DE102014114771A1 - Kraftfahrzeug-Antriebsstrang - Google Patents

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Abstract

Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsmotor (12), dessen Antriebsleistung über einen Leistungspfad auf angetriebene Räder (20) führbar ist, und mit einem KERS-Speicher (24), der über eine KERS-Kupplungsanordnung (26) mit dem Leistungspfad verbindbar ist. Dabei weist der Leistungspfad ein Doppelkupplungsgetriebe (16) mit zwei Teilgetrieben (34, 36) auf, die jeweils eine Mehrzahl von Gang-Radsätzen (38, 40) aufweisen, wobei die KERS-Kupplungsanordnung (26) über ein Gang-Rad (39) von einem (38) der Gang-Radsätze (38, 40) des ersten und/oder des zweiten Teilgetriebes (34, 36) mit dem Leistungspfad verbindbar ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsmotor, dessen Antriebsleistung über einen Leistungspfad auf angetriebene Räder führbar ist, und mit einem KERS-Speicher, der über eine KERS-Kupplungsanordnung mit dem Leistungspfad verbindbar oder verbunden ist.
  • Auf dem Gebiet der Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge unterscheidet man generell zwischen klassischen Antriebssträngen mit Verbrennungsmotor, Hybrid-Antriebsantriebssträngen, die einen Verbrennungsmotor und einen elektrischen Antriebsmotor aufweisen, sowie elektrischen Antriebssträngen, die ausschließlich einen Elektromotor als Antriebsmotor aufweisen. Zum Betrieb des Elektromotors als Antriebsmotor sind Energiespeicher vorgesehen, die in der Regel als Akkumulatoren oder Kondensatoren ausgebildet sind, jedoch auch wasserstoffbasiert sein können, beispielsweise in Verbindung mit einer Brennstoffzelle.
  • Bei all diesen Antriebssträngen kann ein Bedarf danach bestehen, kinetische Energie während eines Bremsvorganges eines Fahrzeugs zumindest kurzfristig zwischenzuspeichern, um diese Energie zu einem späteren Zeitpunkt als Antriebsenergie bereitstellen zu können. In Antriebssträngen mit einer elektrischen Maschine ist es bekannt, diese bei einem Bremsvorgang als Generator zu betreiben, wobei die aus der kinetischen Bremsenergie gewonnene elektrische Leistung beispielsweise zum Aufladen von Akkumulatoren verwendbar ist. Eine solche Art der kinetischen Energierückgewinnung wird auch als elektrisches KERS (Kinetic Energy Recovery System) bezeichnet.
  • Elektromechanische KERS-Systeme mit sehr hohem Wirkungsgrad verwenden elektrische Maschinen im Generatorbetrieb bei relativ hohen Drehzahlen. Der Rotor eines solchen Generators kann hierbei auch als Schwungrad dienen, was in der Regel bedingt, dass sich der Rotor von dem Leistungspfad abkoppeln lässt. Die in einem solchen Rotor gespeicherte kinetische Energie kann dabei je nach Bedarf entweder wieder unmittelbar in kinetische Antriebsenergie umgewandelt werden, kann jedoch auch in elektrische Energie umgewandelt werden, indem der Generator von einem Leerlaufbetrieb in einen Ladebetrieb übergeht. Hierbei können beispielsweise Akkumulatoren oder auch Hochleistungskondensatoren aufgeladen werden.
  • Eine dem Grunde nach sehr alte Art der Rückgewinnung von kinetischer Antriebsenergie ist ein sog. mechanisches KERS, wobei ein rotierendes Schwungradsystem als Zwischenspeicher verwendet wird. Gegenüber elektrischen und elektromechanischen KERS-Systemen wird dieses System heutzutage wieder als interessant erachtet, da die Lebensdauer quasi unbegrenzt ist, jedenfalls im Vergleich zu elektrischen Speichern wie Akkumulatoren und Kondensatoren, die in der Regel mit der Zeit degradieren, häufig in Abhängigkeit von der Anzahl der durchgeführten Lade- und Entladezyklen.
  • Aus dem Dokument DE-C-891503 ist ein Omnibus-Antrieb unter Verwendung eines Schwungmassenkreisels bekannt. Der Antrieb soll insbesondere dann sinnvoll sein, wenn der Omnibus häufigen Geschwindigkeitswechseln ausgesetzt ist. Der Antrieb beinhaltet einen mit mechanischer Energie aufladbaren Schwungmassenkreisel. Ferner beinhaltet der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor kann den Omnibus über eine Strömungskupplung oder einen hydraulischen Wandler, ein Wechselgetriebe und eine Gelenkwelle antreiben. Ein mit senkrechter Achse angeordneter Schwungmassenkreisel ist über ein Kegelradgetriebe und eine hydraulische Kupplung bzw. einen Wandler mit dem Getriebe verbunden. Durch wechselweises oder gleichzeitiges Einschalten der Kupplungen bzw. Wandler kann das Fahrzeug entweder von dem Verbrennungsmotor oder von dem Schwungmassenkreisel bzw. gleichzeitig von beiden angetrieben werden. Gegebenenfalls kann zwischen Motor und Getriebe eine Freilaufkupplung zwischengeschaltet sein. Die Energieaufnahme des Schwungmassenkreisels erfolgt entweder durch Erhöhen der Antriebsleistung des Verbrennungsmotors oder durch Beschleunigung des Kreisels aus Bremsenergie.
  • Aktuellere Konzepte zur Verwendung eines solchen Schwungmassenspeichers beinhalten in der Regel ein stufenloses Getriebe (CVT), das zwischen Schwungmassenspeicher und Antriebsstrang (beispielsweise Fahrzeuggetriebe) angeschlossen werden kann. Bei einem derartigen bekannten Antriebsstrang ( DE 10 2007 033 577 A1 ) beinhaltet die Anbindung des Schwungmassenspeichers an den Leistungspfad ferner eine Trennkupplung. Durch das stufenlose Getriebe soll es möglich sein, den Schwungmassenspeicher auf hohe Drehzahlen von mindestens 30.000 Upm, bevorzugt 60.000 Upm auszulegen. Dies soll es ermöglichen, den Schwungmassenspeicher baulich kompakt zu realisieren. Die Trennkupplung kann vorgesehen sein, um Schleppverluste zu vermeiden bzw. eine Standabkopplung realisieren zu können.
  • Ein weiteres mechanisches KERS-System mit einem stufenlosen Getriebe ist aus dem Dokument DE 10 2010 062 789 A1 bekannt. Das stufenlose Getriebe bzw. ein Variator anderer Art soll dazu verwendet werden, um Antriebsleistung eines Elektromotors und Antriebsleistung aus einem Schwungmassenspeicher geeignet zu summieren.
  • Das Dokument DE 10 2010 009 405 A1 offenbart ein elektromechanisches KERS-System, bei dem ein elektrischer Läufer mit einer Welle eines Kraftfahrzeuges mechanisch gekoppelt ist und bei dem ein Schwungmassenkörper bei Bedarf magnetisch mit dem Läufer direkt koppelbar ist.
  • Das Dokument DE 32 24 982 A1 offenbart einen weiteren Antriebsstrang, bei dem Antriebsleistung eines Verbrennungsmotors und Antriebsleistung aus einem Schwungradspeicher über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler sowie eine Freilaufvorrichtung überlagerbar sind.
  • Ein Antriebsstrang mit einem Schwungmassenspeicher und einer KERS-Kupplungsanordnung zur Anbindung des Schwungmassenspeichers an einen Leistungspfad ist aus dem Dokument WO 2011/080512 A1 bekannt. Die hier verwendete KERS-Kupplungsanordnung beinhaltet einen speicherseitigen Radsatz und einen leistungspfadseitigen Radsatz. Der speicherseitige Radsatz und der leistungspfadseitige Radsatz sind über wenigstens zwei Lamellenkupplungen miteinander gekoppelt, die mittels geeigneter Aktuatoren betätigbar sind. Über die Radsätze wird der Leistungspfad, je nach eingeschalteter Kupplung, mit unterschiedlicher Übersetzung mit dem Schwungmassenspeicher verbunden. Eine der Übersetzungen kann für das Laden des Schwungmassenspeichers verwendet werden, die andere Übersetzung für das Entladen des Schwungmassenspeichers.
  • Die mehrfachen Kupplungen können jedoch auch in unterschiedlichen Übersetzungen jeweils zum Laden oder Entladen verwendet werden. Die als Lamellenkupplungen ausgebildeten Kupplungen können als Lastschaltkupplungen ausgebildet sein, so dass Übergänge von einer zur anderen Kupplung ohne Kraftunterbrechung durchgeführt werden können.
  • Der leistungspfadseitige Radsatz wird vorzugsweise mit der Eingangswelle eines Kraftfahrzeuggetriebes verbunden. Die Reibkupplungen sind normalerweise offene Kupplungen.
  • Zur Verbesserung der Effizienz des Schwungmassenspeichers ist es bekannt, ein solches Schwungrad in einem Gehäuse anzuordnen und das Gehäuse über eine Vakuumpumpe zu evakuieren, um aerodynamische Verluste auf einem Minimum zu halten. Eine hierzu verwendbare Vakuumpumpe ist beispielsweise in dem Dokument DE 196 20 368 C1 offenbart.
  • Das Dokument DE 199 23 154 B4 betrifft schließlich ein hydraulisches Betätigungssystem für ein automatisiertes Getriebe, wobei eine Pumpe kraftübertragend mit einem Antriebsmotor oder Getriebe des Fahrzeugs über einen mechanischen Antrieb und über einen Freilaufmechanismus verbunden ist, wobei die Pumpe zudem kraftübertragend mit einem Elektromotor verbunden ist. Der mechanische Antrieb und der Elektromotor sind an einer gemeinsamen Antriebswelle der Pumpe angeschlossen.
  • Zur Betätigung der oben beschriebenen KERS-Kupplungsanordnungen ist es generell möglich, elektrische, pneumatische oder hydraulische Aktuatoren zu verwenden. Im Falle von hydraulischen Aktuatoren ist es auch bekannt, ein Hydraulikfluid sowohl zur Aktuierung als auch zur Kühlung von Kupplungen, insbesondere Reibkupplungen zu verwenden.
  • Vor dem obigen Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben.
  • Die obige Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Antriebsstrang dadurch gelöst, dass der Leistungspfad ein Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Teilgetrieben aufweist, die jeweils eine Mehrzahl von Gang-Radsätzen aufweisen, wobei die KERS-Kupplungsanordnung über ein Gang-Rad von einem der Gang-Radsätze des ersten und/oder des zweiten Teilgetriebes mit dem Leistungspfad verbindbar oder verbunden ist.
  • Das Doppelkupplungsgetriebe kann für den Front-/Quer-Einbau im Kraftfahrzeug ausgelegt sein, kann jedoch auch für Längs-Einbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt sein.
  • Das Gang-Rad, über das der KERS-Speicher mit dem Leistungspfad verbindbar ist, kann ein Festrad oder ein Losrad sein. In einer Variante ist der KERS-Speicher ausschließlich mit einem der zwei Teilgetriebe verbunden. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist das Teilgetriebe, an das der KERS-Speicher angeschlossen ist, vorzugsweise jenes, das die größere Spreizung aufweist, beispielsweise das die ungeraden Gangstufen aufweist. In einer alternativen Ausgestaltung ist der KERS-Speicher über jeweilige Gang-Räder mit beiden Teilgetrieben verbunden.
  • Die Anordnung aus KERS-Speicher und KERS-Kupplungsanordnung kann seitlich, also radial versetzt, an einem Gehäuse des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet und angebracht sein, ggf. in einem eigenen KERS-Gehäuse.
  • Der KERS-Speicher beinhaltet vorzugsweise ein Schwungrad, dessen Drehachse vorzugsweise parallel zu den Wellen des Doppelkupplungsgetriebes ausgerichtet ist.
  • Der Antriebsstrang kann als rein elektrischer Antriebsstrang ausgebildet sein, ist jedoch vorzugsweise ein Antriebsstrang, bei dem ein Antriebsmotor durch einen Verbrennungsmotor gebildet ist. Der Antriebsstrang kann zusätzlich einen Elektromotor beinhalten, um einen Hybrid-Antriebsstrang zu bilden.
  • Der KERS-Speicher weist vorzugsweise wenigstens ein Schwungrad auf. Das Schwungrad ist vorzugsweise auf eine Maximaldrehzahl von wenigstens 10.000 Upm ausgelegt, insbesondere wenigstens 20.000, vorzugsweise wenigstens 30.000 Upm. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Maximaldrehzahl wenigstens 60.000 Upm beträgt.
  • Der Durchmesser des Schwungrades kann kleiner sein als 500 mm. Das Schwungrad kann in einem Speichergehäuse aufgenommen sein, das evakuierbar ist.
  • Die Verbindung der KERS-Kupplungsanordnung mit dem Leistungspfad kann insbesondere am Eingang des Doppelkupplungsgetriebes erfolgen.
  • Sofern der KERS-Speicher an den Eingang des Doppelkupplungsgetriebes angeschlossen ist, können die Übersetzungen des Doppelkupplungsgetriebes (Gangstufen) dazu verwendet werden, um den Betrieb des KERS-Speichers beim Aufladen und beim Entladen zu optimieren, so dass dieser beispielsweise beim Laden möglichst schnell auf hohe Drehzahlen gebracht werden kann.
  • Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die KERS-Kupplungsanordnung einen speicherseitigen KERS-Radsatz auf, der mit dem KERS-Speicher verbunden ist, und weist einen getriebeseitigen KERS-Radsatz auf, der mit dem Gang-Rad von einem der Gang-Radsätze des ersten und/oder des zweiten Teilgetriebes verbunden ist, wobei der speicherseitige KERS-Radsatz und der getriebeseitige KERS-Radsatz über wenigstens eine KERS-Kupplung miteinander verbunden sind.
  • Vorzugsweise sind die zwei KERS-Radsätze über wenigstens zwei KERS-Kupplungen miteinander verbunden. Hierdurch kann je nach Einschalten von einer der KERS-Kupplungen eine andere Übersetzung zwischen dem KERS-Speicher und dem Gang-Rad eingerichtet werden, beispielsweise optimiert auf einen Ladevorgang des KERS-Speichers bzw. auf einen Entladevorgang des KERS-Speichers.
  • Die Radsätze sind dabei an Wellen gelagert, die parallel zu den Getriebewellen des Doppelkupplungsgetriebes ausgerichtet sind.
  • Die KERS-Kupplung kann eine nasslaufende Lamellenkupplung sein. Bei zwei oder mehr KERS-Kupplungen können die Umschaltvorgänge von einer Kupplung auf die andere unter Last erfolgen.
  • In einer alternativen Ausgestaltung ist die KERS-Kupplung durch eine hydrodynamische Strömungskupplung gebildet. Auch diese Art von Kupplung kann Lastschaltungen ermöglichen.
  • Die KERS-Kupplung bzw. die KERS-Kupplungen sind vorzugsweise in axialer Richtung zwischen dem speicherseitigen KERS-Radsatz und dem getriebeseitigen KERS-Radsatz angeordnet.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der speicherseitige KERS-Radsatz ein mit dem KERS-Speicher verbundenes KERS-Ritzel auf, wobei ein erstes KERS-Rad des speicherseitigen KERS-Radsatzes mit dem KERS-Ritzel in Eingriff steht und mit einem Eingangsglied einer ersten KERS-Kupplung verbunden ist, deren Ausgangsglied mit einem ersten KERS-Rad des getriebeseitigen Radsatzes verbunden ist.
  • Die Begriffe ”Eingangsglied” und ”Ausgangsglied” sind lediglich zur besseren Unterscheidung gewählt worden. Es versteht sich, dass beide Glieder der Kupplungen je nach Leistungsflussrichtung entweder als Eingangs- oder als Ausgangsglied wirken können.
  • Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn das erste KERS-Rad des getriebeseitigen KERS-Radsatzes mit dem Gang-Rad von einem der Gang-Radsätze des ersten oder des zweiten Teilgetriebes verbunden ist.
  • Das erste KERS-Rad dabei direkt mit dem Gang-Rad in Eingriff stehen, kann jedoch auch über wenigstens ein Zwischen-Zahnrad mit dem Gang-Rad verbunden sein.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn der speicherseitige KERS-Radsatz ein zweites KERS-Rad aufweist, das mit dessen ersten KERS-Rad in Eingriff steht (oder alternativ mit dem KERS-Ritzel in Eingriff steht) und vorzugsweise mit einem Eingangsglied einer zweiten KERS-Kupplung verbunden ist, deren Ausgangsglied mit einem zweiten KERS-Rad des getriebeseitigen KERS-Radsatzes verbunden ist. Das zweite KERS-Rad des getriebeseitigen KERS-Radsatzes kann dabei mit dem ersten KERS-Rad des getriebeseitigen KERS-Radsatzes in Eingriff stehen, kann jedoch auch mit einem KERS-Ritzel des getriebeseitigen KERS-Radsatzes in Eingriff stehen.
  • Durch diese Maßnahme kann die KERS-Kupplungsanordnung zwei (oder mehr) KERS-Kupplungen beinhalten, die auf kompakte Art und Weise zwischen dem KERS-Speicher und dem Gang-Rad des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet sind.
  • Die KERS-Kupplungsanordnung kann genau zwei Radsätze aufweisen, nämlich den speicherseitigen Radsatz und den getriebeseitigen Radsatz.
  • In einer Variante ist der getriebeseitige KERS-Radsatz mit einem Gang-Rad von einem der Gang-Radsätze des ersten oder des zweiten Teilgetriebes verbunden, wobei die KERS-Kupplungsanordnung einen weiteren getriebeseitigen KERS-Radsatz aufweist, der über eine weitere KERS-Kupplung mit dem speicherseitigen KERS-Radsatz verbunden ist, wobei der weitere getriebeseitige KERS-Radsatz mit einem weiteren Gang-Rad der Gang-Radsätze des ersten und/oder des zweiten Teilgetriebes verbunden ist.
  • Bei dieser Ausgestaltung ist es von besonderem Vorteil, wenn das weitere Gang-Rad, mit dem der weitere getriebeseitige KERS-Radsatz verbunden ist, Teil eines Gang-Radsatzes des anderen Teilgetriebes ist.
  • Mit anderen Worten ist es hierbei bevorzugt, wenn der eine getriebeseitige KERS-Radsatz mit einem Gang-Rad von einem der Teilgetriebe verbunden ist, wohingegen der weitere getriebeseitige KERS-Radsatz mit einem Gang-Rad des anderes Teilgetriebes verbunden ist.
  • Die Verbindung zwischen diesen Radsätzen und dem jeweiligen Gang-Rad kann, wie gesagt, auf direkte Art und Weise erfolgen, kann jedoch auch über ein Zwischenrad oder dergleichen erfolgen.
  • Demzufolge ist es in einer Variante vorteilhaft, wenn der getriebeseitige KERS-Radsatz oder der weitere getriebeseitige KERS-Radsatz ein hiermit in Eingriff stehendes Zwischenrad aufweist, das mit dem Gang-Rad des Gang-Radsatzes verbunden ist bzw. vorteilhafterweise hiermit in Eingriff steht.
  • Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn das Doppelkupplungsgetriebe eine axiale Erstreckung mit einem ersten axialen Ende und mit einem zweiten axialen Ende aufweist, wobei der KERS-Speicher und die KERS-Kupplungsanordnung in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet sind.
  • Durch diese Maßnahme kann erreicht werden, dass der notwendige Raum zum Einbau des Doppelkupplungsgetriebes mit der KERS-Erweiterung axial begrenzt werden kann. Die axiale Länge bzw. Erstreckung der Erweiterung aus KERS-Speicher und KERS-Kupplungsanordnung ist vorzugsweise kleiner/gleich der axialen Erstreckung des Doppelkupplungsgetriebes.
  • Ferner ist es insgesamt vorteilhaft, wenn der Antriebsstrang für den Quereinbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt ist, wobei das Doppelkupplungsgetriebe ein Stufengetriebe mit einer Eingangswellenanordnung und zwei hierzu parallelen Ausgangswellen aufweist, wobei die KERS-Kupplungsanordnung mit dem Leistungspfad über ein Gang-Rad verbindbar ist, das an der Eingangswellenanordnung gelagert, vorzugsweise festgelegt, ist.
  • Hierdurch kann zudem eine kompakte Bauform beim Quereinbau realisiert werden, insbesondere auch in radialer Richtung.
  • Der KERS-Speicher kann direkt an den getriebeseitigen KERS-Radsatz angeschlossen sein.
  • Von Vorteil ist es jedoch, wenn der KERS-Speicher einen Kennungswandler oder ein Getriebe zur Übersetzung der Drehzahlen aufweist, das mit der KERS-Kupplungsanordnung verbunden ist, insbesondere mit dem speicherseitigen KERS-Radsatz. Das Übersetzungsgetriebe kann beispielsweise in der Bauform eines Planetengetriebes ausgeführt sein.
  • Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Drehzahlen in der KERS-Kupplungsanordnung bereits deutlich niedriger sind als jene des KERS-Speichers. Daher sind an die Lagerungen und Verzahnungen im Bereich der KES-Kupplungsanordnung keine besonderen Anforderungen zu stellen, da die Drehzahlen mit jenen von anderen Bauteilen in einem Doppelkupplungsgetriebe vergleichbar sind.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist die KERS-Kupplungsanordnung über ein Übersetzungsgetriebe mit dem Gang-Rad von einem der Gang-Radsätze verbunden.
  • Diese Ausführungsform kann mit jener Ausführungsform kombiniert werden, bei der ein Übersetzungsgetriebe zwischen dem KERS-Speicher und der KERS-Kupplungsanordnung angeordnet ist.
  • Sofern das Übersetzungsgetriebe zwischen der KERS-Kupplungsanordnung und dem Gang-Rad angeordnet ist, können die KERS-Kupplungen auf niedrigere Drehmomente ausgelegt werden. Ferner befinden sich zwischen dem speicherseitigen Eingang der KERS-Kupplungsanordnung und dem KERS-Speicher weniger verlustbringende Elemente. Hierdurch verringern sich die Schleppverluste, so dass der KERS-Speicher kinetische Energie eine längere Zeit vorhalten kann, wenn die Kupplung oder die Kupplungen der KERS-Kupplungsanordnung geöffnet sind. Allerdings sind die Drehzahlen in dem Bereich der KERS-Kupplungsanordnung in diesem Fall höher, was in der Regel eine höhere Bearbeitungsgüte erfordert.
  • Das Schwungrad des KERS-Speichers weist typischerweise einen Außendurchmesser auf, der kleiner/gleich 200 mm ist. Hierbei kann der Außenfang bei den vorgesehenen hohen Drehzahlen (beispielsweise bis etwa 60.000 U/min) eine Umfangsgeschwindigkeit haben, die der Schallgeschwindigkeit nahe kommt. Daher ist es bevorzugt, wenn das Schwungrad in einem speziellen, abgedichteten Speichergehäuse in einem Vakuum rotieren kann, um aerodynamische Verluste bzw. Ventilationsverluste zu minimieren.
  • Durch die Maßnahme, den KERS-Speicher mit dem Gang-Rad des Doppelkupplungsgetriebes über eine KERS-Kupplungsanordnung zu verbinden, die wenigstens eine KERS-Kupplung, insbesondere in Form einer Lamellenkupplung oder in Form einer Strömungskupplung, aufweist, ist die Bereitstellung eines stufenlosen Getriebes zur Anbindung des KERS-Speichers nicht notwendig. Die Ansteuerung der KERS-Kupplungsanordnung kann dabei deutlich einfacher sein. Zudem kann hierdurch eine deutliche Gewichtsreduzierung realisiert werden.
  • Die Übersetzung zwischen den angetriebenen Rädern und dem Schwungrad ist vorzugsweise so bemessen, dass Grenz-Betriebspunkte möglich sind. Selbst bei einem Abbremsen auf niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten soll das Schwungrad dabei vorzugsweise auf seine maximale Drehzahl aufgeladen werden können. Ferner soll es möglich sein, das Schwungrad bis zu einer sinnvollen höheren Fahrzeuggeschwindigkeit zu entladen, beispielsweise bis zu einer Geschwindigkeit von kleiner/gleich 100 km/h oder dergleichen.
  • Durch die Maßnahme, die KERS-Erweiterung mit dem KERS-Speicher und der KERS-Kupplungsanordnung an eine Getriebe-Eingangsseite des Doppelkupplungsgetriebes anzubinden, können die Gangübersetzungen des Getriebes mitbenutzt werden. Der mechanische Aufwand kann folglich minimiert werden. Gegenüber Lösungen, bei denen eine Anbindung der KERS-Erweiterung an beide Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes erfolgt, kann eine deutliche Gewichtsreduzierung realisiert werden.
  • Um die notwendigen hohen Drehzahlen des Schwungrades zu erreichen, ist dem KERS-Speicher ein Übersetzungsgetriebe vorgeschaltet, beispielsweise in Form eines Planetenradsatzes oder in Form eines Planetengetriebes, oder ist Teil desselben. Ein Glied eines solchen Übersetzungsgetriebes kann dabei beispielsweise in Bezug auf ein Gehäuse festgelegt werden.
  • Bei Verwendung von zwei KERS-Kupplungen in der KERS-Kupplungsanordnung und bei der Anbindung an ein Teilgetriebe mit vier Gangstufen (beispielsweise Gangstufen 1, 3, 5 und 7) kann das Schwungrad mit insgesamt acht verschiedenen Übersetzungen zum Fahrzeugantrieb genutzt werden.
  • Sofern ein Zwischenrad vorgesehen ist, kann dieses den Achsabstand zwischen den Teilen des KERS-Systems zur Eingangsseite des Basisgetriebes überbrücken.
  • Der Kennungswandler kann, wie gesagt, einen Planetenradsatz aufweisen. In diesem Fall kann der Planetenradsatz mit feststehendem Hohlrad ausgebildet sein. Allerdings kann der Planetenradsatz auch mit alternativen Ausbildungen ausgeführt sein, kann mehrstückig aufgebaut sein oder kann durch ein Stirnradgetriebe ersetzt werden.
  • Das Zwischenrad zwischen der KERS-Kupplungsanordnung und dem Gang-Rad des Doppelkupplungsgetriebes kann auch durch eine Kombination mehrerer Stirnräder ersetzt werden, oder auch durch ein Doppelrad. Ein Doppelrad bietet die Möglichkeit, in der Laufverzahnung des Doppelkupplungsgetriebes eine andere Verzahnungsart (anderes Modul, anderer Schrägungswinkel) zu wählen als in den Übersetzungsstufen bzw. KERS-Radsätzen der KERS-Kupplungsanordnung.
  • Durch diese Maßnahme können ggf. NVH-Probleme vermieden werden. Beispielsweise kann die Verzahnung in dem Doppelkupplungsgetriebe-Radsatz auf den Einsatz mit Verbrennungsmotoren optimiert werden und die Verzahnung der KERS-Kupplungsanordnung (getriebeseitiger Radsatz) kann auf einen Betrieb mit wechselnden Drehmomentrichtungen optimiert werden, und zwar unabhängig von der Optimierung des Radsatzes des Doppelkupplungsgetriebes.
  • Die KERS-Kupplungsanordnung kann an das ”ungerade” Teilgetriebe angebunden sein (mit den Gangstufen 1, 3, 5 und 7), kann jedoch auch an das andere Teilgetriebe mit den geraden Gangstufen angebunden sein. Beispielsweise können bei einer der oben beschriebenen Varianten zwei KERS-Kupplungen in einer Kupplungsanordnung vorgesehen sein, die mit einem der Teilgetriebe verbunden ist. Eine weitere KERS-Kupplung kann an das andere Teilgetriebe angebunden werden.
  • Durch diese Maßnahme kann während einer bestehenden Verbindung des KERS-Speichers zu dem jeweils aktiven Teilgetriebe des Antriebsstranges ein Gangwechsel in dem Doppelkupplungsgetriebe ohne Unterbrechung der Drehmomentübertragung zum KERS-Speicher ausgeführt werden.
  • Wie gesagt, ist es generell auch denkbar, jeweils eine KERS-Kupplung mit jeweils einem der beiden Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes zu verbinden.
  • Der vorzugsweise rein mechanische KERS-Speicher ermöglicht es, jeweils einen Teil von gespeicherter kinetischer Energie innerhalb des Getriebesystems zu speichern und dem Antrieb bedarfsweise wieder zur Verfügung zu stellen. Im Gegensatz zu elektrischen Hybridsystemen sind keine tieferen Eingriffe in andere Systeme des Fahrzeugs erforderlich. Insbesondere muss kein Batteriesystem installiert werden, und es geht auch kein weiterer Platz hierfür im Fahrzeug verloren.
  • Es kann ein sehr gutes Verhältnis der erzielbaren Kraftstoffverbrauchseinsparung gegenüber dem notwendigen Aufwand (Kosten für Bauteile und die erforderliche Fahrzeugperipherie) realisiert werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß Antriebsstranges;
  • 2 eine schematische perspektivische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges;
  • 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges;
  • 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges;
  • 5 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges;
  • 6 eine schematische Axialansicht eines Antriebsstranges, beispielsweise des Antriebsstranges der 3; und
  • 7 eine schematische Teildarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges.
  • In 1 ist eine Ausführungsform eines Antriebsstranges für ein Kraftfahrzeug schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Der Antriebsstrang 10 beinhaltet einen Antriebsmotor 12, der beispielsweise als Verbrennungsmotor ausgebildet sein kann, jedoch auch durch eine Hybrid-Antriebseinheit gebildet sein kann. Ferner weist der Antriebsstrang 10 eine Reibkupplungsanordnung 14 auf, die eingangsseitig mit dem Antriebsmotor 12 verbunden ist, und die ausgangsseitig mit einer Getriebeanordnung 16 verbunden ist. Ein Ausgang der Getriebeanordnung 16 ist mit einem Differential 18 verbunden, mittels dessen Antriebsleistung auf angetriebene Räder 20L, 20R verteilbar ist.
  • Von dem Antriebsmotor 12 zu den angetriebenen Rädern 20L, 20R wird folglich ein Leistungspfad eingerichtet, der in 1 mit 22 bezeichnet ist.
  • Der Antriebsstrang 10 beinhaltet ferner einen KERS-Speicher 24, der als reiner mechanischer Speicher für kinetische Energie in Form eines Schwungrades ausgebildet sein kann, sowie eine KERS-Kupplungsanordnung 26. Der KERS-Speicher 24 wird mittels der KERS-Kupplungsanordnung 26 an den Leistungspfad 22 angebunden.
  • Vorliegend ist die Reibkupplungsanordnung 14 durch eine Doppelkupplungsanordnung gebildet, mit einer ersten Reibkupplung 30 und einer zweiten Reibkupplung 32. Die Reibkupplungen 30, 32 können jeweils als Anfahr- und Trennkupplungen ausgebildet sein. Ferner können die Reibkupplungen als trockene Reibkupplungen ausgebildet sein oder als nasslaufende Lamellenkupplungen.
  • Die Getriebeanordnung 16 beinhaltet ein erstes Teilgetriebe 34, das beispielsweise den ungeraden Gangstufen zugeordnet ist, sowie ein zweites Teilgetriebe 36, das beispielsweise den geraden Gangstufen und ggf. einer Rückwärtsgangstufe zugeordnet ist. Die zwei Teilgetriebe 34, 36 bilden ein Doppelkupplungsgetriebe. Ein Eingang des ersten Teilgetriebes 34 ist mit einem Ausgangsglied der ersten Reibkupplung 30 verbunden. Ein Eingang des zweiten Teilgetriebes 36 ist mit einem Ausgangsglied der zweiten Reibkupplung 32 verbunden. Die Ausgänge der zwei Teilgetriebe 34, 36 sind mit dem Differential 18 verbunden. Durch die Aufteilung in Teilgetriebe und in zwei Reibkupplungen teilt sich auch der Leistungspfad 22 in zwei parallele Leistungspfade 22a, 22b auf.
  • Das erste Teilgetriebe 34 weist eine Mehrzahl von Gang-Radsätzen 38 auf, die jeweils Gangstufen zugeordnet sind. Einer der Radsätze weist ein Gang-Rad 39 auf.
  • In entsprechender Weise beinhaltet das zweite Teilgetriebe 36 eine Mehrzahl von Gang-Radsätzen 40.
  • Wie es in 1 schematisch angedeutet ist, ist die KERS-Kupplungsanordnung 26 über das Gang-Rad 39 des ersten Teilgetriebes 34 mit dem Leistungspfad 22a verbunden oder verbindbar.
  • Der Antriebsstrang 10 beinhaltet ferner eine Gehäuseanordnung 42. Die Gehäuseanordnung 42 beinhaltet ein Getriebegehäuse 44 sowie ein sich axial daran anschließendes Kupplungsgehäuse 46. Ferner kann die Gehäuseanordnung 42 ein KERS-Gehäuse 48 beinhalten, innerhalb dessen der KERS-Speicher 24 und die KERS-Kupplungsanordnung 26 aufgenommen werden können. Das KERS-Gehäuse 48 kann dabei zumindest teilweise gegenüber dem Innenraum des Getriebegehäuses 44 abgeteilt sein. Zumindest Teile der KERS-Kupplungsanordnung 26 können jedoch auch innerhalb des Getriebegehäuses 44 aufgenommen sein, insbesondere Radsätze der KERS-Kupplungsanordnung 26. Ferner ist es auch möglich, dass sich das KERS-Gehäuse 48 und das Getriebegehäuse 44 einen gemeinsamen Fluidsumpf teilen, so dass die darin enthaltenen Komponenten mit dem gleichen Fluid betrieben werden (beispielsweise Fahrzeuggetriebeöl, insbesondere ATF-Öl).
  • Das KERS-Gehäuse 48 kann insbesondere in radialer Richtung benachbart zu dem Getriebegehäuse 44 angeordnet sein. Eine Drehachse des KERS-Speichers kann dabei parallel zu Wellen der Getriebeanordnung 16 ausgerichtet sein.
  • Obgleich es generell denkbar ist, ein Schwungrad des KERS-Speichers 24 innerhalb des KERS-Gehäuses 48 gemeinsam mit der KERS-Kupplungsanordnung 26 aufzunehmen, ist es doch bevorzugt, wenn das Schwungrad des KERS-Speichers 24 ein abgetrenntes Speichergehäuse 50 aufweist, innerhalb dessen ein KERS-Rad 52 (Schwungrad) drehbar gelagert ist. Das Speichergehäuse 50 ist dabei so abgedichtet, dass es mittels einer Vakuumpumpe evakuierbar ist, um aerodynamische Verluste des KERS-Rades 52 zu verringern.
  • Der KERS-Speicher 24 kann so ausgebildet sein, dass eine Drehachse des KERS-Rades 52 direkt mit einem Eingangsglied der KERS-Kupplungsanordnung 26 verbunden ist. Bevorzugt ist es jedoch, wenn die Drehachse des KERS-Rades 52, wie in 5 dargestellt, über ein Übersetzungsgetriebe, beispielsweise in Form eines Planetengetriebes, insbesondere einen Planetenradsatz 54, mit dem Eingangsglied der KERS-Kupplungsanordnung 26 verbunden ist. Hierdurch kann das für sehr hohe Drehzahlen (beispielsweise bis maximal 60.000 U/min) ausgelegte KERS-Rad 52 insofern optimaler an das Eingangsglied der KERS-Kupplungsanordnung 26 angebunden werden, als die Drehzahl dieses Eingangsgliedes dann deutlich verringert werden kann. Der Planetenradsatz 54 kann beispielsweise ein Hohlrad aufweisen, das an einem Gehäuse (beispielsweise KERS-Gehäuse oder Speichergehäuse) festgelegt sein kann.
  • Die KERS-Kupplungsanordnung 26 weist einen speicherseitigen KERS-Radsatz 60 sowie einen getriebeseitigen KERS-Radsatz 62 auf. Der speicherseitige KERS-Radsatz 60 beinhaltet ein speicherseitiges KERS-Ritzel 64, das drehfest mit dem KERS-Speicher 24 (der Drehwelle des KERS-Rades 52 oder einem Ausgangsglied des Planetenradsatzes 54) verbunden ist. Ferner weist der speicherseitige KERS-Radsatz 60 ein erstes speicherseitiges KERS-Rad 66 und ein zweites speicherseitiges KERS-Rad 68 auf, die jeweils mit dem speicherseitigen KERS-Ritzel 64 in Eingriff stehen.
  • In entsprechender Weise weist der getriebeseitige Radsatz 62 ein getriebeseitiges KERS-Ritzel 70 auf, das mit einem ersten getriebeseitigen KERS-Rad 72 und einem zweiten getriebeseitigen KERS-Rad 74 in Eingriff steht.
  • Das erste speicherseitige KERS-Rad 66 und das erste getriebeseitige KERS-Rad 72 haben vorzugsweise die gleiche Drehachse. In entsprechender Weise haben das zweite speicherseitige KERS-Rad 68 und das zweite getriebeseitige KERS-Rad 74 die gleiche Drehachse.
  • Zwischen dem ersten speicherseitigen KERS-Rad 66 und dem ersten getriebeseitigen KERS-Rad 72 ist eine erste KERS-Kupplung 76 angeordnet. In entsprechender Weise ist zwischen dem zweiten speicherseitigen KERS-Rad 68 und dem zweiten getriebeseitigen KERS-Rad 74 eine zweite KERS-Kupplung 78 angebunden.
  • Der getriebeseitige KERS-Radsatz 62 kann entweder direkt mit einem der oben genannten Räder oder Ritzel 70, 72, 74 an den Leistungspfad 22 des Antriebsstranges 10 angebunden werden, insbesondere an das Gang-Rad 39. In einer bevorzugten Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, ist der getriebeseitige KERS-Radsatz 62 über ein Zwischenrad 80 (oder zwei Zwischenräder) mit dem Gang-Rad 39 verbunden.
  • Die Übersetzungen der ersten KERS-Räder und der zweiten KERS-Räder sind vorzugsweise unterschiedlich, so dass je nach geschalteter KERS-Kupplung 76 oder 78 eine unterschiedliche Übersetzung zwischen dem KERS-Speicher 24 und dem Leistungspfad 22 des Antriebsstranges 10 eingerichtet werden kann. Beispielsweise kann die erste KERS-Kupplung 76 insbesondere zum Aufladen des KERS-Speichers 24 verwendet werden, und die zweite KERS-Kupplung 78 zum Entladen, oder umgekehrt.
  • In 2 ist in schematischer Form eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges 10 in einer perspektivischen schematischen Darstellung gezeigt. Es ist hierbei zu sehen, dass die Gehäuseanordnung 42 einschließlich des Getriebegehäuses 44 und des Kupplungsgehäuses 46 eine axiale Erstreckung 82 hat, die von einem dem Antriebsmotor 12 zugewandten Ende des Kupplungsgehäuses 46 bis zu einem dem Antriebsmotor 12 abgewandten Ende des Getriebegehäuses 44 reicht.
  • 2 zeigt ferner, dass die Anordnung aus KERS-Speicher 24 und KERS-Kupplungsanordnung 26 in axialer Richtung gesehen zwischen Enden der Gehäuseanordnung 42 angeordnet ist, also eine axiale Erstreckung 84 aufweist, die kleiner/gleich der axialen Erstreckung 82 der Gehäuseanordnung 42 ist.
  • Die Kombination der Getriebeanordnung 16 mit zwei Teilgetrieben und der Reibkupplungsanordnung 14 mit zwei Reibkupplungen wird häufig auch insgesamt als Doppelkupplungsgetriebe bezeichnet, so dass sich die axiale Erstreckung 82 auch auf die axiale Länge des Doppelkupplungsgetriebes beziehen kann, das in diesem Fall die Reibkupplungsanordnung beinhaltet.
  • In den nachfolgenden 3 bis 6 werden weitere Ausführungsformen von Antriebssträngen beschrieben, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der 1 entsprechen können. Gleiche Elemente sind folglich durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • In 3 ist ein Antriebsstrang 10' gezeigt, der für den Front-Quer-Einbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt ist. Die Teilgetriebe 34, 36 weisen eine gemeinsame Eingangswellenanordnung 90 aus einer Innenwelle und einer Hohlwelle auf. Parallel zu der Eingangswellenanordnung 90 beinhalten die Teilgetriebe 34, 36 eine erste Ausgangswelle 92 und eine zweite Ausgangswelle 94, die über einen Abtriebsradsatz 96 (FD1, FD2) mit einem in 3 nicht näher dargestellten Differential 18 verbunden sind.
  • An der ersten Ausgangswelle 92 sind Losräder für die Vorwärtsgangstufen 1, 7 des ersten Teilgetriebes 34 sowie Losräder für die Gangstufen 6 und 2 des zweiten Teilgetriebes 26 angeordnet. An der zweiten Ausgangswelle 94 sind Losräder für die Vorwärtsgangstufen 3 und 5 des ersten Teilgetriebes 34 sowie Losräder für die Vorwärtsgangstufe 4 und die Rückwärtsgangstufe R des zweiten Teilgetriebes 36 angeordnet. Zwischen dem Abtriebsradsatz 96 und dem Losrad für die Rückwärtsgangstufe ist an der zweiten Ausgangswelle 94 ferner ein Parksperrenrad P festgelegt.
  • Der KERS-Speicher 24 mit dem Planetenradsatz 54 ist identisch aufgebaut wie bei dem Antriebsstrang 10 der 1. Die KERS-Kupplungsanordnung 26' unterscheidet sich etwas von jener der 1. Denn der speicherseitige KERS-Radsatz 60' weist ein speicherseitiges KERS-Ritzel 64 auf, das mit dem ersten speicherseitigen KERS-Rad 66 in Eingriff steht. Das zweite speicherseitige KERS-Rad steht jedoch nicht mit dem KERS-Ritzel sondern mit dem ersten speicherseitigen KERS-Rad in Eingriff. In entsprechender Weise stehen das erste und das zweite getriebeseitige KERS-Rad 72, 74 miteinander in Eingriff, und das erste getriebeseitige KERS-Rad steht direkt mit einem Zwischenrad 80 in Eingriff.
  • Das Zwischenrad 80 ist an das Gang-Rad 39 angebunden, das durch einen Gang-Radsatz für die Vorwärtsgangstufen 5 und 7 gebildet ist. Genauer gesagt ist das Gang-Rad 39 ein Festrad, das an der Innenwelle der Eingangswellenanordnung 90 festgelegt ist und mit dem Losrad für die Vorwärtsgangstufe 7 an der ersten Ausgangswelle 92 in Eingriff steht, wie auch mit dem Losrad für die Vorwärtsgangstufe 5 an der zweiten Ausgangswelle 94. Demzufolge wird eine KERS-Anbindung 98 eingerichtet, die von der KERS-Kupplungsanordnung 26' über das Gang-Rad 39 an der Innenwelle der Eingangswellenanordnung 90 und dann über einen der Radsätze des ersten Teilgetriebes 34 auf die erste Ausgangswelle oder die zweite Ausgangswelle, und von dort zu dem Abtriebsradsatz 96 verläuft. Vorliegend ist gezeigt, dass die Vorwärtsgangstufe 1 eingelegt ist, so dass KERS-Leistung über den Radsatz für die Vorwärtsgangstufe 2 auf die Ausgangswelle 92 übertragen wird.
  • 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges 24'', der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10 der 3 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert. 4 zeigt dabei aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung nicht die Eingangswellenanordnung 90 und die Ausgangswelle 92.
  • Die KERS-Kupplungsanordnung 26'' beinhaltet hier einen speicherseitigen KERS-Radsatz 60'', der identisch aufgebaut ist wie der KERS-Radsatz 60' der 3.
  • Die KERS-Kupplungsanordnung 26'' beinhaltet ferner einen ersten getriebeseitigen KERS-Radsatz 62'', der ein getriebeseitiges KERS-Rad 74'' aufweist, das auf der gleichen Drehachse liegt wie das zweite speicherseitige KERS-Rad 68. Dieses getriebeseitige KERS-Rad des ersten getriebeseitigen KERS-Radsatzes 62'' steht hierbei über ein Zwischenrad 80'' oder mehr als ein Zwischenrad mit einem Gang-Rad 39 in Verbindung, bei dem es sich wie bei der Ausführungsform der 3 um ein Festrad der Eingangswellenanordnung 90 für die Vorwärtsgangstufen 5 und 7 handeln kann.
  • Die KERS-Kupplungsanordnung 26'' beinhaltet bei der Ausführungsform der 4 jedoch noch einen zweiten getriebeseitigen KERS-Radsatz 100. Der zweite getriebeseitige KERS-Radsatz 100 weist ein weiteres getriebeseitiges KERS-Rad 72'' auf, das auf der gleichen Drehachse liegt wie das erste speicherseitige KERS-Rad 66. Dieses weitere getriebeseitige KERS-Rad 72'' steht über ein weiteres Zwischenrad (oder mehrere weitere Zwischenräder) 102 mit einem weiteren Gang-Rad 39'' in Verbindung. Bei dem weiteren Gang-Rad 39'' kann es sich beispielsweise um ein Festrad der Eingangswellenanordnung 90 handeln, das den Vorwärtsgangstufen 4 und 6 zugeordnet ist.
  • Insgesamt ist es bevorzugt, wenn die Gang-Räder 39, 29'' jeweils einem anderen Teilgetriebe zugeordnet sind, wie in der dargestellten Ausführungsform. Hierdurch können zwei parallele KERS-Anbindungen 98 und 104 realisiert werden, wie es in 4 schematisch angedeutet ist.
  • Die erste KERS-Kupplung 76'' ist zwischen dem speicherseitigen KERS-Rad 66 und dem getriebeseitigen KERS-Rad 72'' angeordnet und angebunden. Die zweite KERS-Kupplung 78'' ist zwischen dem speicherseitigen KERS-Rad 68 und dem getriebeseitigen KERS-Rad 74'' angeordnet und angebunden.
  • 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges 10''', der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10'' der 4 entspricht. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • Bei dem Antriebsstrang 10''' beinhaltet die KERS-Kupplungsanordnung 26''' ein drittes speicherseitiges KERS-Rad 108, das mit dem zweiten speicherseitigen KERS-Rad 68 in Eingriff steht. Ferner beinhaltet der erste getriebeseitige KERS-Radsatz 62''' ein drittes getriebeseitiges KERS-Rad 110, das mit dem zweiten KERS-Rad des ersten getriebeseitigen KERS-Radsatzes 62''' in Eingriff steht.
  • Zwischen dem dritten speicherseitigen KERS-Rad 108 und dem dritten getriebeseitigen KERS-Rad 110 ist eine dritte KERS-Kupplung 112 angeordnet und angebunden. Demzufolge ermöglicht die KERS-Kupplungsanordnung 26''', die KERS-Anbindung 98 an das erste Teilgetriebe 34 über zwei unterschiedliche Übersetzungen zu realisieren, also entweder durch Schließen der Reibkupplung 78 oder durch Schließen der Reibkupplung 112. Für die KERS-Anbindung 104 an das zweite Teilgetriebe ist hingegen bei dieser Ausführungsform wie auch bei der Ausführungsform der 4 nur die KERS-Kupplung 76 vorgesehen. In einer Variante ist es jedoch denkbar, auch für die KERS-Anbindung 104 eine weitere KERS-Kupplung vorzusehen, die beispielsweise durch ein viertes speicherseitiges KERS-Rad und ein viertes getriebeseitiges KERS-Rad in dem Leistungsfluss schaltbar ist, die beispielsweise mit den KERS-Rädern 66, 72 in Eingriff stehen können.
  • In 5 ist ferner zu sehen, dass der KERS-Speicher 24''' auch direkt an eines der speicherseitigen KERS-Räder angebunden werden kann, im vorliegenden Fall an das speicherseitige dritte KERS-Rad 108. Es ist jedoch auch eine Anbindung an das speicherseitige zweite KERS-Rad 68, oder im Fall der 3 und 4 auch an das speicherseitige erste KERS-Rad 66 möglich, derart, dass der KERS-Speicher 24''' koaxial zu diesem jeweiligen speicherseitigen KERS-Rad angeordnet ist. Der KERS-Speicher 24''' weist, wie bei den vorherigen Ausführungsformen, ein Speichergehäuse 50''' auf, innerhalb dessen ein KERS-Rad angeordnet ist, sowie ein Übersetzungsgetriebe 54''', beispielsweise in Form eines Planetenradsatzes.
  • 6 zeigt in schematischer Form eine axiale Ansicht des Antriebsstranges 10' der 1, wobei sich diese Darstellung in gleicher Weise auf die Antriebsstränge der 3 bis 5 beziehen kann.
  • Man erkennt, dass der Antriebsstrang 10' eine Eingangswellenanordnung 90 sowie eine erste Ausgangswelle 92 und eine zweite Ausgangswelle 94 aufweist. Die erste Ausgangswelle 92 und die zweite Ausgangswelle 94 stehen jeweils mit einem Eingangsglied des Differentials 18 in Eingriff.
  • Der KERS-Speicher 24 steht über ein Zwischenrad 80 mit einem Rad in Eingriff, das an der Eingangswellenanordnung 90 festgelegt ist. Alternativ kann der KERS-Speicher auch direkt an ein solches Rad der Eingangswellenanordnung angebunden sein, wie es in 6 bei 24 IV dargestellt ist.
  • Alternativ ist es natürlich auch möglich, den KERS-Speicher 24 oder das Zwischenrad 80 an ein Gang-Rad anzubinden, das an einer der Ausgangswellen 92, 94 gelagert ist. In jedem Fall ist es bevorzugt, wenn der KERS-Speicher 24 mit einem Eingang des Doppelkupplungsgetriebes verbunden ist, so dass für die Verbindung zwischen KERS-Speicher 24 und angetriebenen Rädern 20L, 20R zumindest ein Teil der Übersetzungen des Doppelkupplungsgetriebes verwendbar ist, um jeweilige Betriebspunkte optimal einstellen zu können.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Antriebsstranges 10 V, der hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell dem Antriebsstrang 10' der 3 entspricht. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • Während der KERS-Speicher 24 bei dem Antriebsstrang 10' ein Übersetzungsgetriebe 54 beinhaltet, ist bei dem Antriebsstrang 10 V der KERS-Speicher 24 V ohne ein derartiges Übersetzungsgetriebe ausgebildet, so dass ein KERS-Rad, das in dem Speichergehäuse 50 V drehbar gelagert ist, direkt mit einem der Räder des speicherseitigen KERS-Radsatzes verbunden ist. In diesem Fall ist vorzugsweise ein Übersetzungsgetriebe 54 V zwischen der KERS-Kupplungsanordnung 26 V und dem Gang-Rad 39 angeordnet. Genauer gesagt ist das Übersetzungsgetriebe 54 V, das ebenfalls als Planetengetriebe oder als einfacher Planetenradsatz ausgebildet sein kann, koaxial zu einer Nebenwelle 116 angeordnet, an der ein Transferrad 118 festgelegt ist, das mit dem getriebeseitigen KERS-Radsatz 62 in Eingriff steht. Ferner ist ein Ausgangsglied des Übersetzungsgetriebes 54 V mit dem Zwischenrad 80 verbunden, das mit dem Gang-Rad 39 von einem der Gang-Radsätze verbunden ist, beispielsweise genau so, wie es in 3 dargestellt ist.
  • Mit anderen Worten kann ein Übersetzungsgetriebe 50 V entweder in Leistungsflussrichtung zwischen dem KERS-Rad und der KERS-Kupplungsanordnung angeordnet sein, oder zwischen der KERS-Kupplungsanordnung und dem Gang-Rad von einem der Gang-Radsätze.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (12)

  1. Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsmotor (12), dessen Antriebsleistung über einen Leistungspfad auf angetriebene Räder (20) führbar ist, und mit einem KERS-Speicher (24), der über eine KERS-Kupplungsanordnung (26) mit dem Leistungspfad verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Leistungspfad ein Doppelkupplungsgetriebe (16) mit zwei Teilgetrieben (34, 36) aufweist, die jeweils eine Mehrzahl von Gang-Radsätzen (38, 40) aufweisen, wobei die KERS-Kupplungsanordnung (26) über ein Gang-Rad (39) von einem (38) der Gang-Radsätze (38, 40) des ersten und/oder des zweiten Teilgetriebes (34, 36) mit dem Leistungspfad verbindbar ist.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die KERS-Kupplungsanordnung (26) einen speicherseitigen KERS-Radsatz (60) aufweist, der mit dem KERS-Speicher (24) verbunden ist, und einen getriebeseitigen KERS-Radsatz (62) aufweist, der mit dem Gang-Rad (39) von einem der Gang-Radsätze (38, 40) des ersten und/oder des zweiten Teilgetriebes (34, 36) verbunden ist, wobei der speicherseitige KERS-Radsatz (60) und der getriebeseitige KERS-Radsatz (62) über wenigstens eine KERS-Kupplung (76, 78; 78''; 78, 112) miteinander verbunden sind.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der speicherseitige KERS-Radsatz (60) ein mit dem KERS-Speicher (24) verbundenes KERS-Ritzel (64) aufweist, wobei ein erstes KERS-Rad (66) des speicherseitigen KERS-Radsatzes (60) mit dem KERS-Ritzel (64) in Eingriff steht und mit einem Eingangsglied einer ersten KERS-Kupplung (76) verbunden ist, deren Ausgangsglied mit einem ersten KERS-Rad (72) des getriebeseitigen KERS-Radsatzes (62) verbunden ist.
  4. Antriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste KERS-Rad (72) des getriebeseitigen KERS-Radsatzes (62) mit dem Gang-Rad (39) verbunden ist.
  5. Antriebsstrang nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der speicherseitige KERS-Radsatz (60) ein zweites KERS-Rad (68) aufweist, das mit dessen ersten KERS-Rad (66) in Eingriff steht.
  6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2–5, dadurch gekennzeichnet, dass der getriebeseitige KERS-Radsatz (62) mit einem Gang-Rad (39) von einem der Gang-Radsätze (38, 40) des ersten oder des zweiten Teilgetriebes (34) verbunden ist, wobei die KERS-Kupplungsanordnung (26) einen weiteren getriebeseitigen KERS-Radsatz (100) aufweist, der über eine weitere KERS-Kupplung (76) mit dem speicherseitigen KERS-Radsatz (60) verbunden ist, und wobei der weitere getriebeseitige KERS-Radsatz (100) mit einem weiteren Gang-Rad (39) verbunden ist.
  7. Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Gang-Rad (39''), mit dem der weitere getriebeseitige KERS-Radsatz (100) verbunden ist, Teil eines Gang-Radsatzes des anderen Teilgetriebes (36) ist.
  8. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 2–7, dadurch gekennzeichnet, dass der getriebeseitige oder der weitere getriebeseitige KERS-Radsatz (62; 100) ein hiermit in Eingriff stehendes Zwischenrad (80; 102) aufweist, das mit dem Gang-Rad (39; 39'') des Gang-Radsatzes verbunden ist.
  9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkupplungsgetriebe (16) eine axiale Erstreckung (82) mit einem ersten axialen Ende und mit einem zweiten axialen Ende aufweist, wobei der KERS-Speicher (24) und die KERS-Kupplungsanordnung (26) in axialer Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Doppelkupplungsgetriebes angeordnet sind.
  10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang für den Quereinbau in einem Kraftfahrzeug ausgelegt ist, wobei das Doppelkupplungsgetriebe (16) ein Stufengetriebe mit einer Eingangswellenanordnung (90) und zwei hierzu parallelen Ausgangswellen (92, 94) aufweist, wobei die KERS-Kupplungsanordnung (26) mit dem Leistungspfad über ein Gang-Rad (39; 39'') verbindbar ist, das an der Eingangswellenanordnung (90) gelagert ist.
  11. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass der KERS-Speicher (24) ein Übersetzungsgetriebe (54) aufweist, das mit der KERS-Kupplungsanordnung (26) verbunden ist.
  12. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass die KERS-Kupplungsanordnung (26 V) über ein Übersetzungsgetriebe (54 V) mit dem Gang-Rad (39) von einem der Gang-Radsätze verbunden ist.
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