DE102016209854A1

DE102016209854A1 - Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016209854A1
Application number: DE102016209854.3A
Authority: DE
Inventors: Johann Kirchhoffer
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2016-06-06
Publication date: 2017-12-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Zahnrad-Schaltgetriebe (3), einer zwischen der Antriebseinheit (1) und dem schaltbaren Getriebe (3) angeordneten Kupplungseinrichtung (2) sowie einem in Antriebsrichtung der Eingangswelle sperrenden Freilauf (9). Der Antriebsstrang soll so gestaltet sein, dass über den Freilauf (9) eine Segelfunktion möglich ist, aber jederzeit die Antriebseinheit (1) zugeschaltet werden kann, um eine Motorbremsung zu ermöglichen. Dies wird dadurch erreicht, dass der Freilauf (9) hinter der Kupplungseinrichtung (2) und vor dem Getriebeeingang angeordnet ist und dass der Freilauf (9) mit einer elektronisch kuppelbaren Überbrückung (13) ausgestattet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Zahnrad-Schaltgetriebe, einer zwischen der Antriebseinheit und dem schaltbaren Getriebe angeordneten Kupplungseinrichtung sowie einem in Antriebsrichtung der Eingangswelle sperrenden Freilauf.
Bei einem bekannten Antriebsstrang der genannten Art ( DE 10 2013 219 946 A1 ) ist die Kupplungseinrichtung mit einer einen Freilauf beinhaltenden Kupplungsscheibe zu versehen. Aufgrund dieser konstruktiven Merkmale wird das Kraftfahrzeug nicht durch das Schleppmoment des Motors verzögert und erreicht dadurch einen größeren Ausrollweg als Fahrzeuge ohne eine solche Segelfunktion. Diese Konstruktion weist allerdings den Nachteil auf, dass auf eine Motorbremsung, die häufig gewünscht und auch erforderlich ist, verzichtet werden muss.
Bei einem anderen bekannten Antriebsstrang ( DE 38 23 820 A1 ) ist in die Eingangswelle des Schaltgetriebes eine schalt- und regelbare Kupplung eingebaut, die bei den Getriebeschaltvorgängen gesteuert auskuppelbar ist und die in ihrem Übertragungsdrehmoment in Abhängigkeit von der Abtriebsdrehzahl des Schaltgetriebes regelbar ist. Die schalt- und regelbare Kupplung wird dabei von einem in Antriebsrichtung der Eingangswelle sperrenden Freilauf überbrückt.
Bei dieser bekannten Konstruktion wird die eigentliche Anfahrkupplung gleichzeitig als Überbrückungskupplung für den Freilauf verwendet. Ein solches Konstruktionsprinzip ist für die Praxis nicht geeignet, denn wenn bei einer manuellen Schaltung die Kupplung geöffnet wird, wird das Antriebssystem überrollt und der Fahrer muss gegen einen drehenden Freilauf synchronisieren. Bei einem von Hand schaltbaren Getriebe funktioniert dies überhaupt nicht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem zwar über einen Freilauf eine Segelfunktion möglich ist, jedoch jederzeit die Antriebseinheit zugeschaltet werden kann, um für das Kraftfahrzeug eine Motorbremsung zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Freilauf hinter der Kupplungseinrichtung und vor dem Getriebeeingang angeordnet ist und dass der Freilauf mit einer elektronisch kuppelbaren Überbrückung ausgestattet ist.
Mit dem Überbrückungssystem verbindet man den Innenring des Freilaufs mit seinem Außenring und eliminiert somit die Freilauffunktion. Das Zuschalten des Überbrückungssystems kann dabei elektrohydraulisch oder elektromechanisch erfolgen.
Als Kupplungseinrichtung kann üblicherweise eine vom Fahrer manuell betätigbare Schaltkupplung vorgesehen sein.
Alternativ ist es jedoch auch möglich, als Kupplungseinrichtung eine automatisch betätigbare Schaltkupplung vorzusehen. Das erfindungsgemäße System funktioniert bei beiden Varianten sehr zuverlässig.
Im Betrieb kann die elektronisch kuppelbare Überbrückung während der Schaltung lösbar sein. Nach Beendigung des Kupplungsvorgangs kann dann die elektronisch kuppelbare Überbrückung dann wieder eingeschaltet werden.
Eine besonders vorteilhafte Abstimmung zwischen der Kupplungseinrichtung und der elektronisch kuppelbaren Überbrückung besteht darin, dass beide Systeme synchron schaltbar sind.
In jedem Falle kann die elektronisch kuppelbare Überbrückung in allen Fahrsituationen, die eine Motorbremsung erfordern oder in denen vom Fahrer eine Motorbremsung gewünscht wird, eingeschaltet werden.
Zum Einschalten der elektronisch kuppelbaren Überbrückung kann beispielsweise ein manuell betätigbarer Ein-/Aus-Schalter vorgesehen sein.
Dieser Ein-/Aus-Schalter ist vorzugsweise im Umgebungsbereich des Fahrers angeordnet, und zwar beispielsweise am Lenkrad, wo der Schalter bequem und schnell für den Fahrer zugänglich ist.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielhaft veranschaulicht und im Nachstehenden im Einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
1: einen Systemüberblick über den in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eingebauten Freilauf,
1a: den Freilauf in vergrößerter Darstellung
2: die Antriebseinheit im Freilauf,
3: die Antriebseinheit im Lastzustand,
4: die Antriebseinheit im Lastzustand mit Motorbremsung,
5: die Antriebseinheit beim Gang-einlegen,
6: die Antriebseinheit nach dem Einlegen des Ganges.
In den Figuren der Zeichnung ist ein schematischer Überblick über den erfindungsgemäßen Antriebsstrang dargestellt. Die ausgezogenen Linien zeigen dabei in dem jeweiligen Betriebszustand den aktiven Bereich des Antriebsstrangs, während die gestrichelten Linien den inaktiven Zustand der jeweiligen Antriebselemente veranschaulichen sollen.
Gemäß 1 der Zeichnung ist eine Antriebseinheit 1 vorgesehen, die als Verbrennungsmotor oder auch als Elektromotor ausgebildet sein kann. Auch eine Kombination aus beiden ist möglich.
Von der Antriebseinheit 1 gelangt der Kraftfluss zu einer Kupplungseinheit 2, über die der Kraftfluss über eine Getriebeeingangswelle 6 zu einem Schaltgetriebe 3 gelangt.
Eine Getriebeausgangswelle 7 verbindet das Schaltgetriebe 3 mit einem Differentialgetriebe 4, welches über Seitenwellen 5 mit den Antriebsräder 4.1 verbunden ist.
Zwischen der Kupplungseinheit 2 und dem Schaltgetriebe 3 ist ein Freilauf 9 angeordnet.
Der Freilauf 9 ist in 1a in vergrößerter Darstellung gezeigt. Wie aus dieser Figur zu ersehen ist, handelt es sich beispielsweise um einen Klemmrollen-Freilauf mit einem Klemmsystem 12, welches aus federbelasteten Klemmrollen 18 besteht, die zwischen einem Innenring 10 und einem Außenring 11 geführt sind.
Der Freilauf 9 ist mit einer elektronisch kuppelbaren Überbrückung 13 versehen. Diese ist mit der Ausgangswelle 8 der Kupplungseinheit 2 verbunden und kann wahlweise die Ausgangswelle 8 der Kupplungseinheit 2 unmittelbar mit der Eingangswelle 6 des Schaltgetriebes 3 verbinden.
Der Freilauf 9 blockiert in Motordrehrichtung und überrollt in entgegengesetzter Motordrehrichtung.
In 2 ist die gleiche Antriebseinheit wie in 1 dargestellt.
In dem Schaltgetriebe sind rein schematisch drei Radsätze dargestellt, wobei die Radsätze 14 und 15 wahlweise mittels einer Koppelvorrichtung 16 schaltbar sind. Der dritte Radsatz 17 verbindet die Zwischenwelle 19 mit der Getriebeausgangswelle 7.
In diesem in 2 dargestellten Betriebszustand befindet sich die Antriebseinheit ohne Last im Freilauf, d.h., auf die Räder 4.1 wird kein Schub übertragen.
Die Drehzahl des Außenrings 11 fällt dabei auf die Motordrehzahl ab, während die Drehzahl des Innenrings 10 beliebig größer werden kann.
In 3 ist wieder der gleiche Antriebsstrang wie in 2 dargestellt, jedoch im vorliegenden Fall im Lastzustand. Dabei ist die elektronisch kuppelbare Überbrückung 13 offen und der Freilauf blockiert in Antriebsrichtung.
In 4 ist die Antriebseinheit 1 im Lastzustand dargestellt. Dabei ist die elektronisch kuppelbare Überbrückung 13 geschaltet, sodass eine Motorbremsung wirksam werden kann.
In den 5 und 6 ist das Verhalten des Antriebsstrangs beim Einlegen eines Ganges (5) und nach dem Einlegen des Ganges (6) veranschaulicht.
Wie in 5 dargestellt sind beim Einlegen eines Ganges die Kupplungseinheit 2 und die elektronisch kuppelbare Überbrückung 13 nicht geschaltet. Die Antriebseinheit 1 ist somit neutral. In diesem Betriebszustand wird in dem Schaltgetriebe mittels der Koppelvorrichtung 16 von dem Radsatz 14 auf den Radsatz 15 geschaltet.
Nach Beendigung des Schaltvorgangs ergibt sich der Betriebszustand gemäß 6, wobei die Antriebseinheit 1 wieder über die Kupplungseinheit 2 und die elektronisch kuppelbare Überbrückung 13 zugeschaltet ist.
Das Zuschalten kann durch synchrone Betätigung der Kupplungseinheit 2 und der elektronisch kuppelbare Überbrückung 13 erfolgen. Alternativ kann aber auch zuerst die Kupplungseinheit 2 und dann die elektronisch kuppelbare Überbrückung 13 oder zuerst die elektronisch kuppelbare Überbrückung 13 und dann die Kupplungseinheit 2 geschaltet werden.
Die elektronisch kuppelbare Überbrückung 13 kann in allen Fahrsituationen, die eine Motorbremsung erfordern oder in denen vom Fahrer eine Motorbremsung gewünscht wird, eingeschaltet werden, sodass bei eingeschalteter Kupplungseinheit 2 gezielt eine starre Verbindung von der Antriebseinheit 1 auf die Antriebsräder 4.1 erzeugt wird.
Das Einschalten der elektronisch kuppelbaren Überbrückung 13 kann manuell durch den Fahrer mittels eines Ein-/Aus-Schalters erfolgen. Um diesen Ein-/Aus-Schalter bequem und zuverlässig handhaben zu können, ist dieser vorzugsweise am Lenkrad, zumindest aber im unmittelbaren Umgebungsbereich des Fahrers angeordnet.
Bezugszeichenliste

1: Antriebseinheit
2: Kupplungseinheit
3: Schaltgetriebe
4: Differentialgetriebe
4.1: Antriebsräder
5: Seitenwellen
6: Getriebeeingangswelle
7: Getriebeausgangswelle
8: Ausgangswelle der Kupplungseinheit 2
9: Freilauf
10: Innenring des Freilaufs 9
11: Außenring des Freilaufs 9
12: Klemmsystem des Freilaufs 9
13: elektronisch kuppelbare Überbrückung des Freilaufs 9
14: erster Getrieberadsatz
15: zweiter Getrieberadsatz
16: Koppelvorrichtung für die Radsätze 14 und 15
17: dritter Getrieberadsatz
18: Klemmrollen des Freilaufs 9
19: Zwischenwelle des Schaltgetriebes 3

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013219946 A1 [0002]
DE 3823820 A1 [0003]

Claims

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einem Zahnrad-Schaltgetriebe (3), einer zwischen der Antriebseinheit (1) und dem schaltbaren Getriebe (3) angeordneten Kupplungseinrichtung (2) sowie einem in Antriebsrichtung der Eingangswelle sperrenden Freilauf (9), dadurch gekennzeichnet, – dass der Freilauf (9) hinter der Kupplungseinrichtung (2) und vor dem Getriebeeingang angeordnet ist und – dass der Freilauf (9) mit einer elektronisch kuppelbaren Überbrückung (13) ausgestattet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungseinrichtung (2) eine vom Fahrer manuell betätigbare Schaltkupplung vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kupplungseinrichtung (2) eine automatisch betätigbare Schaltkupplung vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch kuppelbare Überbrückung (13) während der Schaltung lösbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch kuppelbare Überbrückung (13) nach Beendigung des Kupplungsvorgangs einschaltbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (2) und die elektronisch kuppelbare Überbrückung (13) synchron schaltbar sind.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronisch kuppelbare Überbrückung (13) in allen Fahrsituationen, die eine Motorbremsung erfordern oder in denen vom Fahrer eine Motorbremsung gewünscht wird, einschaltbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einschalten der elektronisch kuppelbaren Überbrückung (13) ein manuell betätigbarer Ein-/Aus-Schalter vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der manuell betätigbare Ein-/Aus-Schalter im Umgebungsbereich des Fahrers angeordnet ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ein-/Aus-Schalter am Lenkrad angeordnet ist.