DE102017207554A1 - Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs und Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs mit einem solchen Verfahren - Google Patents

Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs und Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs mit einem solchen Verfahren Download PDF

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Abstract

Kraftfahrzeugantriebsstrangbetriebsverfahren für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschinen, einem Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer Vielzahl von schaltbaren Übersetzungsverhältnissen und mit einer selektiv schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung (1a, 1b), mit welchem ein Achsgetriebedrehzahlverhältnis, also das Drehzahlverhältnis zwischen einer Achsgetriebeeingangswelle (2) und einer Raddrehzahl eines antreibbaren Rades (3) des Kraftfahrzeugs, veränderbar ist, mit den Schritten: Erfassen einer Fahrpedalstellung und Erkennen einer Beschleunigungsanforderung, dadurch gekennzeichnet, dass bei diesem Verfahren die Beschleunigungsanforderung mit einem Schwellenwert verglichen wird und dass beim Erreichen oder Überschreiten dieses Schwellenwerts die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung (1a, 1b), bezogen auf das Achsgetriebedrehzahlverhältnis, aus einem Stationärfahrzustand in einen Beschleunigungszustand umgeschaltet wird, so dass im Beschleunigungszustand das Achsgetriebedrehzahlverhältnis größer ist als im Stationärfahrzustand.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruchs, sowie die Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs mit einem solchen Verfahren. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs sind allgemein bekannt, auch ein schaltbares Achsgetriebe, also ein Achsgetriebe mit selektiv veränderbarer Übersetzung, ist als solches bekannt, die DE 10 2010 062 381 A1 und die DE 10 2012 010 171 A1 schlagen jeweils ein derartige schaltbares Achsgetriebe vor.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine als Antriebsquelle beschrieben, dies ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung zu verstehen.
  • Eine allgemeine Entwicklung im Automobilbau ist es, anstelle eines sogenannten Saugmotors eine, bezogen auf den Hubraum, kleinere aufgeladene Brennkraftmaschinen einzusetzen, sogenanntes „Downsizing“. Dabei ist es ein Ziel des Downsizings, die Abgasemissionen zu reduzieren. Um bei verkleinertem Hubraum der Brennkraftmaschine die gleiche Antriebsleistung bereitstellen zu können, kommen beim Downsizing aufgeladenen Brennkraftmaschinen zum Einsatz, dabei wird mittels eines Gebläses, sogenannter Lader, mehr Brennstoffluftgemisch in die Brennkraftmaschine eingebracht, als ein Saugmotor unter atmosphärischen Bedingungen ansaugen würde.
  • Durch die Aufladung der Brennkraftmaschine ist die Bereitstellung des Drehmoments, im Vergleich zu den erwähnten Saugmotoren ohne Aufladung, verzögert, insbesondere bei der Beschleunigung aus niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine kann die Verzögerung für den Fahrzeugführer spürbar sein und wird im allgemeinen als störend empfunden.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, diese Verzögerung durch:
    • • Einsatz mindestens eines kleinen Turboladers,
    • • Einsatz motorisch antreibbarer Lader sowie durch eine
    • • Anpassung der Auslegung der Getriebeübersetzungen hin zu einem höheren Drehzahlniveau der Brennkraftmaschine
    zu bekämpfen.
  • Es ist ein Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Antriebssystems anzugeben, welches ein komfortables Ansprechverhalten bei instationärem Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht, sowie die Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs mit einem solchen Verfahren anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem ersten Patentanspruch sowie durch einen mit diesem Verfahren betriebenen Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Patentanspruch 2 gelöst. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter einer Brennkraftmaschine eine thermische Kraftmaschine mit innerer Verbrennung zu verstehen. Vorzugsweise ist die Brennkraftmaschine als eine thermische Kraftmaschine in Hubkolbenbauweise ausgebildet, welche nach dem Diesel- oder nach dem Otto-Prinzip betreibbar ist. Weiter ist diese Brennkraftmaschine zum Bereitstellen einer Antriebsleistung zum Überwinden von Fahrwiderständen (Beschleunigungswiderstand, Rollwiderstand, Luftwiderstand, Steigungswiderstand usw.) eingerichtet.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter einem Geschwindigkeitswechselgetriebe eine Getriebeeinrichtung zum Übertragen der, von der Brennkraftmaschine bereitgestellten, Antriebsleistung in Richtung zu einem antreibbaren Rad zu verstehen. Weiter weist das Geschwindigkeitswechselgetriebe eine Vielzahl von schaltbaren Übersetzungsverhältnissen, sogenannten Gängen, auf. Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Bauformen für derartige Geschwindigkeitswechselgetriebe bekannt.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter einem antreibbaren Rad des Kraftfahrzeugs ein Rad zu verstehen, welches zur Übertragung von Antriebsleistung, welche von der Brennkraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs bereitstellbar ist, auf eine Fahrbahnoberfläche eingerichtet ist. Vorzugsweise weist der Kraftfahrzeugantriebsstrang eine Vielzahl solcher antreibbarer Räder auf, vorzugsweise 2 oder bevorzugt 4. Insbesondere sind 2 antreibbare Räder einer antreibbaren Kraftfahrzeugachse zugeordnet. Insbesondere in einem Fall, in welchem das antreibbare Rad Antriebsleistung schlupffrei auf die Fahrbahnoberfläche überträgt, rotiert dieses mit einer Raddrehzahl.
  • Im Allgemeinen ist unter einer Achsgetriebeeinrichtung, vorzugsweise unter einer Achsgetriebeeinrichtung mit einem Differentialgetriebe, insbesondere eine Getriebeeinrichtung zu verstehen, welche bei einem Heckantrieb, bezogen auf die Leistungsübertragung von der Brennkraftmaschine zu dem antreibbaren Rädern, vorzugsweise zwischen einer Gelenkwelle und Abtriebswellen verortet ist. Eine jede dieser Abtriebswelle ist vorzugsweise mit einem solchen antreibbaren Rad drehfest verbunden und das Differentialgetriebe ist vorzugsweise zum Ausgleich von Differenzdrehzahlen zwischen diesen antreibbaren Rädern, wie diese insbesondere bei der Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs auftreten können, eingerichtet.
  • Bei einem Frontantrieb ist die Achsgetriebeeinrichtung vorzugsweise hauptgetriebenah angeordnet, vorzugsweise ist eine Leistungsübertragung von der Brennkraftmaschine über das Geschwindigkeitswechselgetriebe, sogenanntes Hauptgetriebe, auf die Achsgetriebeeinrichtung ohne Gelenkwelle ermöglicht.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter einer solchen selektiv schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung eine Getriebeeinrichtung zu verstehen, welche in diesem Kraftfahrzeugantriebsstrang angeordnet ist und zur Übertragung von Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine in Richtung zu wenigstens einem antreibbaren Rad eingerichtet ist. Weiter weist die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung wenigstens 2 Übersetzungsverhältnisse auf, welche selektiv schaltbar sind und vorzugsweise weist das schaltbare Achsgetriebe ein kontinuierlich veränderbares Übersetzungsverhältnis auf. Vorzugsweise weist das Achsgetriebe genau 2 selektiv schaltbare Übersetzungsverhältnisse auf. Insbesondere durch diese schaltbaren Übersetzungsverhältnisse ist ein Achsgetriebedrehzahlverhältnis mittels der schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung veränderbar.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter dem Achsgetriebedrehzahlverhältnis das Drehzahlverhältnis zwischen einer Achsgetriebeeingangswelle und der Raddrehzahl des antreibbaren Rades zu verstehen. Unter der Drehzahl der Achsgetriebeeingangswelle ist diejenige Drehzahl zu verstehen, welche die Getriebewelle aufweist, mit welcher der schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine, vorzugsweise von außerhalb der Achsgetriebeeinrichtung, zuführbar ist.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter einer Fahrpedalstellung eine Stellung eines Fahrpedals zu verstehen, mit welchem vom Fahrzeugführer ein Beschleunigungswunsch für den Kraftfahrzeugantriebsstrang vorgebbar ist. Umgangssprachlich wird das Fahrpedal häufig als sogenanntes Gaspedal bezeichnet.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter einem Schwellenwert ein Vergleichswert insbesondere für die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu verstehen, welcher frei vorgebbar ist. Vorzugsweise ist dieser Schwellenwert als Beschleunigungsschwellenwert zu verstehen. Übersteigt die mittels des Fahrpedals vorgegebene Beschleunigung diesen Schwellenwert oder wird dieser erreicht, so wird das schaltbare Achsgetriebe, bezogen auf das Achsgetriebedrehzahlverhältnis, aus einem Stationärfahrzustand in einen Beschleunigungszustand umgeschaltet. Das Achsgetriebedrehzahlverhältnis in diesem Beschleunigungszustand ist größer als das Achsgetriebedrehzahlverhältnis in diesem Stationärfahrzustand. Weiter vorzugsweise ist die Ausführung des vorgeschlagenen Betriebsverfahrens von weitern Parametern abhängig, insbesondere von der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Vorzugsweise wird das vorgeschlagene Betriebsverfahren ausgeführt, falls die Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner ist als 75 % ihrer Maximaldrehzahl, vorzugsweise kleiner als 50% und bevorzugt kleiner als 25%.
  • Gedanklich ergibt sich so folgende Situation, dass bei gleichbleibender Raddrehzahl und Umschaltung der schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung aus dem Stationärfahrzustand in den Beschleunigungszustand die Achsgetriebeeingangswelle schneller rotiert als im Stationärfahrzustand. Funktional ist dieser Vorgang einer Rückschaltung im Geschwindigkeitswechselgetriebe ähnlich.
  • Untersuchungen haben gezeigt, dass mit einer Umschaltung des schaltbaren Achsgetriebes aus dem Stationärfahrzustand in den Beschleunigungszustand ein gutes Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine erreichbar ist. Vorzugsweise ist der Kraftfluss zwischen der Brennkraftmaschine und dem oder den antreibbaren Rädern selektiv unterbrechbar und auch damit ist ein Vorausseilen der Drehzahl der Brennkraftmaschine gegenüber der Raddrehzahl des antreibbaren Rades oder der antreibbaren Räder ermöglicht. Insbesondere ist es durch das vorgeschlagene Verfahren vorzugsweise mit dem schaltbaren Achsgetriebe ermöglicht, bei einer Beschleunigungsanforderung ein kurzzeitiges Vorauseilen der Drehzahl der Brennkraftmaschine gegenüber der Raddrehzahl des antreibbaren Rades zu zulassen und dies resultiert in einem zeitlich verkürzten Drehmomentaufbau der Brennkraftmaschine und führt damit zu dem angesprochenen verbesserten Ansprechverhalten des Kraftfahrzeugantriebsstrangs.
  • Weiter ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang vorgesehen, welcher mit dem vorgeschlagenen Verfahren betrieben wird, es ist also der Einsatz eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs unter Verwendung des vorgeschlagenen Betriebsverfahrens vorgeschlagen.
  • Dieser Kraftfahrzeugantriebsstrang weist zum Übertragen einer Antriebsleistung, welche von der Brennkraftmaschine bereitstellbar ist, wenigstens ein einziges solches antreibbares Rad und vorzugsweise eine Vielzahl derartiger antreibbarer Räder, auf. Dabei ist der Kraftfahrzeugantriebsstrang zum Überwinden von Fahrwiderständen eines Kraftfahrzeugs, in welchen dieser Kraftfahrzeugstrang angeordnet ist, eingerichtet. Weiter weist dieser Kraftfahrzeugantriebsstrang ein solches Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer Vielzahl von schaltbaren Übersetzungsverhältnissen und eine solche schaltbare Achsgetriebeeinrichtung, mit welcher das Achsgetriebedrehzahlverhältnis veränderbar ist, auf. Durch dieses veränderbare Achsgetriebedrehzahlverhältnis ist das schaltbare Achsgetriebe zwischen dem Stationärfahrzustand und den Beschleunigungszustand umschaltbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung ein Achsgetriebegehäuse und ein Anpassgetriebe auf. Vorzugsweise ist dieses Anpassgetriebe in Umlaufgetriebebauweise mit wenigstens einem Planetengetrieberadsatz ausgebildet. Vorzugsweise weist der Planetengetrieberadsatz folgende Getriebeelemente auf, ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen Planetenradträger, wobei auf dem Planetenradträger wenigstens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von, Planetenrädern drehbar gelagert sind. Vorzugsweise ist der Stationärfahrzustand der schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 2 dieser Getriebeelemente drehfest miteinander verbunden sind, beziehungsweise ist in diesem Zustand eine solche drehfeste Verbindung zwischen zwei der Getriebeelemente hergestellt. Vorzugsweise ist im Stationärfahrzustand das Sonnenrad mit dem Hohlrad drehfest verbunden, bevorzugt das Hohlrad mit dem Planetenradträger und besonders bevorzugt das Sonnenrad mit dem Planetenradträger. Weiter vorzugsweise ist der Beschleunigungszustand der schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass eines der genannten Getriebeelemente in diesem Zustand drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse verbunden ist. Vorzugsweise ist im Beschleunigungszustand das Sonnenrad drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse verbunden, bevorzugt das Hohlrad und besonders bevorzugt der Planetenradträger.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung derart ausgebildet, dass dem Anpassgetriebe in Drehmomentübertragungsrichtung von der Brennkraftmaschine zu dem antreibbaren Rad Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine über das Hohlrad zuführbar ist und dazu ist eine Eingangswelle des Anpassgetriebes mit dem Hohlrad drehfest verbunden. Weiter vorzugsweise ist eine Ausgangswelle des Anpassgetriebes mit dem Planetenradträger drehfest verbunden. Insbesondere durch diese Ausgestaltung des Anpassgetriebes ist Antriebsleistung in Drehmomentübertragungsrichtung von der Brennkraftmaschine zu dem antreibbaren Rad von dem Hohlrad über wenigstens eines der Planetenräder auf den Planetenradträger übertragbar. Vorzugsweise ist zum Verbinden von 2 dieser Getriebeelemente des Planetengetrieberadsatzes eine Getriebeelement-Schalteinrichtung vorgesehen. Vorzugsweise ist diese Getriebeelemente-Schalteinrichtung zum Herstellen einer selektiven, drehfesten Verbindung zwischen diesen beiden Getriebeelementen eingerichtet. Insbesondere mittels einer derartigen Ausgestaltung ist im Stationärfahrzustand eine Leistungsübertragung über das Anpassgetriebe ohne eine Abwälzbewegung der einzelnen Getriebeelemente ermöglicht und so ist ein besonders hoher Wirkungsgrad mit diesem Kraftfahrzeugantriebsstrang erreichbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Gehäuse-Schalteinrichtung vorgesehen, mit welcher das Sonnenrad des Planetengetrieberadsatzes im Beschleunigungszustand der selektiv schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse verbindbar ist, vorzugsweise im Beschleunigungszustand drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse verbunden ist. Weiter vorzugsweise ist im Beschleunigungszustand die Getriebeelement-Schalteinrichtung geöffnet, das heißt die zuvor genannten beiden Getriebeelemente sind nicht drehfest miteinander verbunden. Vorzugsweise ist jeweils nur mit einer einzigen der genannten Schalteinrichtungen (Getriebeelement-Schalteinrichtung, Gehäuse-Schalteinrichtung) ein Drehmoment übertragbar. Bezogen auf die Schaltlogik bedeutet dies insbesondere, dass die eine der Schalteinrichtungen geöffnet ist (kein Drehmoment mit dieser übertragbar) und die andere dieser beiden Schalteinrichtungen ist geschlossen (Drehmoment ist mit dieser übertragbar).
  • In einer bevorzugen Ausführungsform der Erfindung ist eine Freilaufeinrichtung vorgesehen, welche funktional zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet ist. Dabei ist unter einer Freilaufeinrichtung eine Einrichtung zu verstehen, mit welcher eine Drehbewegung zwischen zwei Bauteilen in der einen Drehrichtung verhinderbar beziehungsweise sperrbar ist und in der anderen Drehrichtung ist eine freie Drehbewegung dieser beiden Bauteile gegeneinander ermöglicht. Vorzugsweise ist die Freilaufeinrichtung als schaltbare Freilaufeinrichtung ausgebildet, bei welcher die Sperrwirkung durch einen Steuerbefehl aufhebbar ist. Vorzugsweise ist unter einer funktionalen Anordnung zu verstehen, dass die Freilaufeinrichtung, bezogen auf die Drehmomentübertragung zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad angeordnet ist. Insbesondere ist also eine Drehbewegung des Hohlrads gegenüber dem Sonnenrad in einer ersten Drehrichtung mittels der Freilaufeinrichtung verhinderbar und in einer zweiten Drehrichtung, welche der ersten Drehrichtung entgegengerichtet ist, ist die Drehbewegung ermöglicht. Insbesondere mittels einer Freilaufeinrichtung ist eine Rücklaufsperre ermöglicht, d.h. eine Drehbewegung entgegen einer Antriebsrichtung ist verhinderbar.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist das schaltbare Achsgetriebe ein Anpassgetriebe mit einer kontinuierlich veränderbaren Übersetzung auf, so dass mit diesem Anpassgetriebe das Achsgetriebedrehzahlverhältnis kontinuierlich veränderbar ist. Getriebe mit kontinuierlich veränderbarem Übersetzungsverhältnis sind aus dem Stand der Technik bekannt als sogenannte CVT- (continuously variable transmisson) oder Stufenlos-Getriebe. Weiter sind unterschiedliche Bauformen derartiger Getriebe bekannt, insbesondere als Kettenvariator, Toroidgetriebe und ähnliche. Insbesondere mittels eines Anpassgetriebes mit kontinuierlich veränderbarem Übersetzungsverhältnis ist eine präzise Anpassung des Achsgetriebedrehzahlverhältnisses beziehungsweise eine komfortable Steuerung des Anpassgetriebes ermöglicht.
  • In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung weist das schaltbare Achsbetriebe ein Differentialgetriebe auf. Weiter vorzugsweise ist dieses Differentialgetriebe zum Verteilen von Antriebsleistung auf dieses antreibbare Rad und ein weiteres antreibbares Rad eingerichtet, wobei diese beiden antreibbaren Räder an einer gemeinsamen Antriebsachse angeordnet sind. Dieses Differentialgetriebe ist insbesondere zum Drehzahlausgleich zwischen diesen beiden antreibbaren Rädern eingerichtet, insbesondere während einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs sind über das Differentialgetriebe unterschiedliche Raddrehzahlen ermöglicht. Derartige Differentialgetriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt und deren Verwendung ist üblich. Vorzugsweise ist das Differentialgetriebe als Kegelraddifferential ausgebildet und bevorzugt ist dieses als Stirnraddifferential ausgebildet.
  • In einer weiter bevorzugt Ausführungsform ist die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung, bezogen auf die Übertragung von Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine zu diesen antreibbaren Rädern, vor dem Differentialgetriebe angeordnet. Insbesondere bei einer Anordnung vor dem Differentialgetriebe ist mit einem einzigen Anpassgetriebe das Achsgetriebedrehzahlverhältnis für beide antreibbaren Räder mit einem Anpassgetriebe anpassbar und ein einfacher Aufbau der schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung ist ermöglicht.
  • In einer weiter bevorzugt Ausführungsform ist das Anpassgetriebe, bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine zu diesen antreibbaren Rädern, beziehungsweise zu einem dieser antreibbaren Räder, hinter dem Differentialgetriebe angeordnet. Vorzugsweise weist die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung ein weiteres Anpassgetriebe auf, vorzugsweise ist diese weitere Anpassgetriebe, wenigstens im Wesentlichen, baugleich zu diesem Anpassgetriebe und vorzugsweise ist das Anpassgetriebe und das weitere Anpassgetriebe, bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine zu den antreibbaren Rädern, jeweils hinter dem Differentialgetriebe angeordnet. Insbesondere mittels eines Anpassgetriebes und eines weiteren Anpassgetriebes ist für jedes der Antreibbaren Räder ein eigenes Achsgetriebedrehzahlverhältnis einstellbar und so ist die Fahrdynamik verbesserbar.
  • Insbesondere ist die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung, bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine auf das oder die antreibbaren Räder, hinter dem Geschwindigkeitswechselgetriebe angeordnet. Eine Ausgangswelle aus dem Geschwindigkeitswechselgetriebe beziehungsweise eine mit dieser drehfest verbundene Getriebe- oder vorzugsweise Gelenkwelle, welche zur Leistungsübertragung (Drehzahl, Drehmoment) auf die Achsgetriebeeinrichtung ausgebildet ist, ist vorzugsweise als Achsgetriebeeingangswelle zu verstehen.
  • Weiter ist ein Kraftfahrzeug vorgesehen, welches einen Kraftfahrzeugantriebsstrang der beschriebenen Art aufweist, welcher nach dem vorgeschlagenen Betriebsverfahren steuerbar ist, beziehungsweise gesteuert wird.
  • Nachfolgend sind einzelne Ausführungsformen der Erfindung und Merkmale dieser anhand der teilweise schematisierten Figuren erläutert, dabei zeigt:
    • 1: eine Draufsicht in Schnittdarstellung auf ein schaltbares Achsgetriebe mit einem Anpassgetriebe vor dem Differentialgetriebe,
    • 2: eine Draufsicht in Schnittdarstellung auf ein schaltbares Achsgetriebe mit zwei Anpassgetriebe hinter dem Differentialgetriebe,
    • 3: eine Draufsicht in Schnittdarstellung auf ein Anpassgetriebe mit kontinuierlich veränderbarem Übersetzungsverhältnis,
    • 4: eine Längsschnittdarstellung eines Anpassgetriebes in Planetengetriebebauweise,
    • 5: eine Schnittdarstellung eines Anpassgetriebes in Planetengetriebebauweise.
  • In 1 ist eine Draufsicht in Schnittdarstellung auf einen Teil des Antriebsstrangs mit selektiv schaltbarer Achsgetriebeeinrichtung 1a in einer ersten Variante gezeigt. Mit dieser schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung 1a ist die von einer Brennkraftmaschine bereitgestellte Antriebsleistung 10 auf das antreibbare Rad 3 und das weitere antreibbare Rad 14 übertragbar.
  • Allgemein ist die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung, bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine auf das oder die antreibbaren Räder, hinter dem Geschwindigkeitswechselgetriebe angeordnet.
  • Das schaltbare Achsgetriebe 1a weist ein Anpassgetriebe 5 auf, welches in Drehmomentübertragungsrichtung von der Brennkraftmaschine zu den antreibbaren Rädern 3, 14 vor dem Differentialgetriebe 15 angeordnet ist.
  • Mittels des Anpassgetriebes 5 ist das Achsgetriebedrehzahlverhältnis zwischen der Achsgetriebeeingangswelle 2 und der Drehzahl des antreibbaren Rades 3, beziehungsweise des Weiteren antreibbaren Rades 14, selektiv veränderbar. Das antreibbare Rad 3 ist über die Radwelle 12 und das weitere antreibbare Rad 14 ist über die weitere Radwelle 12a mit dem Differentialgetriebe 15 verbunden. Dabei ist das Anpassgetriebe 5 sowohl als Umlaufgetriebe mit einem Planetengetrieberadsatz, so wie dieses detaillierter in 4 dargestellt ist, wie auch als CVT-Getriebe, so wie dieses detaillierter in 3 dargestellt ist, ausführbar.
  • In 2 ist eine Draufsicht auf einen Teil eines Antriebsstrangs mit selektiv schaltbarer Achsgetriebeeinrichtung in einer weiteren Variante 1b gezeigt, wobei die gezeigte Architektur 1b zu der in 1 dargestellten Architektur 1a des Antriebsstrangs abweicht. Mit der schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung 1b ist von einer Brennkraftmaschine bereitgestellte Antriebsleistung 10 auf das antreibbare Rad 3 und das weitere antreibbare Rad 14 übertragbar. Das schaltbare Achsgetriebe 1b weist ein Anpassgetriebe 5 und ein weiteres Anpassgetriebe 5a auf. Die beiden Anpassgetriebe 5, 5a sind in Drehmomentübertragungsrichtung von der Brennkraftmaschine zu den antreibbaren Rädern 3, 14 hinter dem Differentialgetriebe 15 angeordnet. Mittels der Anpassgetriebe 5, 5a ist das Achsgetriebedrehzahlverhältnis zwischen der Achsgetriebeeingangswelle 2 und der Drehzahl des antreibbaren Rades 3, beziehungsweise des Weiteren antreibbaren Rades 14 selektiv veränderbar. Das antreibbare Rad 3 ist über die Radwelle 12 und das Anpassgetriebe 5 und das weitere antreibbare Rad 14 ist über die weitere Radwelle 12a und das weitere Anpassgetriebe 5a mit dem Differentialgetriebe 15 verbunden. Dabei sind die Anpassgetriebe 5, 5a sowohl als Umlaufgetriebe mit einem Planetengetrieberadsatz, sowie dieses detaillierter in 4 dargestellte ist, wie auch als CVT-Getriebe, sowie dieses detaillierter in 3 dargestellt ist, ausführbar.
  • In 3 ist ein schematisierter Schnitt durch ein Anpassgetriebe, wie dieses vor oder hinter dem Differentialgetriebe 15, bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine auf die antreibbaren Räder 3, 14 einsetzbar ist, dargestellt, wobei dieses Getriebe als CVT-Getriebe ausgebildet ist. Das CVT-Getriebe weist eine Getriebeeingangswelle 2a auf sowie eine Eingangs- und einen Ausgangsstirnradstufe 16, 16a. Diese Stirnradstufen ermöglichen eine koaxiale Anordnung der Getriebeeingangs- 2a und der Getriebeausgangswelle 23. Über die Getriebeausgangswelle 23 ist Antriebsleistung 11 in Richtung auf die antreibbaren Räder abgebbar. Diese Antriebsleistung 11 ist dem CVT-Getriebe als von der Brennkraftmaschine zugeführte Antriebsleistung 10 bereitstellbar. Zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses sind die Variatorscheiben 17, 19 beziehungsweise 18, 20 in Richtung 21 beziehungsweise 22 gegeneinander verstellbar. Derartige CVT-Getriebe sind aus dem Stand der Technik bekannt.
  • In 4 ist ein schematisierter Schnitt durch ein Anpassgetriebe, wie dieses vor oder hinter dem Differentialgetriebe 15, bezogen auf die Drehmomentübertragung von der Brennkraftmaschine auf die antreibbaren Räder 3, 14 einsetzbar ist, dargestellt. Das dargestellte Getriebe ist als Umlaufgetriebe mit einem Planetengetrieberadsatz ausgebildet und weist ein Hohlrad 6, ein Sonnenrad 7 und einen Planetenradträger 8 auf. Auf dem Planetenradträger 8 sind Planetenräder drehbar gelagert, wobei nur ein Planetenrad 9 dargestellt ist. Von der Brennkraftmaschine ist diesem Anpassgetriebe Antriebsleistung 10 zuführbar und die Antriebsleistung 11 ist über den Planetenradträger 8 in Richtung zu den antreibbaren Rädern abgebbar. Als Getriebeeingang in dieses Anpassgetriebe dient das Hohlrad 6.
  • Weiter weist das Anpassgetriebe eine Schalteinrichtung 25 mit einer Sonnenradbremse 25a und einer Sonnenradkupplung 25b auf. Mittels dieser Schalteinrichtung 25 ist dieses Anpassgetriebe zwischen dem Stationärfahrzustand (Sonnenrad 7 ist über die Sonnenradkupplung 25b drehfest mit dem Hohlrad 6 verbunden) und dem Beschleunigungszustand (Sonnenrad 7 ist über die Sonnenradbremse 25a drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse 4 verbunden) umschaltbar. Dabei ist die Schalteinrichtung 25 derart ausgebildet, dass diese in Richtung 26 verschiebbar und drehfest mit dem Sonnenrad 7 verbunden ist. Durch das Verschieben in Richtung 26 wird entweder die Sonnenradbremse 25a oder die Sonnenradkupplung 25b aktiviert.
  • Weiter ist ein Freilauf 24 zwischen dem Planetenradträger 8 und dem Hohlrad 6 vorgesehen. Ist die Sonnenradbremse 25a aktiviert, d.h. das Sonnenrad 7 ist drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse 4 verbunden, ist damit das Anpassgetriebe in einer Drehrichtung blockierbar, sogenannte Rücklaufsperre.
  • Insbesondere durch ein Anpassgetriebe in Umlaufgetriebebauweise ist es ermöglicht, im Stationärfahrzustand der Achsgetriebeeinrichtung, welcher überwiegend auftritt, Leistung ohne Wälzverluste im Anpassgetriebe zu übertragen, da in diesem zwei Getriebeelemente des Planetengetrieberadsatzes über die Sonnenradkupplung 25b drehfest miteinander verbunden sind. Im Beschleunigungszustand der Achsgetriebeeinrichtung ist das Sonnenrad 7 drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse 4 verbunden und das Achsgetriebedrehzahlverhältnis wird gegenüber dem Stationärfahrzustand erhöht und so ist ein gewisses Vorauseilen der Drehzahl der Brennkraftmaschine ermöglicht, dies führt zu einer verbesserten Dynamik des Kraftfahrzeugantriebsstrangs.
  • In 5 ist eine weitere Variante einer Achsgetriebeeinrichtung gemäß der in 1 dargestellten Variante 1a in einer schematisierten Teilschnittdarstellung gezeigt. Dabei ist das Anpassgetriebe platzsparend am Differentialgetriebe aufgenommen. Über die Getriebeeingangswelle 2 der schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung ist von der Brennkraftmaschine die Antriebsleistung 10 dem Anpassgetriebe zuführbar. Der Abtrieb aus dem Anpassgetriebe erfolgt über den Planetenradträger 8. Das Sonnenrad 7 ist über die Schalteinrichtung 25 wahlweise mit dem Achsgetriebegehäuse 4 oder mit dem Hohlrad 6 verbindbar. Dazu ist die Schalteinrichtung 25 in Richtung 26 verschiebbar und drehfest mit dem Sonnenrad 7 verbunden.
  • Das Hohlrad 6 ist weiter drehfest mit dem Eingangstellerrad 2a verbunden, welches über den Freilauf 24 drehrichtungsabhängig mit dem Planetenradträger 8 koppelbar ist. Vom Planetenradträger 8 wird die Antriebsleistung auf das Differentialgetriebe 15 und dort auf den Differentialkorb 13 übertragen. Vom Differentialgetriebe ist die Antriebsleistung über die Radwelle 12 und die weitere Radwelle 12a an die antreibbaren Räder 3, 14 abgebbar und es ist ein Drehzahlausgleich zwischen diesen ermöglicht.
  • Über den Freilauf 24 ist es ermöglicht, eine Rücklaufsperre mit dem schaltbaren Achsgetriebe zu realisieren. Insbesondere mittels des dargestellten Aufbaus ist die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung besonders platzsparend darstellbar.
  • Bezugszeichenliste
    • 1a, 1b
    schaltbare Achsgetriebeeinrichtungen
    2
    Achsgetriebeeingangswelle
    2a
    Eingangstellerrad
    3
    antreibbares Rad
    4
    Achsgetriebegehäuse
    5
    Anpassgetriebe als Umlaufgetriebe oder als Stufenlosgetriebe
    5a
    weiteres Anpassgetriebe
    6
    Hohlrad
    7
    Sonnenrad
    8
    Planetenradträger
    9
    Planetenrad
    10
    von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Antriebsleistung
    11
    Richtung antreibbare Räder abgegebene Antriebsleistung
    12,12a
    Radwellen
    13
    Differentialkorb
    14
    weiteres antreibbares Rad
    15
    Differentialgetriebe
    16
    Eingangsstirnradstufe
    16a
    Ausgangsstirnradstufe
    17
    erste Eingangsvariatorscheibe
    18
    zweite Ausgangsvariatorscheibe
    19
    erste Eingangsvariatorscheibe
    20
    zweite Ausgangsvariatorscheibe
    21
    Bewegungsrichtung der Variatorscheiben 17/19
    22
    Bewegungsrichtung der Variatorscheiben 18/20
    23
    CVT-Ausgangswelle
    24
    Freilaufeinrichtung
    25
    Schalteinrichtung zum Umschalten vom Stationärfahrzustand in den Beschleunigungszustand
    25a
    Sonnenradbremse
    25b
    Sonnenradkupplung
  • 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 102010062381 A1 [0001]
    • DE 102012010171 A1 [0001]

Claims (10)

  1. Kraftfahrzeugantriebsstrangbetriebsverfahren für einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschinen, einem Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer Vielzahl von schaltbaren Übersetzungsverhältnissen und mit einer selektiv schaltbaren Achsgetriebeeinrichtung (1a, 1b), mit welchem ein Achsgetriebedrehzahlverhältnis, also das Drehzahlverhältnis zwischen einer Achsgetriebeeingangswelle (2) und einer Raddrehzahl eines antreibbaren Rades (3) des Kraftfahrzeugs, veränderbar ist, mit den Schritten: Erfassen einer Fahrpedalstellung und Erkennen einer Beschleunigungsanforderung, dadurch gekennzeichnet, dass bei diesem Verfahren die Beschleunigungsanforderung mit einem Schwellenwert verglichen wird und dass beim Erreichen oder Überschreiten dieses Schwellenwerts die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung (1a, 1b), bezogen auf das Achsgetriebedrehzahlverhältnis, aus einem Stationärfahrzustand in einen Beschleunigungszustand umgeschaltet wird, so dass im Beschleunigungszustand das Achsgetriebedrehzahlverhältnis größer ist als im Stationärfahrzustand.
  2. Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Kraftfahrzeugantriebsstrangbetriebsverfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Kraftfahrzeugantriebsstrang zum Übertragen einer Antriebsleistung auf wenigstens ein antreibbares Rad (3) zum Überwinden von Fahrwiderständen eines Kraftfahrzeugs eingerichtet ist, dass dieser Kraftfahrzeugantriebsstrang eine Brennkraftmaschine zum Bereitstellen von Antriebsleistung, ein Geschwindigkeitswechselgetriebe mit einer Vielzahl von schaltbaren Übersetzungsverhältnissen und eine selektiv schaltbare Achsgetriebeeinrichtung (1a, 1b), mit welcher ein Achsgetriebedrehzahlverhältnis zwischen einer Drehzahl einer Achsgetriebeeingangswelle (2) und einer Drehzahl des antreibbaren Rades (3) veränderbar ist, aufweist und dass die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung (1a, 1b) wenigsten zwischen einem Stationärfahrzustand und einem Beschleunigungszustand umschaltbar ist, wobei im Beschleunigungszustand das Achsgetriebedrehzahlverhältnis größer ist als im Stationärfahrzustand.
  3. Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die selektiv schaltbare Achsgetriebeeinrichtung (1a, 1b) ein Achsgetriebegehäuse (4) und ein Anpassgetriebe (5) in Umlaufgetriebebauweise mit einem Planetengetrieberadsatz aufweist, dass der Planetengetrieberadsatz folgende Getriebeelementen aufweist, ein Hohlrad (6), ein Sonnenrad (7) und einen Planetenradträger (8), wobei auf dem Planetenradträger wenigstens ein Planetenrad (9) drehbar gelagert ist, dass im Stationärfahrzustand wenigstens zwei dieser Getriebeelemente (6, 7, 8) drehfest miteinander verbunden sind und dass im Beschleunigungszustand eines der Getriebeelemente (6, 7, 8) drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse (4) verbunden ist.
  4. Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangswelle des Anpassgetriebes (5) mit dem Hohlrad (6) drehfest gekoppelt ist, dass eine Ausgangswelle des Anpassgetriebes mit dem Planetenradträger (8) drehfest gekoppelt ist und das eine Getriebeelement-Schalteinrichtung (25b) vorgesehen ist, mit welcher zwei der Getriebeelemente (6, 7, 8) des Planetengetrieberadsatzes im Stationärfahrzustand selektiv miteinander verbunden sind.
  5. Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gehäuse-Schalteinrichtung (25a) vorgesehen ist, mit welcher das Sonnenrad (7) des Planetengetrieberadsatzes im Beschleunigungszustand selektiv drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse (4) verbunden ist.
  6. Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassgetriebe (5) eine Freilaufeinrichtung (24) aufweist, dass diese Freilaufeinrichtung (24) derart zwischen dem Sonnenrad (7) und dem Hohlrad (6) angeordnet ist, dass eine Drehbewegung des Hohlrads (6) gegenüber dem Sonnenrad (7) in einer ersten Drehrichtung durch die Freilaufeinrichtung (24) verhinderbar ist und in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung ist eine Drehbewegung des Hohlrads (6) gegenüber dem Sonnenrad (7) ermöglicht ist.
  7. Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung ein Anpassgetriebe (5) mit einem kontinuierlich veränderbaren Übersetzungsverhältnis aufweist und dass mit diesem Getriebe das Achsgetriebedrehzahlverhältnis kontinuierlich veränderbar ist.
  8. Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Achsgetriebeeinrichtung ein Differentialgetriebe (15) aufweist, welches zum Verteilen von Antriebsleistung auf das antreibbare Rad (3) und ein weiteres antreibbares Rad (14) und zum Drehzahlausgleich zwischen diesen Rädern (3, 14) eingerichtet ist, und dass, bezogen auf die Übertragung von Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine zu diesen antreibbaren Rädern (3, 14), das Anpassgetriebe (5) vor diesem Differentialgetriebe (15) angeordnet ist.
  9. Verwendung eines Kraftfahrzeugantriebsstrangs nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsgetriebeeinrichtung ein Differentialgetriebe (15) aufweist, welches zum Verteilen von Antriebsleistung auf das antreibbare Rad (3) und ein weiteres antreibbares Rad (14) und zum Drehzahlausgleich zwischen diesen antreibbaren Rädern (3, 14) eingerichtet ist, dass ein weiteres Anpassgetriebe (5a) vorhanden ist, welches wenigstens im Wesentlichen baugleich zu dem Anpassgetriebe ausgebildet ist und dass, bezogen auf die Übertragung von Antriebsleistung von der Brennkraftmaschine zu diesen antreibbaren Rädern (3, 14), das Anpassgetriebe (5) und das weitere Anpassgetriebe (5a) hinter diesem Differentialgetriebe (15) angeordnet sind.
  10. Kraftfahrzeug mit einem, mit dem Betriebsverfahren gemäß Anspruch 1 betriebenen, Kraftfahrzeugantriebsstrang, wobei dieser Antriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9 ausgebildet ist.
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WO2009006965A1 (de) * 2007-07-07 2009-01-15 Voith Patent Gmbh Antriebsstrang
DE102010062381A1 (de) * 2010-12-03 2012-06-06 Zf Friedrichshafen Ag Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben desselben
DE102012010171A1 (de) * 2012-05-16 2013-11-21 Technische Universität Chemnitz Antriebssystem für Kraftfahrzeuge

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