Elektromaschine unter einen bestimmten Grenzwert entleert wird, diese dadurch gefüllt wird, dass die Bereichsgruppe in die erste oder zweite Schaltstellung geschaltet wird und die Elektromaschine generatorisch betrieben und die Leistung des Verbrennungsmotors um den Anteil der elektrischen Leistungsaufnahme erhöht wird.
Vorzugsweise kann die mit dem Planetengetriebe gekoppelte Elektromaschine in sämtlichen vier Quadranten betrieben werden. Dies bedeutet, dass die Elektromaschine sowohl motorisch als auch generatorisch sowie in beiden Drehrichtungen betreibbar ist. Es jedoch auch andere Elektromaschinen einsetzbar
Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass der Rotor der Elektromaschine z. B. über eine Stirnradstufe oder dergleichen mit dem Hohlrad des Planetengetriebes gekoppelt ist. Somit ist neben einer direkten Kopplung auch eine indirekte Koppelung der Elektromaschine möglich.
Gemäß einer nächsten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das schaltbare Hohlrad des Planetengetriebes über einen Schaltzylinder oder dergleichen zwischen den verschiedenen z. B. drei Schaltstellungen axial verschiebbar ist. Es sind auch andere Betätigungsarten des Hohlrades möglich.
Vorzugsweise kann die erfindungsgemäß vorgeschlagene Antriebsstranganordnung bei einem Nutzfahrzeug mit einem Hauptgetriebe eingesetzt wird, welches sowohl vorgeschaltete als auch nachgeschaltete Bereichsgruppengetriebe aufweist. Es sind jedoch auch andere Einsatzmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung denkbar.
Das der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Antriebsstranganordnung zu Grunde liegende Verfahren zum Einstellen einer Drehzahl, einer Drehrichtung und eines Stützmomentes an dem Hohlrad des Bereichsgruppengetriebes wird ebenfalls beansprucht.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung in einer ersten Schaltstellung im Neutralzustand eines Hauptgetriebes;
2 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung in der ersten Schaltstellung bei eingelegtem Gang;
3 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung in einer zweiten Schaltstellung bei abgeschlossenem Anfahrvorgang;
4 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung in der ersten Schaltstellung während eines Gangwechsels im Neutralzustand des Hauptbetriebes;
5 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung in einer dritten Schaltstellung bei abgeschlossenem Gangwechsel; und
6 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung in der dritten Schaltstellung bei abgeschlossenem Gangwechsel im Bremsbetrieb oder Zugbetrieb des Fahrzeuges.
In den 1 bis 6 sind verschiedene Zustände einer erfindungsgemäß vorgeschlagenen Antriebsstranganordnung beispielhaft dargestellt, welche auch das Verfahren zum Einstellen einer Drehzahl, einer Drehrichtung und eines Stützmomentes an dem Hohlrad des Bereichsgruppengetriebes charakterisieren.
Die erfindungsgemäße Antriebsstranganordnung eines Nutzfahrzeuges umfasst einen Verbrennungsmotor 1 und eine Hauptgetriebe 2, dem eine nachgeschaltete Bereichsgruppe zugeordnet ist. Die nachgeschaltete Bereichsgruppe ist als Planetengetriebe ausgebildet. Die Kurbelwelle 3 des Verbrennungsmotors 1 ist ständig mit dem Hauptgetriebe 2 getriebeeingangsseitig gekoppelt. Das Hauptgetriebe 2 realisiert bekanntermaßen mehrere Übersetzungsstufen über schaltbare Losrädern, wobei in den Figuren beispielhaft ein Losrad 4 an der Hauptwelle 5 des Hauptgetriebes 2 angedeutet ist, welches über eine zugeordnete Schalteinrichtung 6 drehfest mit der Hauptwelle 5 verbindbar ist. Die Hauptwelle 5 des Hauptgetriebes 2 ist mit einem Sonnenrad 7 des als Bereichsgruppe ausgebildeten Planetengetriebes verbunden.
Das Sonnenrad 7 des Planetengetriebes steht bekanntermaßen mit mehreren Planetenrädern 8 in Eingriff. Die Planetenräder 8 sind an einem Planetenträger beziehungsweise an einem Steg 9 drehbar gelagert. Der Steg 9 ist mit dem Abtrieb 10 verbunden. Die Planetenrädern 8 stehen mit einem Hohlrad 11 in Eingriff.
Das Hohlrad 11 des Planetengetriebes ist mit einem Schaltzylinder 17 zwischen drei Schaltstellungen axial verschiebbar. Das schaltbare Hohlrad 11 ist erfindungsgemäß mit einem Rotor 12 einer Elektromaschine 13 als Einrichtung zum Aufbringen eines Stützmomentes gekoppelt. Auf diese Weise wird eine Antriebsstranganordnung ohne herkömmliche Anfahrkupplung vorgeschlagen, bei der das Hohlrad 11 des Planetengetriebes kraftschlüssig mit der generatorisch und/oder motorisch wirkenden Elektromaschine 13 gekoppelt ist, wodurch die Drehzahl, die Drehrichtungen und das Stützmoment des Hohlrades 11 variabel einstellbar ist.
Die Elektromaschine 13 erlaubt im Rahmen der Dimensionierung durch variable Hohlraddrehzahl eine variabel gesamte Übersetzung, wodurch eine Verschiebung des Betriebspunktes des Verbrennungsmotors in den Bereich minimalen Verbrauchs erreicht wird und zudem eine Verbesserung des Rangierverhaltens durch Erhöhung der Gesamtuntersetzung ermöglicht wird. Wenn beispielsweise die Höhe der erforderlichen Momentenabstützung der Elektromaschine 13 nicht mehr geleistet werden kann, kann das Planetengetriebe fahrgeschwindigkeitsabhängig in eine kraftschlüssigen Stellung geschaltet werden.
In der ersten Schaltstellung V, welche auch variable Schaltstellung genannt wird und in den 1, 2 und 4 dargestellt ist, ist das Hohlrad 11 mit dem Rotor 12 der Elektromaschine 13 und mit den Planetenrädern 8 des Planetengetriebes gekoppelt, wobei die Verbindung zwischen dem Rotor 12 und dem Hohlrad 11 durch eine Mitnahmeverzahnung am äußeren Umfang des Hohlrades 11 realisiert wird. Die Verbindung zwischen dem Hohlrad 11 und den Planetenrädern 8 wird bekanntermaßen durch eine Innenverzahnung des Hohlrades 11 und eine Außenverzahnung an den Planetenrädern 8 realisiert.
Bei der zweiten Schaltstellung L, welche in 3 dargestellt ist, wird das Hohlrad 11 gehäuseseitig festgelegt, so dass auch der Rotor 12 der Elektromaschine 13 durch das Hohlrad 11 festgelegt ist. Das Hohlrad 11 ist über eine gehäusefeste Verbindung 18 mit dem Gehäuse verspannt.
Eine dritte Schaltstellung, welche in den 5 und 6 dargestellt ist, sieht vor, dass das Hohlrad 11 den Rotor 12 der Elektromaschine 13 mit dem Abtrieb 10 verbindet, wobei der Abtrieb 10 über ein Zahnrad mit dem Steg beziehungsweise dem Planetenträger 9 gekoppelt ist. Auf diese Weise kann das Hohlrad 11 durch die Elektromaschine 13 in der dritten Schaltstellung je nach Fahrzustand abgebremst oder beschleunigt werden, so dass die Elektromaschine 13 generatorisch oder motorisch betrieben werden kann. Im generatorischen Betrieb werden die Bremsströme als Energie gespeichert. Im motorischen Betrieb kann die Elektromaschine 13 parallel zum Verbrennungsmotor 1 das Fahrzeug Antriebsleistung liefern. Wenn die aktuelle Motordrehzahl größer als die Abtriebsdrehzahl multipliziert mit der Zielgang-Übersetzung ist, kann die Elektromaschine 13 den Verbrennungsmotor abbremsen, bis die gewünschte Motordrehzahl erreicht ist. Wenn die aktuelle Motordrehzahl kleiner als die Abtriebsdrehzahl multipliziert mit der Zielgangübersetzung ist, kann die Elektromaschine 13 den Verbrennungsmotor beschleunigen, bis die gewünschte Motordrehzahl erreicht ist. Um die Motordrehzahl und die Drehzahl der Hauptwelle 5 des Hauptgetriebes 2 sowie die Drehzahl am Abtrieb 10 zu ermitteln, können entsprechende Sensoren 14, 15, 16 vorgesehen sein.
Die erste Schaltstellung V des Hohlrades 11 erlaubt durch den regelbaren Antrieb der Hohlraddrehzahl über die Elektromaschine 13 die Einstellung beliebiger Drehzahlverhältnisse zwischen dem Abtrieb 10 beziehungsweise dem Steg 9 des Planetengetriebes und der Hauptwelle 5 (Antrieb) beziehungsweise dem Sonnenrad 7. Bei einem Gangwechsel wird das Drehzahlverhältnis des zu schaltenden Gangs zwischen der Kurbelwelle 3 des Verbrennungsmo tors 1 und der Hauptwelle 5 des Hauptgetriebes 2 eingestellt. Nach der Schaltung des Ganges in dem Hauptgetriebe 2 wird eine noch bestehende Drehzahldifferenz zur Gesamtübersetzung durch die treibende oder verzögernde Wirkung der Elektromaschine 13 auf das Hohlrad 11 angepasst. Nach erfolgter Einstellung des Drehzahlverhältnisses entsprechend der Gesamtübersetzung des Zielganges wird die Bereichsgruppe beziehungsweise das Planetengetriebe in eine kraftschlüssige Stellung geschaltet.
Zum Einlegen eines Ganges nach dem Motorstart des Fahrzeuges kann sich das Hohlrad 11 bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Antriebsstranganordnung in der Zwischenstellung beziehungsweise der ersten Schaltstellung, welche auch als variable Schaltstellung bezeichnet wird, befinden. Über den Rotor 12 der Elektromaschine 13 wird die Drehzahl des Hohlrades 11 derart verändert, bis das Sonnenrad 7 beziehungsweise die Hauptwelle 5 des Hauptgetriebe 2 die Zielgangübersetzung zugehörige Drehzahl erreicht hat. Danach wird der Gang des Hauptgetriebes 2 eingelegt und die Elektromaschine 13 abgeschaltet. Eventuell beteiligte Schaltungen einer vorhandenen Vorschaltgruppe werden vor der Schaltung des Hauptgetriebes 2 über eine zugehörige Zwangssynchronisierung geschaltet.
Zum nachfolgenden Anfahren des Fahrzeuges wird die Elektromaschine 13 generatorisch betrieben und erhöht durch die Reduzierung der Hohlraddrehzahl die Untersetzung des Planetengetriebes. Das Nutzfahrzeug setzt sich in Bewegung. Sobald das Drehzahlverhältnis von Hauptgetriebe 2 und nachgeschaltetem Planetengetriebe der kraftschlüssigen Übersetzung entspricht, wird das Planetengetriebe in den kraftschlüssigen Zustand geschaltet, welches der zweiten Schaltstellung L oder dritten Schaltstellung S entspricht. Eine herkömmliche Anfahrkupplung ist nicht vorhanden, da sie durch die Verwendung der Elektromaschine 13 nicht mehr benötigt wird.
Ein Gangwechsel wird durch motor- oder abtriebsseitig eingeleitete Lastwechsel bei paralleler Ausschaltbereitschaft des Ganges des Hauptgetriebes 2 und der Umschaltung der Schaltstellung aus L beziehungsweise S in die erste Schaltstellung V eingeleitet. Ab dem Zeitpunkt, in dem der Gang herausgenommen ist und dem Umschalten in die erste Schaltstellung V, stellt der Rotor 12 der Elektromaschine 13 die Drehzahl des Sonnenrades 7 beziehungsweise der Hauptwelle 5 des Hauptgetriebes 2 auf das Übersetzungsverhältnis des Zielganges in Bezug zur aktuellen Motordrehzahl ein. Sobald die Synchronisierung erfolgt ist beziehungsweise ein Gleichlauf vorliegt, wird der Zielgang des Hauptgetriebes 2 geschaltet beziehungsweise eingelegt. Nach erfolgter Rückmeldung der Einlegung des Hauptgetriebegangs stellt die Elektromaschine 13 das Drehzahlverhältnis zwischen dem Sonnenrad 7 beziehungsweise der Hauptwelle 5 entsprechend der kraftschlüssigen Übersetzung der zu schaltenden Stellung des Planetengetriebes ein. Mit dem Erreichen der Gesamtübersetzung wird das Planetengetriebe kraftschlüssig in die zweite oder dritte Schaltstellung L oder S geschaltet. Außerhalb der Schaltphase wird die Elektromaschine 13 im Bremsbetrieb generatorisch betrieben und der abgegebene Strom in einer Batterie gespeichert. Bei einem Zugbetrieb des Fahrzeuges wird die Elektromaschine 13 als Motor zur Unterstützung des Verbrennungsmotors 1 verwendet.
In 1 hat das Fahrzeug angehalten und das Hauptgetriebe 2 befindet sich in Neutral. Das Planetengetriebe ist durch das Hohlrad 11 in der ersten Schaltstellung V, so dass sich das Hauptgetriebe 2 in einem nicht kraftschlüssigen Zustand befindet, bei der die Drehzahl des Hohlrades 11 der Drehzahl des Rotors 12 der Elektromaschine 13 entspricht. Bei einem Übergang des Hauptgetriebes 2 in einen kraftschlüssigen Zustand, treibt die Elektromaschine 13 das Hohlrad 11 bis zum synchronen Lauf zwischen dem zu schaltenden Losrad 4 des Hauptgetriebes 2 und dem Sonnenrad 7 an.
2 zeigt einen weiteren Zustand, bei dem sich das Fahrzeug im Übergang zwischen Anhalten und Anfahren befindet, wobei bei dem Hauptgetriebe 2 bereits ein Gang eingelegt ist. Das Hohlrad 11 befindet sich nach wie vor in der ersten Schaltstellung V. Das Hauptgetriebe 2 befindet sich somit im kraftschlüssigen Zustand, wobei die Drehzahl des Hohlrades 11 der Drehzahl des Rotors 12 der Elektromaschine 13 entspricht. Beim Übergang zum Anfahren wird die Drehzahl des Rotors 12 der Elektromaschine 13 auf den Wert Null verringert. Bedarfsweise kann die Drehrichtung des Rotors 12 der Elektromaschine 13 zur Erhöhung der Anfahrübersetzung und der Rangiergenauigkeit umgekehrt werden. Der Übergang in die zweite Schaltstellung L des Hohlrades 11 wird durchgeführt, wenn die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 der Drehzahl des Abtriebes 10 multipliziert mit der Übersetzung des Hauptgetriebes 2 und der Übersetzung des Planetengetriebes entspricht.
In 3 befindet sich das Fahrzeug im Zustand, indem der Anfahrvorgang abgeschlossen ist, wobei die Motordrehzahl der Abtriebsdrehzahl multipliziert mit der Übersetzung des Hauptgetriebes 2 und mit der Übersetzung des Planetengetriebes in der zweiten Schaltstellung L des Hohlrades 11 entspricht. Das Hauptgetriebe 2 befindet sich im kraftschlüssigen Zustand.
Der Zustand des Fahrzeuges bei einem Gangwechsel und dem Hauptgetriebe 2 in Neutral ist in 4 dargestellt. Das Hohlrad 11 befindet sich in der ersten Schaltstellung V. Die Elektromaschine 13 synchronisiert die Drehzahl des Sonnenrades 7 beziehungsweise der Hauptwelle 5 des Hauptgetriebes 2 auf die Drehzahl des Zielgang-Losrades 4.
5 zeigt den Zustand bei der erfindungsgemäßen Antriebsstranganordnung, bei dem ein Gangwechsel im Hauptgetriebe 2 abgeschlossen ist und sich das Planetengetriebe beziehungsweise das Hohlrad 11 in der zweiten Schaltstellung L oder der dritten Schaltstellung S befindet. Wenn die aktuelle Motordrehzahl des Verbrennungsmotors 1 größer als die Abtriebsdrehzahl multipliziert mit der Übersetzung des Zielganges ist, bremst die Elektromaschine 13 den Verbrennungsmotor 1 bis die beiden vorgenannten Drehzahlen identisch sind. Wenn die aktuelle Motordrehzahl kleiner als die Abtriebsdrehzahl multipliziert mit der Übersetzung des Zielganges ist, beschleunigt die Elektromaschine 13 den Verbrennungsmotor 1 bis die vorgenannten Drehzahlen identisch sind.
Schließlich zeigt 6 die Antriebsstranganordnung in einem Zustand, bei dem der Gangwechsel im Hauptgetriebe 2 abgeschlossen ist und sich das Hohlrad 11 in der dritten Schaltstellung S befindet. In Abhängigkeit davon, ob sich das Fahrzeug im Bremsbetrieb oder Zugbetrieb befindet, kann die Elektromaschine 13 generatorisch oder motorisch betrieben werden. Im generatorischen Betrieb wird die elektrische Bremseenergie gespeichert und im Zugbetrieb wird die gespeicherte Bremsenergie zurück gespeist.
Bei geschalteten Losrad 4 ist dieses mit der Hauptwelle 5 des Hauptgetriebes 2 über die Schalteinrichtung 6 drehfest verbunden. Dieser geschaltete Zustand des Losrades 4 ist unter anderem in den 2, 3, 5 und 6 dargestellt.

1: Verbrennungsmotor
2: Hauptgetriebe
3: Kurbelwelle
4: Losrades
5: Hauptwelle
6: Schalteinrichtung
7: Sonnenrad
8: Planetenrad
9: Steg
10: Abtrieb
11: Hohlrad
12: Rotor
13: Elektromaschine
14: Motordrehzahlsensor
15: Hauptwelle-Drehzahlsensor
16: Abtriebs-Drehzahlsensor
17: Schaltzylinder
18: Gehäusefeste Verbindung

Claims

Antriebsstranganordnung eines Fahrzeuges, insbesondere für ein Nutzfahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (1) und einem Hauptgetriebe (2) sowie zumindest einem Bereichsgruppengetriebe, welches als Planetengetriebe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Hauptgetriebe (2) nachgeschaltete Planetengetriebe mit einer Einrichtung zum Aufbringen eines Stützmomentes gekoppelt ist.
Antriebsstranganordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zumindest eine Elektromaschine (13) umfasst.
Antriebsstranganordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe ein schaltbares Hohlrad (11) aufweist, welches mit dem Rotor (12) der Elektromaschine (13) gekoppelt ist.
Antriebsstranganordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (11) in einer ersten Schaltstellung (V) den Rotor (12) der Elektromaschine (13) mit den Planetenräder (8) des Planetengetriebes verbindet.
Antriebsstranganordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei stehendem Fahrzeug zum Einlegen eines Ganges das Hohlrad (11) zum Synchronisieren der Drehzahlen des zu schaltenden Losrades (4) und des mit der Hauptwelle (5) des Hauptgetriebes (2) gekoppelten Sonnenrades (7) mit der Elektromaschine (13) antreibbar ist.
Antriebsstranganordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei stehendem Fahrzeug und eingelegtem Gang die Drehzahl des Hohlrades (11) durch die Elektromaschine (13) verringerbar ist.
Antriebsstranganordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Rotor (12) der Elektromaschine (13) gekoppelte Hohlrad (11) in einer zweiten Schaltstellungen (L) gehäuseseitig festlegbar ist.
Antriebsstranganordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (11) in einer dritten Schaltstellung (S) den Rotor (12) der Elektromaschine (13) mit dem Abtrieb (10) verbindet, welcher mit dem Steg (9) des Planetengetriebes gekoppelt ist.
Antriebsstranganordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Hohlrad (11) gekoppelte Abtrieb (10) durch die Elektromaschine (13) bei abgeschlossenem Gangwechsel je nach aktueller Motordrehzahl abbremsbar oder beschleunigbar ist.
Antriebsstranganordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (13) bei abgeschlossenem Gangwechsel im Bremsbetrieb des Fahrzeuges generatorisch betreibbar ist.
Antriebsstranganordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (13) bei abgeschlossenem Gangwechsel im Zugbetrieb des Fahrzeuges motorisch betreibbar ist.
Antriebsstranganordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Hohlrad (11) das Planetengetriebe fahrgeschwindigkeitsabhängig in eine seiner kraftschlüssigen Stellungen (L, S) schaltbar ist, wenn die Höhe der erforderlichen Momentenabstützung der Elektromaschine (13) einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt.
Antriebsstranganordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Hohlrad (11) das Planetengetriebe in einer seiner Stellungen (V, S) schaltbar ist, wenn ein Speicher der Elektromaschine (13) unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes entleert ist.
Antriebsstranganordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (13) generatorisch, motorisch und in beide Drehrichtungen betreibbar ist.
Antriebsstranganordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (12) der Elektromaschine (13) über eine Stirnradstufe mit dem Hohlrad (11) des Planetengetriebes gekoppelt ist.
Antriebsstranganordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Hohlrad (11) des Planetengetriebes über einen Schaltzylinder (17) zwischen den verschiedenen Schaltstellungen axial verschiebbar ist.