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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einem Getriebe und mit einer Schwungmasse, die außerhalb des Getriebes angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Getriebe für einen derartigen Antriebsstrang. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Antriebsstrangs.
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Im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist zum Beispiel eine Kupplung zwischen eine Antriebseinheit, zum Beispiel eine Brennkraftmaschine, und das Getriebe geschaltet. Die Kupplung kann ein Schwungrad umfassen. Das Schwungrad der Kupplung stellt eine Schwungmasse dar, die außerhalb des Getriebes angeordnet ist. Schwungräder können als Einmassenschwungräder oder als Zweimassenschwungräder ausgeführt sein. Zweimassenschwungräder sind in vielfältigen Ausführungen bekannt, zum Beispiel aus den deutschen Offenlegungsschriften
DE 37 21 712 A1 ,
DE 40 18 321 A1 und
DE 41 14 584 A1 .
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antriebsstrang mit einem Getriebe und mit einer Schwungmasse, die außerhalb des Getriebes angeordnet ist, insbesondere im Hinblick auf den Energieverbrauch, die Emissionen und/oder den Fahrkomfort im Betrieb des Antriebsstrangs, zu verbessern.
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Die Aufgabe ist bei einem Antriebsstrang mit einem Getriebe und mit einer Schwungmasse, die außerhalb des Getriebes angeordnet ist, dadurch gelöst, dass ein Teil der Schwungmasse in dem Getriebe angeordnet ist. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird ein Teil der Schwungmasse, die normalerweise außerhalb des Getriebes angeordnet ist, in das Getriebe integriert, um den Energieverbrauch, die Emissionen oder den Fahrkomfort im Betrieb des Antriebsstrangs zu verbessern. Bei dem Getriebe kann es sich zum Beispiel um ein herkömmliches Getriebe mit Zahnrädern oder um ein stufenloses Getriebe handeln. Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2009 057 290 A1 ist es zwar bekannt, eine Schwungmasse in einen Schalthebel eines Getriebes einzubetten. Dabei handelt es sich aber nicht um einen Teil der ansonsten außerhalb des Getriebes angeordneten Schwungmasse. Die in den Schalthebel eingebettete Schwungmasse dient dazu, den Schaltkomfort zu verbessern. Darüber hinaus ist aus der Übersetzung der europäischen Patentschrift
DE 60 2004 009 699 T2 die Anordnung einer Schwungmasse in einem stufenlosen Getriebe bekannt. Die bekannte Schwungmasse ist in einer an sich bekannten Art und Weise einem Zentrifugalmechanismus zugeordnet, der dazu dient, die axiale Position einer verschiebbaren konischen Scheibe zu steuern. Durch die bekannten Druckschriften wird weder offenbart noch nahe gelegt, einen Teil der Schwungmasse, die normalerweise außerhalb des Getriebes im Antriebsstrang angeordnet ist, in dem Getriebe anzuordnen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilschwungmasse einer sich im Betrieb des Antriebsstrangs drehenden Getriebekomponente zugeordnet ist. Bei der sich drehenden Getriebekomponente handelt es sich zum Beispiel um eine Getriebewelle. Dabei kann es sich aber auch um ein Zahnrad oder eine Kegelscheibe des Getriebes handeln.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilschwungmasse schaltbar in dem Getriebe angeordnet ist. Schaltbar bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Teilschwungmasse wiederholt zerstörungsfrei trennbar drehfest mit einer sich drehenden Getriebekomponente verbunden werden kann.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teilschwungmasse durch eine Kupplungseinrichtung schaltbar in dem Getriebe angeordnet ist. Die Kupplungseinrichtung ermöglicht auf einfache Art und Weise die Darstellung einer drehfesten Verbindung zwischen der Teilschwungmasse und einer sich drehenden Getriebekomponente.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teilschwungmasse mit Hilfe einer elektrischen, hydraulischen oder elektrohydraulischen Aktorik schaltbar in dem Getriebe angeordnet ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein bedarfsabhängiges Zuschalten oder Entkoppeln der Teilschwungmasse in dem Getriebe ermöglicht.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilschwungmasse fliehkraftpendelartig in dem Getriebe angeordnet ist. Die Teilschwungmasse umfasst zum Beispiel mindestens eine Pendelmasse, die genauso oder so ähnlich an der sich drehenden Getriebekomponente angebracht ist, wie Pendelmassen bei herkömmlichen Fliehkraftpendeleinrichtungen an einer sich drehenden Trägereinrichtung angebracht sind.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Teilschwungmasse drehschwingungsdämpferartig in dem Getriebe angeordnet ist. Die Anbringung der Teilschwungmasse an der sich drehenden Getriebekomponente kann so oder so ähnlich ausgeführt sein wie bei herkömmlichen Drehschwingungsdämpfern.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Teilschwungmasse, eine Kupplungseinrichtung und/oder eine Aktorik für einen vorab beschriebenen Antriebsstrang. Die genannten Teile sind separat handelbar.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Getriebe für einen vorab beschriebenen Antriebsstrang. Das Getriebe ist vorteilhaft mit mindestens einer Teilschwungmasse ausgestattet, die einen Teil einer normalerweise außerhalb des Getriebes angeordneten Schwungmasse ersetzt.
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Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Antriebsstrangs ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass mindestens eine Teilschwungmasse bedarfsabhängig drehfest mit einer sich drehenden Getriebekomponente verbunden oder von der sich drehenden Getriebekomponente entkoppelt wird. Dadurch kann die in dem Getriebe angeordnete Schwungmasse auf einfache Art und Weise adaptiert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
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Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst zum Beispiel einen Verbrennungsmotor. Zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor kann in dem Antriebsstrang eine elektrische Maschine angeordnet sein, die alternativ oder zusätzlich zum Antrieb des Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Im Betrieb von Brennkraftmaschinen kommen zunehmend Start-Stopp-Systeme zum Einsatz. Darüber hinaus können im Rahmen einer Zylinderabschaltung einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine bedarfsabhängig gezielt abgeschaltet und zugeschaltet werden.
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Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird ein Teil der in einem Antriebsstrang benötigten Schwungmasse in das Getriebe integriert. Dadurch wird es auf einfache Art und Weise möglich, die Schwungmasse in Abhängigkeit von einer Betriebsart der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Verbrennungsmotors zu variieren. Beispielsweise kann das Startverhalten des Verbrennungsmotors durch die Reduzierung der Massenträgheit verbessert werden.
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Im Fall einer Zylinderabschaltung ist es mit Hilfe der in das Getriebe integrierten Teilschwungmasse möglich, die Schwungmasse an die reduzierte Zylindermasse anzupassen. Gleichzeitig ermöglicht die erfindungsgemäße Integration eines Teils der erforderlichen Schwungmasse in das Getriebe eine Kombination mit einem entsprechenden Drehschwingungsdämpfungssystem. Darüber hinaus kann durch die an die jeweilige Betriebsart des Verbrennungsmotors angepasste Massenträgheit der Verbrauch reduziert und die Dynamik des Verbrennungsmotors verbessert werden.
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Mit aktiven Elementen, insbesondere hydraulischen und/oder elektrischen beziehungsweise elektrohydraulischen oder auch rein mechanischen aktiven Elementen, wie sie zum Beispiel in Automatikgetrieben verwendet werden, kann die Integration eines Teils der Schwungmasse in das Getriebe intelligent unterstützt werden. Darüber hinaus kann bei niedrigen Drehzahlen in einem stationären Betrieb des Verbrennungsmotors die Schwungmasse erhöht werden, um den Komfort zu steigern.
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Durch die Integration eines Teils der normalerweise außerhalb des Getriebes angeordneten Schwungmasse in das Getriebe kann die Gesamtschwungmasse im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs auf einfache Art und Weise variiert werden. Durch diese Variabilität der Schwungmasse können Fahrzeugfunktionen, wie eine Start-Stopp-Funktion oder eine Zylinderabschaltung, nachhaltig verbessert werden.
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Der Verbrennungsmotor kann zum Beispiel bei einem Startvorgang schneller beschleunigt werden. Im Fall einer Zylinderabschaltung kann die Massenträgheit erhöht werden, um einen besseren Rundlauf des Motors sicherzustellen. Gleichzeitig kann bei maximaler Zylinderzahl die Schwungmasse minimiert werden. Die minimierte Schwungmasse wirkt sich positiv auf den Verbrauch im Betrieb des Verbrennungsmotors aus.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Teilschwungmassen in das Getriebe integriert. Über geeignete Kupplungen können die Teilschwungmassen bedarfsabhängig zugeschaltet werden. Die Ansteuerung von Schaltelementen der Kupplungen kann über eine elektrische, hydraulische oder elektrohydraulische Aktorik erfolgen.
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Die Teilschwungmassen können alternativ oder zusätzlich mit Dämpfersystemen, wie sie von Zweimassenschwungrädern bekannt sind, kombiniert werden. Darüber hinaus können die Teilschwungmassen vorteilhaft zur Darstellung eines Fliehkraftpendels verwendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3721712 A1 [0002]
- DE 4018321 A1 [0002]
- DE 4114584 A1 [0002]
- DE 102009057290 A1 [0004]
- DE 602004009699 T2 [0004]