DE102016125443A1

DE102016125443A1 - Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102016125443A1
Application number: DE102016125443.6A
Authority: DE
Inventors: Raphael Künzig
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-12-22
Filing date: 2016-12-22
Publication date: 2018-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplung (8) und mit einem Verbrennungsmotor (4), der in einem Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs von dem übrigen Antriebsstrang (1) abgekoppelt werden kann.Um den Fahrkomfort eines Kraftfahrzeugs zu verbessern, umfasst der Antriebsstrang (1) eine Zusatzmasse (12), die am Anfang des Segelbetriebs zum Speichern von Energie verwendet werden kann, die wiederum am Ende des Segelbetriebs verwendet werden kann, um den Verbrennungsmotor (4) zu starten.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplung und mit einem Verbrennungsmotor, der in einem Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs von dem übrigen Antriebsstrang abgekoppelt werden kann. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Antriebsstrangs.
Aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 2015/161848 A1 ist ein Verfahren zum Steuern einer Kupplung eines Kraftfahrzeugs bekannt, wobei das Kraftfahrzeug einen Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, der Kupplung und einer Antriebswelle zum Antreiben des Kraftfahrzeugs umfasst und das Verfahren folgende Schritte umfasst: Erfassen einer Anforderung, einen Segelbetrieb zu beenden, wobei im Segelbetrieb das Kraftfahrzeug bei unterbrochenem Antriebsstrang rollt; Erhöhung einer Drehzahl des Verbrennungsmotors in den Bereich der Drehzahl der Antriebswelle; allmähliches Schließen der Kupplung, um den Verbrennungsmotor mit der Antriebswelle zu koppeln, wobei ein mit dem Verbrennungsmotor gekoppelter Elektromotor angesteuert wird, ein negatives Drehmoment auf den Verbrennungsmotor auszuüben, während die Kupplung geschlossen wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Fahrkomfort eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplung und mit einem Verbrennungsmotor, der in einem Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs von dem übrigen Antriebsstrang abgekoppelt werden kann, zu verbessern.
Die Aufgabe ist bei einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplung und mit einem Verbrennungsmotor, der in einem Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs von dem übrigen Antriebsstrang abgekoppelt werden kann, dadurch gelöst, dass der Antriebsstrang eine Zusatzmasse umfasst, die am Anfang des Segelbetriebs zum Speichern von Energie verwendet werden kann, die wiederum am Ende des Segelbetriebs verwendet werden kann, um den Verbrennungsmotor zu starten. Ein Segelbetrieb liegt dann vor, wenn das Kraftfahrzeug rollt, der Antriebsstrang jedoch unterbrochen ist, beispielsweise weil die Kupplung geöffnet oder im Getriebe ein Leerlauf eingelegt ist. Die Kupplung ist zwischen dem Verbrennungsmotor und einem Getriebe angeordnet. In einem unbetätigten Zustand ist die Kupplung vorzugsweise geschlossen. Durch Öffnung der Kupplung kann eine antriebsmäßige Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe unterbrochen werden. Die Zusatzmasse ist, vorzugsweise um eine Drehachse der Kupplung und/oder einer Getriebeeingangswelle, drehbar gelagert, zum Beispiel wie ein Schwungrad. Die Zusatzmasse hat eine Massenträgheit, die vorteilhaft so dimensioniert ist, dass am Ende des Segelbetriebs noch genügend Energie für einen Wiederstart beziehungsweise zur Unterstützung eines Wiederstarts des Verbrennungsmotors zur Verfügung steht. Die rotierende Zusatzmasse ist vorteilhaft so weit weg wie möglich von ihrem Drehpunkt beziehungsweise ihrer Drehachse angeordnet. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein großes Massenträgheitsmoment der Zusatzmasse erzeugt werden. Die Zusatzmasse wird am Anfang des Segelbetriebs, also während eines Eintretens in einen Segelvorgang und einem Stoppen des Verbrennungsmotors, hoch beschleunigt, um kurzfristig Energie zwischenzuspeichern. Die in der rotierenden Zusatzmasse zwischengespeicherte Energie wird mit einer gewissen Verzögerung in einem nachfolgenden Vorgang am Ende des Segelbetriebs genutzt, um einen Wiederstart des Verbrennungsmotors zumindest zu unterstützen. Das Ende des Segelbetriebs wird nach einem relativ kurzen Zeitraum, der im Sekundenbereich oder im kurzen Minutenbereich liegt, zum Beispiel durch eine Momenten-Forderung durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs erkannt. Die in der rotierenden Zusatzmasse zwischengespeicherte Energie wird zum Beispiel genutzt, um einen Starter beim Hochziehen des Verbrennungsmotors zu unterstützen und so zu einem schnelleren und den Starter nicht so sehr beanspruchenden Start oder Wiederstart des Verbrennungsmotors zu gelangen. Bei einem reinen Hochschleppen des Verbrennungsmotors durch ein Ankuppeln an den Antriebsstrang kann die in der rotierenden Zusatzmasse zwischengespeicherte Energie alternativ genutzt werden, um einen sonst entstehenden Momenten-Einbruch und das resultierende Abbremsen des Kraftfahrzeugs zu kompensieren. Durch die Zusatzmasse kann die Funktionalität des Segelns des Kraftfahrzeugs effektiver gestaltet werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse antriebsseitig vor der Kupplung angeordnet ist. Das bedeutet, dass die Zusatzmasse zwischen dem Verbrennungsmotor und der Kupplung an den Antriebsstrang angekoppelt werden kann. Besonders vorteilhaft ist die Zusatzmasse mit einem Kupplungseingang auf der Antriebsseite der Kupplung koppelbar. Die Zusatzmasse ist gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einem Schwungrad und einer Gegendruckplatte der Kupplung koppelbar.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse in die Kupplung integriert ist. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass keine weiteren Veränderungen im Antriebsstrang nötig sind.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse über eine Betätigungseinrichtung der Kupplung mit einer Antriebsseite der Kupplung koppelbar ist. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass die Zusatzmasse mit ein und derselben Betätigungseinrichtung an den Antriebsstrang angekoppelt werden kann. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel eine Betätigungseinrichtung mit einem Betätigungslager verwendet werden, die zunächst eine Hebelfeder der Kupplung und bei Bedarf danach die Zusatzmasse betätigt, das heißt einkuppelt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse radial außerhalb einer Kupplungsscheibe der Kupplung angeordnet ist. Das liefert den Vorteil, dass der radiale Abstand der Zusatzmasse von der Drehachse der Kupplung beziehungsweise der Getriebeeingangswelle relativ groß ist. Die Zusatzmasse ist gemäß einem weiteren Aspekt in axialer Richtung überlappend zu der Kupplungsscheibe und/oder einer Druckplatte der Kupplung angeordnet. Daraus ergeben sich Bauraumvorteile.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse über ein Differenzgetriebe sowohl mit einer Getriebeseite als auch, insbesondere nach einem Abkoppeln des Verbrennungsmotors, mit einer Motorseite des Antriebsstrangs verbunden ist. Das Differenzgetriebe umfasst einen Planetensatz. Der Planetensatz stellt vorteilhaft parallel zur Kupplung einen Triebstrangzweig mit der Zusatzmasse dar. Der Planetensatz ist vorteilhaft so ausgelegt, dass nur bei einem Drehzahlunterschied zwischen dem Verbrennungsmotor und einer Getriebeeingangswelle die Zusatzmasse mit der Drehzahl dieses Unterschiedes oder einem Vielfachen davon rotiert.
Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Antriebstrangs ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Zusatzmasse nach einem Abkoppeln des Verbrennungsmotors durch den Verbrennungsmotor beschleunigt wird. Im Segelbetrieb wird der Verbrennungsmotor abgeschaltet. Das Abschalten oder Ausschalten des Verbrennungsmotors während des Segelns bietet Verbrauchsvorteile. Mit der rotierenden Zusatzmasse kann der Energieverbrauch im Betrieb des Kraftfahrzeugs weiter verringert werden. Gleichzeitig kann der Fahrkomfort im Betrieb des Kraftfahrzeugs erhöht werden.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt wird, bis die Zusatzmasse im Wesentlichen die gleiche Drehzahl wie der Verbrennungsmotor hat. Dann wird die Zusatzmasse wieder abgekoppelt und der Verbrennungsmotor kann auslaufen und stehen bleiben. Das liefert den Vorteil, dass im Segelbetrieb nur die Zusatzmasse bewegt wird. Zur Lagerung der Zusatzmasse werden vorteilhaft reibungsarme Lager verwendet, um unerwünschte Reibungsverluste beim Rotieren der Zusatzmasse gering zu halten.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse am Ende des Segelbetriebs wieder mit dem Verbrennungsmotor gekoppelt wird, um einen Startvorgang des Verbrennungsmotors zumindest zu unterstützen. Dadurch kann das Wiederstarten des Verbrennungsmotors deutlich effizienter gestaltet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse durch ein Absinken einer Motordrehzahl über eine Getriebedrehzahl beschleunigt wird. Durch das vergleichsweise relativ große Massenträgheitsmoment des Kraftfahrzeugs verliert die Getriebeeingangswelle nur wenig Drehzahl, während der Verbrennungsmotor nach dem Einleiten des Segelbetriebs Drehzahl verliert. Während der Verbrennungsmotor runterläuft, wird die Zusatzmasse beschleunigt. Das Kraftfahrzeug wird dadurch, dass sich dadurch der Planetensatz des Differenzgetriebes auch an der Getriebeeingangswelle abstützt, leicht abgebremst. Das irritiert einen Fahrer des Kraftfahrzeugs eher wenig, da er ja bei einem Gaswegnehmen ein leichtes Abbremsen hinnimmt beziehungsweise erwartet. Gegebenenfalls kann das Abbremsen des Verbrennungsmotors beschleunigt werden, indem zum Beispiel die Lichtmaschine ein höheres Lastmoment generiert.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Zusatzmasse, eine Kupplung, eine Betätigungseinrichtung und/oder ein Differenzgetriebe für einen vorab beschriebenen Antriebsstrang. Die genannten Teile sind separat handelbar.
Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, das Softwaremittel zum Durchführen des vorab beschriebenen Verfahrens aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt ist vorteilhaft in dem Kraftfahrzeug einem Steuergerät zugeordnet, insbesondere einem Kupplungssteuergerät. Mit dem Kupplungssteuergerät wird die Betätigungseinrichtung in der Kupplung angesteuert.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

1 eine vereinfachte Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, der eine Zusatzmasse umfasst, die in einem Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs zum Speichern von Energie verwendet werden kann; die
2 bis 4 ein Funktionsbeispiel einer Kupplung mit einer in die Kupplung integrierten Zusatzmasse in drei verschiedenen Betriebszuständen; und
5 ein ähnliches Ausführungsbeispiel wie in 1, bei welchem die Zusatzmasse über ein Differenzgetriebe sowohl mit einer Getriebeseite als auch mit einer Motorseite des Antriebsstrangs verbunden ist.

In den 1 und 5 sind zwei Ausführungsbeispiele eines Antriebsstrangs 1; 51 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden zunächst die Gemeinsamkeiten der beiden Ausführungsbeispiele beschrieben. Im Anschluss daran werden die Unterschiede zwischen dem Antriebsstrang 1 und dem Antriebsstrang 51 erläutert.
Der Antriebsstrang 1; 51 umfasst als Antrieb einen Verbrennungsmotor 4. Durch ein Kreissymbol 5, das zwei konzentrische Kreise umfasst, ist ein Generator angedeutet, der auch als Lichtmaschine bezeichnet wird. Durch ein weiteres Kreissymbol 6, das ebenfalls zwei Kreise umfasst, ist ein Anlasser beziehungsweise ein Elektromotor, der als Starter verwendet werden kann, angedeutet.
Der Antriebsstrang 1; 51 umfasst des Weiteren ein Getriebe 9. Eine Kupplung 8 ist zwischen dem Verbrennungsmotor 4 und dem Getriebe 9 angeordnet. Eine Fahrzeugmasse des Kraftfahrzeugs ist durch ein Symbol 10 angedeutet.
Bei dem Antriebsstrang 1; 51 handelt es sich zum Beispiel um einen klassischen Handschalter-Triebstrang, der mit einem Clutch by Wire-System oder einem elektronischen Kupplungs-Management teilautomatisiert ist. Der Antriebsstrang 1; 51 kann auch ein vollautomatisiertes Einfach- oder Doppel-Kupplungssystem umfassen.
Kraftfahrzeuge mit einem derartigen automatisierten oder teil-automatisierten Antriebsstrang 1; 51 können in einem Segelbetrieb betrieben werden, der auch als Freewheel-Betrieb bezeichnet wird. Beim Segeln wird der Verbrennungsmotor 4 in Schubphasen vom Rest-Triebstrang, also dem Getriebe 9 und der Fahrzeugmasse 10, abgekoppelt. Dadurch kann das Kraftfahrzeug länger gleiten ohne einen unerwünschten bremsenden Einfluss des Verbrennungsmotors 4. Der Verbrennungsmotor 4 wird beim Segeln vorteilhaft ganz ausgeschaltet.
Sobald eine Momentanforderung von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs kommt, muss der im Segelbetrieb ausgeschaltete Verbrennungsmotor 4 wieder gestartet werden, damit er in Folge ein Moment erzeugen und das Fahrzeug beschleunigen kann. Das Segeln wird durch eine Wieder-Ankopplung des Verbrennungsmotors 4 an den Triebstrang beendet.
Das Starten des Verbrennungsmotors 4 kann über einen klassischen elektrischen Starter erfolgen. Eine weitere Möglichkeit, den Verbrennungsmotor 4 zu starten, besteht im Schließen der Kupplung und der damit einhergehenden MomentenÜbertragung.
So kann der Verbrennungsmotor 4 auf eine Startdrehzahl hochgeschleppt werden, bei der er wieder selbst zündet und ein Moment erzeugen kann. Hierbei kann das Abbremsen des Gesamttriebstrangs durch das Moment, das für das Hochschleppen des Verbrennungsmotors 4 nötig ist, als nachteilig angesehen werden. Die Auswirkung dieses Moments fällt umso geringer aus desto größer die relative Trägheit des Resttriebstrangs ist.
Der Antriebsstrang 1; 51 umfasst eine Zusatzmasse 12; 42. Die Zusatzmasse 12; 42 stellt eine Zusatz-Massenträgheit dar, mit der während des Eintretens in den Segelbetrieb beim Stoppen oder Ausschalten des Verbrennungsmotors 4 kurzfristig Energie zwischengespeichert werden kann. Mit der zwischengespeicherten Energie kann mit einer gewissen Verzögerung beim Austritt aus dem Segelbetrieb der Verbrennungsmotor 4 wieder gestartet werden oder beim Wiederstart unterstützt werden.
Mit der Zusatzmasse 12, die auch als zusätzliche Masse bezeichnet wird, kann der Starter vorteilhaft beim Hochziehen des Verbrennungsmotors 4 unterstützt werden, um so zu einem schnelleren und den Starter 6 nicht so beanspruchenden Wiederstart zu gelangen. Bei einem reinen Hochschleppen des Verbrennungsmotors 4 durch ein Ankuppeln an den Triebstrang kann ein unerwünschter Momenten-Einbruch und das resultierende Abbremsen des Kraftfahrzeugs mit der in der Zusatzmasse 12 zwischengespeicherten Energie kompensiert werden.
Bei dem in 1 dargestellten Antriebsstrang 1 kann die zusätzliche Masse 12 zwischen dem Verbrennungsmotor 4 und der Kupplung 8 angekoppelt werden. Die Ankopplung der zusätzlichen Masse 12 beziehungsweise der Zusatz-Massenträgheit 12 kann folgendermaßen angesteuert werden.
Wenn das Kraftfahrzeug mit dem Antriebsstrang 1 fährt und in den Schubbetrieb übergeht, wird der Vorgang des Segelns initiiert. Die Kupplung 8 wird geöffnet. Der Verbrennungsmotor 4 und der restliche Triebstrang mit dem Kraftfahrzeug werden getrennt. Die zusätzliche Masse 12 rotiert bisher nicht.
Nun kann durch Kopplung der zusätzlichen Masse oder Zusatz-Massenträgheit 12 an den Verbrennungsmotor 4 diese mit den letzten Zündungen des Verbrennungsmotors 4 beziehungsweise bei dessen Auslaufen hoch beschleunigt werden, wobei letztendlich beide Massenträgheiten eine gemeinsame Drehzahl erreichen. Kurz danach wird die Zusatz-Massenträgheit oder zusätzliche Masse 12 wieder abgekoppelt. Die zusätzliche Masse 12 kann dann, abgesehen von einer unvermeidbaren Reibung in einer entsprechenden Lagerung, frei weiter rotieren. Der Verbrennungsmotor 4 kann im Segelbetrieb auslaufen und stehen bleiben.
Durch eine Momentenanforderung seitens eines Fahrers des Kraftfahrzeugs wird der Segelaustritt initiiert. Der Verbrennungsmotor 4 muss wieder gestartet werden und dafür auf eine Mindestdrehzahl für die ersten Zündungen beschleunigt werden. Dazu kann die noch frei rotierende Zusatz-Massenträgheit 12 wieder an den Verbrennungsmotor 4 angekoppelt werden. Mit der rotierenden zusätzlichen Masse 12 kann der Verbrennungsmotor 4 kurzzeitig hochgeschleppt werden, um den Starter oder Anlasser 6 zu unterstützen. Gegebenenfalls kann beim Wiederstarten des Verbrennungsmotors 4 ganz auf den Starter oder Anlasser 6 verzichtet werden.
In den 2 bis 4 ist skizzenhaft eine konstruktive Umsetzung der Kupplung 8 in dem Antriebsstrang 1 in verschiedenen Betriebszuständen dargestellt. Durch ein Symbol 24 ist der Verbrennungsmotor (4 in 1) angedeutet. Eine Getriebeeingangswelle 27 ist um eine Drehachse drehbar. Die Getriebeeingangswelle 27 gehört zu dem Getriebe (9 in 1).
Eine Kupplung 28, die der Kupplung 8 in 1 entspricht, umfasst eine Kupplungsscheibe 29, ein Schwungrad 30, das auch als Gegendruckplatte bezeichnet wird, und eine Druckplatte 31. Das Schwungrad 30 ist durch ein Kupplungslager 33 relativ zu der Getriebeeingangswelle 27 drehbar.
Die Kupplung 28 wird durch eine Betätigungseinrichtung 35 mit einem Betätigungslager 34 betätigt. Die Betätigungseinrichtung 35 umfasst ein Betätigungselement 36, das als Hebelfeder ausgeführt ist. Im unbetätigten Zustand ist die Kupplung 28 geschlossen. Durch das Betätigungselement 36 kann die Kupplung 28 geöffnet werden.
Die Betätigungseinrichtung 35 umfasst ein weiteres Betätigungselement 38, durch welche eine zusätzliche Masse 42 mit dem Schwungrad 30 beziehungsweise der Gegendruckplatte der Kupplung 28 gekoppelt werden kann. Die zusätzliche Masse 42 ist, wie durch ein Kreissymbol 43 angedeutet ist, das ein Lager darstellt, relativ zu dem Schwungrad 30 der Kupplung 28 drehbar. Die zusätzliche Masse 42 ist in einer Ausnehmung 46 des Schwungrads 30 aufgenommen. Die Ausnehmung 46 wird in axialer Richtung von zwei Kreisringkörpern 48, 49 begrenzt, die einstückig mit dem Schwungrad 30 verbunden sind. Das Betätigungselement 38 wirkt mit einem Kopplungselement 44 zusammen, über das die zusätzliche Masse 42 mit dem Schwungrad 30 gekoppelt werden kann.
In 2 ist die Kupplung 28 geschlossen. Das Kraftfahrzeug fährt mit dem Verbrennungsmotor 24. Die zusätzliche Masse oder Massenträgheit 42 ist nicht angekoppelt, das heißt steht. Am Anfang eines Segelbetriebs geht das Kraftfahrzeug von Zug auf Schub. Von 2 zu 3 wird die Kupplung 28 geöffnet. Die Zusatz-Massenträgheit 42 ist nicht angekoppelt, das heißt steht immer noch. Das Kraftfahrzeug segelt. Der Verbrennungsmotor 24 soll ausgeschaltet werden.
Von 3 nach 4 ist die Kupplung 28 weiterhin offen. Die Zusatz-Massenträgheit 42 wird angekoppelt und hoch beschleunigt. Das Kraftfahrzeug segelt weiterhin. Der Verbrennungsmotor 24 läuft aus. Von Stellung 4 in 4 zu Stellung 3 in 3 bleibt die Kupplung 28 weiter offen. Die Zusatz-Massenträgheit 42 wird abgekoppelt und rotiert frei weiter. Das Kraftfahrzeug befindet sich im Betrieb des freien Segelns. Der Verbrennungsmotor 24 ist ausgeschaltet. In der in 3 dargestellten Stellung bleibt die Kupplung 28 weiter offen. Die Zusatz-Massenträgheit 42 ist abgekoppelt und rotiert frei weiter.
Wenn von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs durch eine Momenten-Forderung der Segel-Austritt initiiert wird, soll der Verbrennungsmotor 24 wieder gestartet werden. Bei einem Wechsel von dem in 3 dargestellten Zustand in den in 4 dargestellten Zustand bleibt die Kupplung 28 noch offen. Die Zusatz-Massenträgheit 42 wird wieder angekoppelt und beschleunigt den Verbrennungsmotor 24. Der Verbrennungsmotor 24 zündet wieder beziehungsweise wird noch etwas vom Resttriebstrang und der Fahrzeugmasse hochgeschleppt.
Bei einem Wechsel von der in 4 dargestellten Stellung über die in 3 dargestellte Stellung in die in 2 dargestellte Stellung wird der Verbrennungsmotor 24 an den Resttriebstrang mit dem Fahrzeug angekoppelt. Der Verbrennungsmotor 24 wird gestartet, bringt Moment und beschleunigt das Kraftfahrzeug. In der in 2 dargestellten Stellung ist die Kupplung 28 geschlossen und überträgt das Moment des Verbrennungsmotors 24. Die Zusatz-Massenträgheit 42 ist nicht angekoppelt, das heißt steht.
Bei dem in 5 dargestellten Antriebsstrang 51 erfolgt die Anbindung der zusätzlichen Masse oder Zusatz-Massenträgheit 12 über ein Differenzgetriebe 56 mit einem Planetensatz 55. Der Planetensatz 55 stellt parallel zur Kupplung 8 einen weiteren Triebstrangzweig mit der zusätzlichen Masse oder Zusatz-Massenträgheit 12 dar.
Der Planetensatz 55 ist so ausgelegt, dass nur bei einem Drehzahlunterschied zwischen dem Verbrennungsmotor 4 und der Getriebeeingangswelle die Zusatz-Massenträgheit 12 mit der Drehzahl dieses Unterschiedes oder einem Vielfachen davon rotiert.
Die für die Planetengetriebe allgemein gültige Willis-Gleichung besagt n₁ minus i_o mal n₁ minus (1 minus i_o) mal n₂ gleich 0.
Wenn für die Standübersetzung i_o gleich minus 1 gewählt wird, ergibt sich n₁ plus n₂ gleich 2 mal n_s.
Wenn man nun für n₁ die Motordrehzahl (n_Engine) setzt, sowie durch ein weiteres Übersetzungsgetriebe mit minus 1 an n₂ die negative Getriebeeingangswellendrehzahl (n_Inputshaft) und n_s als Drehzahl an der Zusatz-Massenträgheit (n_z) sieht, ergibt sich n_z gleich n_Engine minus n_Inputshaft.
Sobald also Schlupf zwischen Verbrennungsmotor 4 und Getriebeeingangswelle beziehungsweise Resttriebstrang besteht, wird die Zusatz-Massenträgheit 12 beschleunigt. Dabei stützt sich der Planetensatz 55 an dem Verbrennungsmotor 4 und dem Rest-Triebstrang mit Fahrzeug ab. Dabei ergeben sich folgende Phasen: Wenn das Kraftfahrzeug mit dem Verbrennungsmotor 4 fährt, ist die Differenz zwischen der Motordrehzahl und der Getriebeeingangswellendrehzahl gleich null. Die Zusatz-Massenträgheit 12 steht.
Wenn das Kraftfahrzeug vom Zugbetrieb in den Schubbetrieb wechselt, wie bei einem Segelbetrieb-Eintritt, läuft der Verbrennungsmotor 4 aus. Die Kupplung 8 wird geöffnet. Der Verbrennungsmotor 4 verliert Drehzahl. Durch das vergleichsweise große Massenträgheitsmoment des Fahrzeugs verliert die Getriebeeingangswelle nur wenig Drehzahl. Während der Verbrennungsmotor 4 runterläuft, wird die Zusatz-Massenträgheit 12 beschleunigt.
Das Fahrzeug wird dadurch, dass sich der Planetensatz 55 auch an der Getriebeeingangswelle abstützt, leicht abgebremst. Das irritiert hier den Fahrer weniger, das er ja bei einem Gaswegnehmen ein leichtes Abbremsen hinnimmt beziehungsweise erwartet. Gegebenenfalls kann das Abbremsen des Verbrennungsmotors 4 beschleunigt werden, indem die Lichtmaschine 5 ein höheres Lastmoment generiert.
Im freien Segelbetrieb ist der Verbrennungsmotor 4 ausgeschaltet. Gegebenenfalls kann der Verbrennungsmotor 4 durch eine weitere Reibeinrichtung oder ein weiteres Lastmoment an der Lichtmaschine 5 auf einer Drehzahl von null gehalten werden. Die Zusatz-Massenträgheit 12 läuft mit der Differenz, in diesem Fall der Getriebeeingangswellendrehzahl, oder einem Vielfachen davon weiter mit.
Bei einem durch den Fahrer initiierten Segel-Austritt, zum Beispiel bei einer Momentenanforderung durch den Fahrer, wird der Verbrennungsmotor 4 wieder gestartet. Der Verbrennungsmotor 4 wird wieder freigegeben und mit Hilfe des Starters oder Anlassers 6 und dem frei werdenden Moment der Zusatz-Massenträgheit 12 wieder hochgezogen.
Sobald der Verbrennungsmotor 4 wieder läuft, bringt er Moment und beschleunigt das Kraftfahrzeug. Dann ist die Kupplung 8 geschlossen. Der Schlupf ist null und die Drehzahl der Zusatz-Massenträgheit 12 ist ebenfalls null.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
4: Verbrennungsmotor
5: Generator
6: Anlasser
8: Kupplung
9: Getriebe
10: Fahrzeugmasse
12: zusätzliche Masse
24: Verbrennungsmotor
27: Getriebeeingangswelle
28: Kupplung
29: Kupplungsscheibe
30: Schwungrad
31: Druckplatte
33: Kupplungslager
34: Betätigungslager
35: Betätigungseinrichtung
36: Betätigungselement
38: Betätigungselement
42: zusätzliche Masse
43: Lager
44: Kopplungselement
46: Ausnehmung
48: Kreisringkörper
49: Kreisringkörper
51: Antriebsstrang
55: Planetensatz
56: Differenzgetriebe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2015/161848 A1 [0002]

Claims

Antriebsstrang (1;51) eines Kraftfahrzeugs, mit einer Kupplung (8;28) und mit einem Verbrennungsmotor (4;24), der in einem Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs von dem übrigen Antriebsstrang (1;51) abgekoppelt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (1;51) eine Zusatzmasse (12;42) umfasst, die am Anfang des Segelbetriebs zum Speichern von Energie verwendet werden kann, die wiederum am Ende des Segelbetriebs verwendet werden kann, um den Verbrennungsmotor (4;24) zu starten.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (12;42) antriebsseitig vor der Kupplung (8;28) angeordnet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (12;42) in die Kupplung (8;28) integriert ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (12;42) über eine Betätigungseinrichtung (35) der Kupplung (8;28) mit einer Antriebsseite der Kupplung (8;28) koppelbar ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (12;42) radial außerhalb einer Kupplungsscheibe (29) der Kupplung (8;28) angeordnet ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (12;42) über ein Differenzgetriebe (56) sowohl mit einer Getriebeseite als auch, insbesondere nach einem Abkoppeln des Verbrennungsmotors (4;24), mit einer Motorseite des Antriebsstrangs (1;51) verbunden ist.
Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (1;51) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (12;42) nach einem Abkoppeln des Verbrennungsmotors (4;24) durch den Verbrennungsmotor (4;24) beschleunigt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (12;42) mit dem Verbrennungsmotor (4;24) gekoppelt wird, bis die Zusatzmasse (12;42) im Wesentlichen die gleiche Drehzahl wie der Verbrennungsmotor (4;24) hat.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (12;42) am Ende des Segelbetriebs wieder mit dem Verbrennungsmotor (4;24) gekoppelt wird, um einen Startvorgang des Verbrennungsmotors (4;24) zumindest zu unterstützen.
Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (1;51) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzmasse (12;42) durch ein Absinken einer Motordrehzahl über eine Getriebedrehzahl beschleunigt wird.