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Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, und wenigstens eine Kupplungseinrichtung zur lösbaren Kopplung des Verbrennungsmotors an einen Eingangsabschnitt des Antriebsstrangs, wobei die Kupplungseinrichtung ein erstes Kupplungselement, insbesondere einen Außenlamellenträger, und ein zweites Kupplungselement, insbesondere einen Innenlamellenträger, aufweist und dazu ausgebildet ist, den Verbrennungsmotor zum Zustarten des Verbrennungsmotors an den Antriebsstrang zu koppeln.
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Derartige Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise in Form von Antriebssträngen für Hybrid-Kraftfahrzeuge. Dabei ist ferner bekannt, dass zum Zustarten des Verbrennungsmotors aus einem rein elektrischen Fahrbetrieb entsprechend von der elektrischen Maschine Energie zum Zustarten des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden kann. beispielsweise kann die elektrische Maschine dazu ein entsprechendes Drehmoment bzw. einen Drehimpuls aufbringen, der den Verbrennungsmotor, zum Beispiel über die Kurbelwelle, auf Startdrehzahl beschleunigt, wenn der Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine gekoppelt wird. Dazu kann der Verbrennungsmotor über die Kupplungseinrichtung an den Antriebsstrang angekoppelt und somit zumindest zeitweise mit der elektrischen Maschine gekoppelt werden.
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Dies führt jedoch dazu, dass die elektrische Maschine entsprechend ausgelegt werden muss, um in verschiedenen Betriebssituationen, insbesondere über den gesamten Betrieb der elektrischen Maschine hinweg, ausreichende Reserven bereitstellen zu können, sodass ein Zustarten des Verbrennungsmotors stets möglich ist. Dadurch kann die elektrische Maschine nicht optimal betrieben werden, da letztlich stets eine gewisse Leistungsreserve vorgehalten werden muss.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben, insbesondere ein verbessertes Zustarten des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.
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Die Erfindung wird durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Wie zuvor beschrieben, weist der Antriebsstrang eine Kupplungseinrichtung auf, die ein erstes Kupplungselement und ein zweites Kupplungselement bereitstellt, um den Verbrennungsmotor zum Zustarten an den Antriebsstrang zu koppeln. Die Kupplungseinrichtung kann beispielsweise als Lamellenkupplung ausgebildet sein, wobei die Kupplungseinrichtung als erstes Kupplungselement einen Außenlamellenträger aufweist, an dem Außenlamellen angeordnet sind, welche Außenlamellen mit Innenlamellen gekoppelt werden können bzw. einen Reibschluss herstellen können, die entsprechend dem zweiten Kupplungselement, nämlich einem Innenlamellenträger, zugeordnet sind. Mit anderen Worten ist somit möglich, über die Kupplungseinrichtung eine zumindest zeitweise Kopplung herzustellen, sodass der Verbrennungsmotor zu gestartet werden kann. Selbstverständlich kann in diesem Fall auch der Innenlamellenträger als erstes Kupplungselement und der Außenlamellenträger als zweites Kupplungselement bezeichnet werden.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kupplungseinrichtung wenigstens eine Zustarteinrichtung mit wenigstens einer drehfest mit dem ersten oder dem zweiten Kupplungselement verbundenen Zustartmasse aufweist, wobei ein Zustarten des Verbrennungsmotors bei einem Schließen der Kupplungseinrichtung zumindest teilweise von der Bewegung der Zustartmasse unterstützbar ist. Erfindungsgemäß wird somit eine Zustarteinrichtung vorgesehen, die das Zustarten des Verbrennungsmotors zumindest unterstützen bzw. vollständig übernehmen kann. Dazu weist die Zustarteinrichtung wenigstens eine Zustartmasse auf, die drehfest mit dem ersten oder dem zweiten Kupplungselement, also beispielsweise entweder mit dem Innenlamellenträger oder dem Außenlamellenträger, verbunden ist. Zum Zustarten des Verbrennungsmotors, ist es möglich, die Zustartmasse zu beschleunigen bzw. die sich bereits in Bewegung befindende Zustartmasse auszunutzen, um die für das Zustarten des Verbrennungsmotors benötigte Energie bereitzustellen. Somit kann mittels der Zustartmasse der benötigte Drehimpuls bzw. das benötigte Drehmoment bereitgestellt werden, um den Verbrennungsmotor auf die benötigte Drehzahl zu bringen.
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Dadurch entfällt das Erfordernis, dass die elektrische Maschine über den gesamten Betrieb hinweg dazu ausgebildet sein muss, die gesamte für das Zustarten des Verbrennungsmotors erforderliche Energie bereitzustellen. Die von der elektrischen Maschine bereitzustellende Energie kann somit durch die Zustarteinrichtung zumindest reduziert werden, oder das Zustarten kann ausschließlich von der Zustarteinrichtung übernommen werden, sodass die elektrische Maschine letztlich nur noch eine reduzierte Leistungsreserve oder keine Leistungsreserve mehr vorhalten muss. Dies ermöglicht, dass die elektrische Maschine deutlich effizienter betrieben werden kann.
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Ferner kann eine zusätzliche Kupplungseinrichtung vorgesehen sein, die die Zustarteinrichtung mit der elektrischen Maschine koppelt bzw. mittels der die Zustarteinrichtung von der elektrischen Maschine abgekoppelt werden kann. Dadurch lassen sich verschiedene Betriebszustände erreichen, je nach vorliegender oder zu erwartender Fahrsituation. Beispielsweise ist es möglich, falls der Verbrennungsmotor nicht benötigt wird, die erste Kupplungseinrichtung, also die Kupplungseinrichtung, die den Verbrennungsmotor mit dem Antriebsstrang koppelt, vollständig zu öffnen. In diesem Fall kann die zweite Kupplungseinrichtung, die die Zustarteinrichtung mit der elektrischen Maschine koppelt ebenfalls vollständig geöffnet vorliegen. In Betriebszuständen, in denen eine Verwendung des Verbrennungsmotors möglich ist, kann die zweite Kupplungseinrichtung zumindest teilweise geschlossen werden, insbesondere unter Schlupf zu betreiben, beispielsweise die Kupplungseinrichtung auf einen definierten Kontakt, einen sogenannten „Touchpoint“, zu stellen. Dadurch wird die Zustarteinrichtung in Bewegung versetzt, sodass über die träge Masse der Zustartmasse der Zustarteinrichtung letztlich ein Zustarten des Verbrennungsmotors möglich ist.
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Soll der Verbrennungsmotor schließlich zugestartet werden, kann die zweite Kupplungseinrichtung vollständig geöffnet werden, um die durch den Energieübertrag auf den Verbrennungsmotor bewirkte Veränderung der Drehzahl der Zustarteinrichtung nicht auf den Rest des Antriebsstrangs bzw. das Getriebe zu übertragen. In diesem Fall wird folglich die erste Kupplungseinrichtung, die die Zustarteinrichtung mit dem Verbrennungsmotor koppelt, vollständig geschlossen, um die Bewegung der Zustarteinrichtung auszunutzen, um den Verbrennungsmotor zu starten. Durch die erste und zweite Kupplungseinrichtung ist es sonach möglich, wahlweise den Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang zu entkoppeln und die Zustarteinrichtung von der elektrischen Maschine zu entkoppeln.
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Die Zustarteinrichtung kann beispielsweise als Dämpfungseinrichtung ausgebildet sein oder eine Dämpfungseinrichtung aufweisen, insbesondere einen drehzahladaptiven Tilger. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, dass zum einen die Masse der Dämpfungseinrichtung dazu verwendet werden kann, als Zustartmasse eine Bewegung zum Zustarten des Verbrennungsmotors bereitzustellen. Zusätzlich ist es möglich, beim Zustarten des Verbrennungsmotors die Dämpfungseinrichtung zum Dämpfen von Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors zu benutzen. Mit anderen Worten wird das Zustarten des Verbrennungsmotors durch die Zustarteinrichtung, die als Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist oder eine solche aufweist, bewirkt und zusätzlich wird eine Dämpfungswirkung mittels der Zustarteinrichtung erzielt. Die Zustarteinrichtung kann sonach zwei Funktionen übernehmen, die vorteilhaft zum Betrieb des Antriebsstrangs beitragen.
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Die Zustarteinrichtung kann außerdem wenigstens zwei Zustartmassen aufweisen. Grundsätzlich ist die Anzahl der Zustartmassen beliebig wählbar bzw. ist der Betrag der Zustartmasse, also die Gesamtmasse der Zustartmasse bzw. der einzelnen Zustartmassen der Zustarteinrichtung beliebig wählbar. Insbesondere kann dadurch eine modulare Bauweise erreicht werden, die es erlaubt, die gleiche Zustarteinrichtung in verschiedenen Antriebssträngen vorzusehen, wobei in Abhängigkeit des jeweiligen Antriebsstrangs, insbesondere der vorliegenden Motorkombination entsprechende Zustartmassen vorgesehen sein können. Beispielsweise kann dabei in Abhängigkeit des Verbrennungsmotors, der Bestandteil des Antriebsstrangs ist, eine entsprechende Auswahl getroffen werden. Somit ist es möglich, wenigstens eine Zustartmasse einer definierten Gesamtmasse oder wenigstens zwei Zustartmassen, die zusammen eine definierte Gesamtmasse bereitstellen, vorzusehen.
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Die wenigstens zwei Zustartmassen können beispielsweise in Axialrichtung aneinander angeordnet sein und/oder wenigstens zwei Zustartmassen können in Axialrichtung von wenigstens einem Trennelement, insbesondere einem Bahnblech, voneinander getrennt sein. Demnach ist es grundsätzlich möglich, dass die wenigstens zwei Zustartmassen in Axialrichtung hintereinander angeordnet werden können. Die einzelnen Zustartmassen können dabei direkt nebeneinander bzw. hintereinander angeordnet werden oder durch wenigstens ein Trennelement voneinander getrennt werden. Somit ist es beispielsweise möglich, wenigstens ein Trennelement vorzusehen, das die beiden Zustartmassen in Axialrichtung voneinander trennt. Selbstverständlich können in beliebiger Reihenfolge abwechselnd Bahnbleche und Zustartmassen in Axialrichtung angeordnet werden, sodass die Zustartmassen in Axialrichtung voneinander getrennt werden.
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Dabei können auch Gruppen von Zustartmassen, beispielsweise jeweils zwei Zustartmassen bzw. mehrere Reihen von Zustartmassen direkt nebeneinander angeordnet werden, welche wenigstens zwei Gruppen von Zustartmassen durch das wenigstens eine Trennelement voneinander getrennt werden. Als Axialrichtung im Rahmen dieser Anmeldung eine im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Antriebsstrangs verlaufende Richtung bezeichnet. Die Axialrichtung erstreckt sich somit beispielsweise von einer Seite des Antriebsstrangs an der der Verbrennungsmotor angeordnet ist zu einer Seite an der der Antriebsstrang mit dem Getriebe verbindbar oder verbunden ist.
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Es ist ebenso möglich, die Zustartmasse selbst als Bahnblech auszuführen und/oder wenigstens eine Zustartmasse als wirksame Masse einer Dämpfungseinrichtung, insbesondere als Tilgermasse eines drehzahladaptiven Tilgers, auszubilden. Als Bahnblech wird im Rahmen dieser Anmeldung ein sich zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung der Zustarteinrichtung erstreckendes Blechteil bezeichnet, das üblicherweise dazu verwendet wird, Bewegungsbahnen für die wirksamen Massen der Dämpfungseinrichtung vorzugeben. Beispielsweise können mittels eines Bahnblechs Bewegungsbahnen bzw. Konturen, definiert werden, in denen die wirksamen Massen der Dämpfungseinrichtung gelagert sind, sodass diese in Abhängigkeit der Bewegung der Dämpfungseinrichtung die entsprechende Bewegungsbahn beschreiben.
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Demnach ist es möglich, wenigstens eine oder mehrere Zustartmassen als Bahnbleche auszuführen und diese in Axialrichtung aneinander anzuordnen. Dabei kann der Betrag der Gesamtmasse und/oder die Anzahl der Zustartmassen davon abhängig gemacht werden, welcher Verbrennungsmotor zuzustarten ist. Ebenso ist es möglich, die wirksamen Massen der Dämpfungseinrichtung zum Zustarten des Verbrennungsmotors zu verwenden oder gegenüber herkömmlichen Dämpfungseinrichtungen weitere wirksame Massen als Zustartmassen vorzusehen.
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Beispielsweise können die Tilgermassen eines drehzahladaptiven Tilgers an einem Bahnblech in Axialrichtung gespiegelt vorgesehen werden, um als zusätzliche Zustartmassen eine entsprechende Bewegung zum Zustarten des Verbrennungsmotors bereitzustellen. Entsprechend ergibt sich, dass Drehungleichförmigkeiten und dergleichen mittels der erhöhten Tilgermasse besonders vorteilhaft bedämpft werden können. Mit anderen Worten können sonach mehrere Reihen von Zustartmassen in Axialrichtung aneinander angeordnet werden, wobei eine zumindest einfach gespiegelte Anordnung von Zustartmassen in Bezug auf ein Trennelement möglich ist, d.h., dass zu beiden Seiten des Trennelements wenigstes eine Zustartmasse angeordnet ist. Die einzelnen Zustartmassen können in Axialrichtung aneinander durch Vernieten oder Verschweißen verbunden werden, insbesondere können mehrere Bahnbleche durch Vernieten oder Verschweißen in Axialrichtung aneinander befestigt werden. Werden wirksame Massen einer Dämpfungseinrichtung als Zustartmasse verwendet, ist sicherzustellen, dass diese sich in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Dämpfungseinrichtung entsprechend bewegen können, um ihre Dämpfungswirkung zu erreichen.
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Der erfindungsgemäße Antriebsstrang kann dahingehend weitergebildet werden, dass die Gesamtmasse der wenigstens einen Zustartmasse der Zustarteinrichtung in Abhängigkeit des Verbrennungsmotors festgelegt ist, insbesondere in Abhängigkeit einer für ein Zustarten des Verbrennungsmotors erforderlichen Größe. Wie zuvor beschrieben, ist es möglich, die Zustarteinrichtung modular aufzubauen, sodass diese wahlweise mit verschiedenen, insbesondere mehreren Zustartmassen ausgestattet werden kann. Demzufolge ist es möglich, in Abstimmung auf den mit dem Antriebsstrang gekoppelten Verbrennungsmotor entsprechend mit der wenigstens einen Zustartmasse ein definiertes Drehmoment bzw. einen definierten Drehimpuls bereitzustellen, sodass durch die Zustartmasse bzw. deren Trägheit, ein Zustarten des Verbrennungsmotors erreicht werden kann. Dadurch ist es ebenso möglich, dass der Antriebsstrang für verschiedene Verbrennungsmotoren ausgelegt sein kann, sodass in Abhängigkeit des ausgewählten Verbrennungsmotors entsprechend die wenigstens eine Zustartmasse angepasst werden kann oder mehrere Zustartmassen vorgesehen werden können.
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Die Zustarteinrichtung kann ferner ein Verbindungselement aufweisen, das die wenigstens eine Zustartmasse mit dem Kupplungselement, also dem Außenlamellenträger oder dem Innenlamellenträger der Kupplungseinrichtung verbindet, wobei die wenigstens eine Zustartmasse mit einer Innenkante außerhalb oder innerhalb der Radialposition des Außenumfangs des Kupplungselements, insbesondere des Außenlamellenträgers, angeordnet ist. Mittels des Verbindungselements ist es somit möglich die Zustarteinrichtung mit der Kupplungseinrichtung zu verbinden, beispielsweise mit der ersten Kupplungseinrichtung, die zur wahlweisen Kopplung des Verbrennungsmotors an den Antriebsstrang vorgesehen ist. Somit ist es möglich, die Zustarteinrichtung direkt an die Kupplungseinrichtung anzukoppeln, mittels der der Verbrennungsmotor angekoppelt bzw. abgekoppelt werden kann. Durch das Verbindungselement kann beispielsweise die Radialposition der wenigstens einen Zustartmasse festgelegt werden, an der die Zustartmasse an das Verbindungselement angeordnet ist.
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Durch die Wahl der Radialposition ist es ebenso möglich, die durch die Bewegung der Zustartmasse zum Zustarten bereitgestellte Energie anzupassen. Beispielsweise kann die Zustartmasse dabei mit einer Innenkante in Bezug auf eine Drehachse der Zustartmasse außerhalb oder innerhalb der Radialposition des Außenumfangs des Außenlamellenträgers angeordnet sein. Insbesondere bei einer Anordnung der Zustartmasse derart, dass eine Innenkante außerhalb des Außenumfangs des Außenlamellenträgers angeordnet ist, kann sowohl im Hinblick auf eine mögliche Dämpfungswirkung, als auch auf die bereitgestellte Energie eine vorteilhafte Anordnung der wenigstens einen Zustartmasse erreicht werden.
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Des Weiteren kann der zur Verfügung stehende Bauraum im Bereich radial außerhalb der Kupplungseinrichtung, also außerhalb des Außenumfangs des Kupplungselements vorteilhaft ausgenutzt werden, da in diesem Bauraum üblicherweise ein gewisser Freiraum besteht. Dabei kann die Zustarteinrichtung beispielsweise in einem Ölraum des Antriebsstrangs angeordnet sein. Der in diesem Ölraum üblicherweise zur Verfügung stehende Bauraum kann somit effizienter ausgenutzt werden, da die Zustarteinrichtung durch das Verbindungselement entsprechend angeordnet werden kann. Das Verbindungselement kann dabei beliebig geformt sein, sodass die Zustartmasse der Zustarteinrichtung in der gewünschten Position angeordnet werden kann.
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Ferner kann bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang vorgesehen sein, dass die Kupplungseinrichtung als normally opened Kupplungseinrichtung oder als normally closed Kupplungseinrichtung ausgebildet ist, wobei in der Ausführung als normally closed Kupplungseinrichtung wenigstens eine Federeinrichtung fluchtend zu einem Lamellenpaket der Kupplungseinrichtung angeordnet ist. Die Begriffe „normally opened“ und „normally closed“ werden wie üblich verwendet, um die Kupplungseinrichtung dahingehend zu charakterisieren, ob diese in einem unbetätigten Zustand geöffnet oder geschlossen vorliegt. Ist die Kupplungseinrichtung im Grundzustand, also wenn diese nicht betätigt ist, offen, wird die Kupplungseinrichtung als normally opened Kupplungseinrichtung bezeichnet und, wenn die Kupplungseinrichtung in ihrem Grundzustand, also wenn diese nicht betätigt ist, geschlossen ist, wird die Kupplungseinrichtung als normally closed Kupplungseinrichtung bezeichnet. Entsprechend der Ausgestaltung muss sonach eine Betätigungskraft bzw. ein Betätigungsdruck aufgebracht werden, um die Kupplungseinrichtung zu öffnen oder zu schließen, diese also aus ihrem Grundzustand in einen betätigten Zustand zu überführen.
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Ist die Kupplungseinrichtung als normally closed Kupplungseinrichtung ausgeführt, kann eine Federeinrichtung fluchtend zu einem Lamellenpaket der Kupplungseinrichtung angeordnet werden. Die Federeinrichtung kann dabei auf derselben Radialposition wie die Lamellen der Kupplungseinrichtung angeordnet sein und direkt eine Kraftwirkung auf das Lamellenpaket bewirken, die die Kupplungseinrichtung im Grundzustand geschlossen hält. Entsprechend kann durch eine Betätigungskraft die Kraftwirkung, die durch die Federeinrichtung bewirkt wird, aufgehoben werden, sodass die Kupplungseinrichtung aus dem Grundzustand heraus in den betätigten Zustand geöffnet werden kann.
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Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass ein Positionierelement dazu ausgebildet ist, die wenigstens eine Federeinrichtung zu positionieren, wobei die Positioniereinrichtung einen Dichtabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Druckausgleichskammer der Kupplungseinrichtung abzudichten. Durch die Druckausgleichskammer bzw. das in der Druckausgleichskammer gespeicherte Fluid, beispielsweise Öl, kann ein dynamischer Druckausgleich der Kupplungseinrichtung bewirkt werden. Das Positionierelement kann beispielsweise als relativ dünnes Halteblech ausgeführt werden, das die Druckausgleichskammer für den dynamischen Druckausgleich abdichten kann. Das Positionierelement kann sonach auch als Deckblech für das Federpaket bezeichnet werden. Das Positionierelement kann dabei einen tiefgezogenen Abschnitt aufweisen, der die Federeinrichtung positioniert bzw. an dem die Federeinrichtung angeordnet sein kann. An dem Positionierelement können ferner Dichtungsabschnitte, insbesondere Dichtlippen, anvulkanisiert sein. Durch den dynamischen Druckausgleich kann sonach zuverlässig bewirkt werden, dass aufgrund von Drehzahlveränderungen bewirkte Betätigungsdrücke nicht dazu führen, dass in Abhängigkeit der Drehzahl ein Öffnen oder Schließen der Kupplungseinrichtung auftritt.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Antriebsstrangs kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Zustarteinrichtung auf einer Antriebswelle des Antriebsstrangs gelagert ist. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine und die zweite Kupplungseinrichtung, die zum Anbinden der Zustarteinrichtung an die elektrische Maschine vorgesehen ist, vergleichsweise nahe an einem einer Getriebeeinrichtung zugewandten Ende des Antriebsstrangs angeordnet ist. Die elektrische Maschine und die zweite Kupplungseinrichtung („K0“) können insbesondere auf einer Antriebswelle des Antriebsstrangs gelagert sein. Dabei können über eine Getriebeeingangswelle auf ein Lagerschild des Gehäuses des Antriebsstrangs Kräfte übertragen werden. Somit ist es möglich, dass alle rotierenden Bauteile versatzfrei zueinander angeordnet sind und sich somit ein versatzfreies überbestimmungsfreies Lagerkonzept ergibt. Die Getriebeeingangswelle überträgt ferner die von der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor bewirkten Drehmomente zum Getriebe.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, welcher Antriebsstrang wenigstens einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine, und wenigstens eine Kupplungseinrichtung zur lösbaren Verbindung des Verbrennungsmotors mit dem Antriebsstrang aufweist, wobei zum Starten des Verbrennungsmotors über die wenigstens eine Kupplungseinrichtung eine Kopplung zwischen dem Antriebsstrang und dem Verbrennungsmotor hergestellt wird, wobei eine für das Zustarten des Verbrennungsmotors erforderliche Bewegung zumindest teilweise von der bewegten Zustartmasse wenigstens einer mit einem Kupplungselement der Kupplungseinrichtung verbundenen Zustarteinrichtung bereitgestellt wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Fig. näher erläutert. Die Fig. sind schematische Darstellungen und zeigen:
- 1 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 2 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 3 einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt einen Antriebsstrang 1 für ein Kraftfahrzeug (nicht dargestellt). Der Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor 2, eine elektrische Maschine 3 und eine erste Kupplungseinrichtung 4 („KS“) zur lösbaren Kopplung des Verbrennungsmotors 2 an einen Eingangsabschnitt des Antriebsstrangs 1. Die Kupplungseinrichtung 4 kann auch als Zustartkupplung bezeichnet werden. Die Kupplungseinrichtung 4 weist ein erstes Kupplungselement 5 und ein zweites Kupplungselement 6 auf, die zur lösbaren Kopplung des Verbrennungsmotors 1 an den Antriebsstrang 2 miteinander verbunden werden können. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Kupplungseinrichtung 4 als Lamellenkupplung ausgebildet und weist sonach ein erstes Kupplungselement 5 auf, das als Außenlamellenträger ausgebildet ist und ein zweites Kopplungselement 6, das als Innenlamellenträger ausgebildet ist. Entsprechend trägt der Außenlamellenträger Außenlamellen und der Innenlamellenträger Innenlamellen, die lösbar miteinander verbunden werden können, um einen Reibschluss herzustellen und sonach den Verbrennungsmotor 2 an den Antriebsstrang 1 zu koppeln.
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Der Antriebsstrang 1 weist ferner eine zweite Kupplungseinrichtung 7 („K0“) auf, mit der eine Zustarteinrichtung 8 des Antriebsstrangs 1 mit der elektrischen Maschine 3 bzw. einer Getriebeseite 9 des Antriebsstrangs 1 verbunden werden kann. Die Zustarteinrichtung 8 weist wenigstens eine Zustartmasse 10 auf, die drehfest mit dem ersten Kopplungselement 5, also mit dem Außenlamellenträger der ersten Kupplungseinrichtung 4 verbunden ist. Zum Zustarten des Verbrennungsmotors 2 kann die erste Kupplungseinrichtung 4 geschlossen werden, sodass durch die Bewegungsenergie der wenigstens einen Zustartmasse 10 der Verbrennungsmotor 2 zugestartet werden kann, d.h. auf Startdrehzahl beschleunigt werden kann.
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Gepunktet dargestellt sind weitere Zusatzmassen 11, 12, die an der Zustarteinrichtung 8 vorgesehen sein können. In diesem Ausführungsbeispiel können weitere Zustartmassen 11 auf derselben Radialposition wie die Zustartmassen 10 angeordnet werden. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zustarteinrichtung 8 als Dämpfungseinrichtung ausgebildet, wobei die Zustartmassen 10 (mehrere Zustartmassen über den Umfang verteilt) als wirksame Massen der Zustarteinrichtung 8 ausgebildet sind. Die weiteren Zustartmassen 11 können beispielsweise als Bahnbleche ausgebildet sein, und durch ein Trennelement 13, das ebenfalls als Bahnblech ausgebildet ist, kann eine Abtrennung zwischen der Zustartmasse 10 und den weiteren Zustartmassen 11 bewirkt werden. Ferner ist es möglich, weitere Zustartmassen 12 auf einer zweiten Radialposition anzuordnen.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind dem Antriebsstrang 1 ferner weitere Dämpfungseinrichtungen (optional) zugeordnet, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad 14 und ein Torsionsdämpfer 15. Zum Zustarten des Verbrennungsmotors 2 können zunächst die erste Kupplungseinrichtung 4 und die zweite Kupplungseinrichtung 7 geöffnet sein. Wird das Kraftfahrzeug in einem Fahrzustand bewegt, in dem ein Zustarten des Verbrennungsmotors 2 möglich oder wahrscheinlich ist, kann die zweite Kupplungseinrichtung 7 zumindest teilweise geschlossen werden, also unter definiertem Schlupf betrieben oder auf Kontakt („Touchpoint“) gebracht werden, um die Zustarteinrichtung 8 in Bewegung zu versetzen. Insbesondere kann die zweite Kupplungseinrichtung 7 vollständig geschlossen werden, um die Zustarteinrichtung 8 mit derselben Drehzahl zu bewegen wie den Rotor 16 der elektrischen Maschine 3.
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Zum Zustarten des Verbrennungsmotors 2 kann die erste Kupplungseinrichtung 4 geschlossen und die zweite Kupplungseinrichtung 7 geöffnet werden. Die zweite Kupplungseinrichtung 7 kann geöffnet werden, um die Drehzahlveränderung der Zustarteinrichtung 8 beim Zustarten des Verbrennungsmotors 2 nicht auf die Getriebeseite 9 des Antriebsstrangs 1 zu übertragen. Somit kann verhindert werden, dass sich die daraus ergebende Veränderung in der Drehzahl des Antriebsstrangs 1 auf das Getriebe überträgt und sonach negativ von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs wahrgenommen werden könnte. Beim Schließen der ersten Kupplungseinrichtung 4 wird daher eine Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 2, insbesondere einer Kurbelwelle 17 und der Zustarteinrichtung 8, hergestellt, sodass die Bewegungsenergie der Zustarteinrichtung 8 ausgenutzt werden kann, um den Verbrennungsmotor 2 zuzustarten.
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In Abhängigkeit des konkreten eingesetzten Verbrennungsmotors 2, insbesondere der für ein Zustarten des Verbrennungsmotors 2 erforderlichen Energie, ist es möglich, die Zustarteinrichtung 8 anzupassen, d.h. den Betrag, die Anordnung und die Anzahl der einzelnen Zustartmassen 10, 11, 12 entsprechend auszuwählen bzw. festzulegen.
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2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs 1. Der grundsätzliche Aufbau des Antriebsstrangs 1 gemäß 2 folgt dem Aufbau des Antriebsstrangs 1 von 1. Es werden daher dieselben Bezugszeichen für dieselben Bauteile verwendet. Die grundsätzliche Funktion des Antriebsstrangs 1 in 2 ist dieselbe wie die des Antriebsstrangs 1 in 1. Die Beschreibung der grundsätzlichen Funktion ist daher analog übertragbar. Der Antriebsstrang 1 weist sonach ebenfalls eine Zustarteinrichtung 8 auf, die als Dämpfungseinrichtung ausgebildet ist, wobei zusätzlich zu der wirksamen Zustartmasse 10 bzw. den wirksamen Zustartmassen 10, die in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind, weitere Zustartmassen 18 vorgesehen sind, die ebenfalls als wirksame Massen ausgebildet sind.
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Die zusätzlichen Zustartmassen 18 sind ebenfalls in Umfangsrichtung verteilt an dem Verbindungselement 19 angeordnet, das die Position, insbesondere die Radialposition der Zustartmassen 10, 11, 18 festlegt. Zwischen den Zustartmassen 10 und den Zustartmassen 18 ist das Trennelement 13 angeordnet, das beispielsweise als Bahnblech ausgebildet ist. Die Zustartmassen 18 sind sonach von dem Trennelement 13 und einem weiteren Bahnblech 20 umgeben bzw. werden von diesen positioniert.
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Die Zustartmassen 10, 18 sind an dem Verbindungselement 19 und dem Trennelement 13 bzw. an dem Trennelement 13 und dem Bahnbleche 20 derart gelagert, dass sich diese in Abhängigkeit der Bewegung der Zustarteinrichtung 8, insbesondere in Abhängigkeit der Bewegung des ersten Kupplungselements 5 auf einer bestimmten Bewegungsbahn bewegen können, insbesondere einer durch die Kurbelwelle 17 von dem Verbrennungsmotor 2 in den Antriebsstrang 1 eingeleitete Drehungleichförmigkeit entgegenwirken können. Selbstverständlich können die einzelnen Zusatzmassen 13, 18 als einzelne Massen oder als mehrreihige aneinander angeordnete Massen ausgebildet sein. Grundsätzlich kann die Anzahl, die Anordnung und die Gesamtmasse der Zustartmassen 10, 11, 12 und 18 beliebig gewählt und insbesondere auf den jeweiligen Verbrennungsmotor 2 angepasst werden.
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3 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs, beispielsweise des Antriebsstrangs 1 von 2. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Kupplungseinrichtung 4 als „normally closed“ Kupplungseinrichtung ausgebildet. Selbstverständlich ist eine anderweitige Ausgestaltung der ersten Kupplungseinrichtung 4 ebenso möglich. Der Antriebsstrang 1 in 3 ist in Bezug auf den grundsätzlichen Aufbau zu dem Antriebsstrang 1 aus 1 und 2 vergleichbar. Dieselben Bezugszeichen werden daher für dieselben Bauteile verwendet. Insbesondere weist der Antriebsstrang 1 in 3 ebenfalls eine erste Kupplungseinrichtung 4 auf, die wie zuvor beschrieben, als normally closed Kupplungseinrichtung ausgebildet ist. Diese weist als erstes Betätigungselement 5 einen Außenlamellenträger auf, der Außenlamellen 21 trägt und als zweites Kupplungselement 6 einen Innenlamellenträger, der Innenlamellen 22 trägt.
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An das erste Kupplungselement 5 ist wiederum das Verbindungselement 19 der Zustarteinrichtung 8 angebunden, an das Zustartmassen 10 gekoppelt sind. Zusätzlich ist es möglich, wie zuvor beschrieben, weitere Zustartmassen 11, 12, 18 vorzusehen. Ersichtlich können die einzelnen Zustartmassen 10, 11, 12, 18 beliebig miteinander kombiniert werden, sodass die Anzahl, die Anordnung und die Masse der einzelnen Zustartmassen 10, 11, 12, 18 entsprechend gewählt werden kann.
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Der Kupplungseinrichtung 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Federpaket 23 zugeordnet, das auf derselben Radialposition wie das aus den Innenlamellen 22 und den Außenlamellen 21 gebildete Lamellenpaket angeordnet ist. Dadurch ist es möglich, unmittelbar eine Kraft auf das Lamellenpaket auszuüben und die erste Kupplungseinrichtung 4 sonach im Grundzustand zu schließen bzw. geschlossen zu halten. Bei einer Betätigung der ersten Kupplungseinrichtung 4, durch entsprechende Beaufschlagung mit einem Hydraulikfluid, insbesondere das Verbringen von Hydraulikfluid in einen entsprechenden Fluidraum 24 kann die von dem Federpaket 23 bewirkte Federkraft aufgehoben bzw. überwunden werden, sodass die erste Kupplungseinrichtung 4 geöffnet werden kann.
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Für einen dynamischen Druckausgleich weist die erste Kupplungseinrichtung 4 ferner eine Druckausgleichskammer 25 auf, in die das Hydraulikfluid aus dem Fluidraum 24 entweichen kann. Dem Federpaket 23 ist außerdem ein Positionierelement 26 zugeordnet, das zum einen durch einen tiefgezogenen Abschnitt die Positionierung des Federpakets 23 sicherstellt, zum anderen wird durch das Positionierelement 26 die Druckausgleichskammer 25 abgedichtet. Zusätzlich dazu kann das Positionierelement 26 Dichtelemente (nicht dargestellt), insbesondere anvulkanisierte Dichtlippen, aufweisen, die zur Abdichtung der Druckausgleichskammer 25 beitragen.
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Die einzelnen Ausführungsbeispiele sind selbstverständlich beliebig untereinander kombinierbar. Die einzelnen Aspekte sind insbesondere untereinander austauschbar. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang ausgeführt werden. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang kann Bestandteil eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- elektrische Maschine
- 4
- erste Kupplungseinrichtung
- 5
- erstes Kupplungselement
- 6
- zweites Kupplungselement
- 7
- zweite Kupplungseinrichtung
- 8
- Zustarteinrichtung
- 9
- Getriebeseite
- 10-12
- Zustartmasse
- 13
- Trennelement
- 14
- Zweimassenschwungrad
- 15
- Torsionsdämpfer
- 16
- Rotor
- 17
- Kurbelwelle
- 18
- Zustartmasse
- 19
- Verbindungselement
- 20
- Bahnblech
- 21
- Außenlamelle
- 22
- Innenlamelle
- 23
- Federeinrichtung
- 24
- Fluidraum
- 25
- Druckausgleichskammer
- 26
- Positionierelement
