EP3080471A1 - Kraftfahrzeugantriebsstrang - Google Patents

Kraftfahrzeugantriebsstrang

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Publication number
EP3080471A1
EP3080471A1 EP14809387.5A EP14809387A EP3080471A1 EP 3080471 A1 EP3080471 A1 EP 3080471A1 EP 14809387 A EP14809387 A EP 14809387A EP 3080471 A1 EP3080471 A1 EP 3080471A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
motor vehicle
power
primary wheel
power turbine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14809387.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kai Kamossa
Kurt Adleff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP3080471A1 publication Critical patent/EP3080471A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a motor vehicle drive train
  • agricultural vehicle or special vehicle or for one
  • Such a turbocompound system has an im
  • Drive motor for driving the motor vehicle drive train can be added to drive wheels and / or another unit of the
  • turbocompound system for example in the bearings of the exhaust gas turbine and the mechanical drive connection, via which the When the turbine is connected to the motor vehicle drive train, even operating states can occur in which the efficiency of the drive motor is worsened compared to a corresponding drive motor without turbocompound system.
  • the present invention is therefore based on the object, a
  • a drive motor which has a drive shaft and generates an exhaust gas flow
  • a power turbine positioned in the exhaust gas flow for converting exhaust gas energy into drive power.
  • the power turbine is switchable in a drive connection with the drive shaft to the drive shaft or one of these in the
  • a hydrodynamic retarder comprising a driven bladed primary wheel, also called a rotor, and a stationary bladed secondary wheel, also called a stator, wherein the two impellers jointly form a working space which can be filled with a working medium.
  • a working medium such as water or oil or a mixture with one of these substances, can be introduced to Drive the primary wheel a working medium circuit in the working space
  • the secondary wheel can be driven in opposite directions to the primary wheel even in a so-called counter-running retarder, in particular via a common input shaft of
  • Retarder from the drive power flow in the motor vehicle drive train can be decoupled.
  • the embodiment according to the invention not only the mechanical losses described above in the turbocompound system, that is, in the drive connection to the power turbine and in the power turbine in selected
  • inventive design is at the same time the additional design effort and the additional effort in the manufacturing costs relativized by the fact that one and the same mechanical clutch advantageous for two completely different units of the motor vehicle powertrain, both previously generated only in certain operating conditions unwanted losses is used.
  • the optional mechanical decoupling of a hydrodynamic retarder and a power turbine of a turbocompound system from the drive power flow in the motor vehicle drive train by means of a common mechanical Disconnect coupling is particularly advantageous because both systems are active in complementary operating states of the motor vehicle drive train, namely the hydrodynamic retarder during braking of the motor vehicle and thus usually in overrun operation of the drive motor, and the turbocompound system in traction operation of the motor vehicle, that is active
  • mechanical disconnect clutch at least two switching positions, comprising a first switching position in which the power turbine is coupled in drive connection with the drive shaft and at the same time the primary wheel of the hydrodynamic retarder is decoupled from the drive power flow in the motor vehicle drive train, and a second switching position, in which the power turbine of
  • Motor vehicle drive train is coupled to drive the primary wheel and in a counter running retarder in particular also the secondary wheel with drive power from the motor vehicle drive train.
  • the mechanical separating clutch also has a third switching position in which both the power turbine and the primary wheel of the hydrodynamic retarder are decoupled from the drive power flow in the motor vehicle drive train, thus neither the primary wheel of the hydrodynamic retarder
  • Disconnecting clutch designed as a dog clutch, either as an unsynchronized jaw clutch, particularly advantageous as a synchronized
  • Disconnect coupling are connected to a power take-off of the drive motor, that is, a so-called PTO (Power Take Off).
  • PTO Power Take Off
  • hydrodynamic coupling also has two bladed wheels, but both rotate.
  • no third wheel is like a
  • the two paddle wheels together form a working space which can be filled with a working medium in order to drive power hydrodynamically from one wheel to the other
  • the hydrodynamic coupling therefore has a second working space to the working space of the hydrodynamic retarder, so it is provided in addition to the hydrodynamic retarder.
  • the hydrodynamic coupling can be positioned spatially separated from the hydrodynamic retarder. For example, viewed in the axial direction, the hydrodynamic coupling is positioned on a first side of the mechanical separating clutch, whereas the hydrodynamic retarder is positioned on a first side
  • hydrodynamic coupling is positioned coaxially to the hydrodynamic retarder, wherein in particular the Rotary axes of the hydrodynamic coupling and the hydrodynamic retarder are aligned.
  • hydrodynamic retarder is positioned, so the axes of rotation of the
  • hydrodynamic coupling and the hydrodynamic retarder are parallel to each other, wherein the paddle wheels are positioned adjacent to each other in the region of a common plane.
  • hydrodynamic units are positioned in the vicinity of the drive motor or in or on the drive motor, for example, because a drive via said power take-off of the drive motor takes place or
  • Drive power of the power turbine is fed into the power take-off of the drive motor, so can the oil budget of the drive motor for
  • the power turbine and the primary wheel of the hydrodynamic retarder each have at least one, in particular a plurality of spur gear on the drive shaft of the
  • FIG. 1 shows an inventive motor vehicle drive train with a separating clutch 1 in the form of a dog clutch, which has three switching states shown.
  • a separating clutch 1 in the form of a dog clutch, which has three switching states shown.
  • the primary wheel 8 forms with a
  • a second output 12 of the separating clutch 1 is above (at least) one
  • Spur gear stage 13 in mechanical drive connection with the turbine wheel 14 of the hydrodynamic coupling 15.
  • the impeller 16 of the hydrodynamic coupling 15, which forms a working space 17 together with the turbine wheel 14, is at least one spur wheel stage 18 in mechanical Drive connection with the exhaust gas turbine 19, which is positioned in an exhaust stream 20 of the drive motor 3.
  • the mechanical disconnect clutch 1 has a shift sleeve 21, by means of which the clutch input 5 can be selectively connected either mechanically to the first clutch output 6 or to the second clutch output 12, according to either a purely mechanical drive connection between the drive shaft 2 and the primary wheel 8 of the hydrodynamic Retarders produce 9 to hydrodynamically decelerate the drive shaft 2, or a hydrodynamic drive connection of the drive shaft 2 with the

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang, insbesondere für ein Nutzfahrzeug oder Schienenfahrzeug, mit einem Antriebsmotor, der eine Antriebwelle aufweist und einen Abgasstrom erzeugt; mit einer im Abgasstrom positionierten Nutzturbine zur Umwandlung von Abgasenergie in Antriebsleistung; wobei die Nutzturbine in eine Triebverbindung mit der Antriebswelle schaltbar ist, um die Antriebswelle oder ein dieser im Antriebsleistungsfluss folgendes Aggregat mit der Antriebsleistung der Nutzturbine anzutreiben; mit einem hydrodynamischen Retarder, umfassend ein angetriebenes beschaufeltes Primärrad und ein stationäres oder in Gegenrichtung zum Primärrad angetriebenes beschaufeltes Sekundärrad, die gemeinsam einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden, um durch Drehmomentübertragung mittels eines Arbeitsmediumskreislaufes vom Primärrad zum Sekundärrad das Primärrad hydrodynamisch abzubremsen. Der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugantriebsstrang ist dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Trennkupplung vorgesehen ist, mittels welcher die Nutzturbine und das Primärrad des hydrodynamischen Retarders vom Antriebsleistungsfluss im Kraftfahrzeugantriebsstrang abkoppelbar sind.

Description

Kraftfahrzeugantriebsstrang
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang,
insbesondere für ein Nutzfahrzeug wie Lastkraftwagen, Baumaschine,
landwirtschaftliches Fahrzeug oder Sonderfahrzeug, oder für ein
Schienenfahrzeug.
In gattungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebssträngen wird ein Antriebsmotor, insbesondere Verbrennungsmotor, beispielsweise Dieselmotor, der eine
Antriebswelle aufweist und einen Abgasstrom erzeugt, zur Einspeisung von Antriebsleistung in den Kraftfahrzeugantriebsstrang verwendet, wobei zur Wirkungsgradverbesserung ein sogenanntes Turbocompound-System
vorgesehen ist, beispielsweise neben einem Abgasturbolader zur Turboaufladung des Antriebsmotors. Ein solches Turbocompound-System weist eine im
Abgasstrom des Antriebsmotors positionierte Nutzturbine auf, die Abgasenergie in Antriebsleistung umwandelt, wobei die Nutzturbine in eine Triebverbindung mit der Antriebswelle schaltbar ist, sodass die mit der Nutzturbine aus der
Abgasenergie gewonnene Antriebsleistung auf die Antriebsleistung des
Antriebsmotors zum Antrieb des Kraftfahrzeugantriebstranges aufaddiert werden kann, um Antriebsräder und/oder ein anderes Aggregat des
Kraftfahrzeugantriebstrangs anzutreiben.
Obwohl ein Turbocompound-System im Nennbetriebspunkt des Antriebsmotors zu einer Wirkungsgradsteigerung führt, indem beispielsweise bei gleichem
Verbrauch zehn Prozent mehr Antriebsleistung zur Verfügung stehen oder bei gleicher Antriebsleistung entsprechend Verbrauchseinsparungen erzielt werden können, gibt es im Teil last betrieb des Antriebsmotors Zustände, in denen aufgrund der geringen vorhandenen Abgasenergie kaum zusätzliche
Antriebsleistung erzeugt werden kann. Aufgrund der unvermeidbaren
mechanischen Verluste im Turbocompound-System, beispielweise in den Lagern der Abgasnutzturbine sowie der mechanischen Triebverbindung, über welche die Nutzturbine am Kraftfahrzeugantriebsstrang angeschlossen ist, können sogar Betriebszustände auftreten, in denen der Wirkungsgrad des Antriebsmotors gegenüber einem entsprechenden Antriebsmotor ohne Turbocompound-System verschlechtert ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem Turbocompound-System anzugeben, dessen Gesamtbilanz des Wirkungsgrads verbessert ist. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugantriebsstrang, insbesondere für ein
Nutzfahrzeug oder Schienenfahrzeug, wie Eingangs dargelegt wurde, umfasst einen Antriebsmotor, der eine Antriebswelle aufweist und einen Abgasstrom erzeugt, sowie eine im Abgasstrom positionierte Nutzturbine zur Umwandlung von Abgasenergie in Antriebsleistung. Die Nutzturbine ist in eine Triebverbindung mit der Antriebswelle schaltbar, um die Antriebswelle oder ein dieser im
Antriebsleistungsfluss folgendes Aggregat mit der Antriebsleistung der
Nutzturbine anzutreiben. Für weitere mögliche Details und Funktionen wird auf die Beschreibung der gattungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstränge im einleitenden Teil verwiesen.
Erfindungsgemäß ist ferner ein hydrodynamischer Retarder vorgesehen, umfassend ein angetriebenes beschaufeltes Primärrad, auch Rotor genannt, und ein stationäres beschaufeltes Sekundärrad, auch Stator genannt, wobei die beiden Schaufelräder gemeinsam einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden. In den Arbeitsraum ist ein Arbeitsmedium, beispielsweise Wasser oder Öl oder ein Gemisch mit einem dieser Stoffe, einbringbar, um durch Antrieb des Primärrades einen Arbeitsmediumkreislauf im Arbeitsraum
auszubilden, mittels welchem Drehmoment vom Primärrad auf das Sekundärrad übertragen wird, wodurch das Primärrad hydrodynamisch abgebremst wird.
Anstelle eines stationären Sekundärrades kann auch bei einem sogenannten Gegen lauf retarder das Sekundärrad gegenläufig zum Primärrad angetrieben werden, insbesondere über eine gemeinsame Eingangswelle des
hydrodynamischen Retarders.
Erfindungsgemäß ist nun eine mechanische Trennkupplung vorgesehen, mittels welcher sowohl die Nutzrubine als auch das Primärrad des hydrodynamischen
Retarders vom Antriebsleistungsfluss im Kraftfahrzeugantriebsstrang abkoppelbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden nicht nur die eingangs dargelegten mechanischen Verluste im Turbocompound-System, das heißt in der Triebverbindung zur Nutzturbine und in der Nutzturbine in ausgewählten
Betriebszuständen, nämlich wenn die Nutzturbine vom Antriebsleistungsfluss abgekoppelt ist, vermieden, sondern entsprechendes gilt für anderenfalls im Nichtbremsbetrieb des hydrodynamischen Retarders auftretende unerwünschte Verluste durch ein vom Retarder erzeugtes Restbremsmoment und/oder ebenfalls durch mechanische Verluste beispielsweise in Lagern. Durch die
erfindungsgemäße Ausgestaltung wird zugleich der zusätzliche konstruktive Aufwand und der zusätzliche Aufwand bei den Herstellungskosten dadurch relativiert, dass ein und dieselbe mechanische Trennkupplung vorteilhaft für zwei völlig verschiedene Aggregate des Kraftfahrzeugantriebstranges, die bisher beide nur in bestimmten Betriebszuständen unerwünschte Verluste erzeugten, verwendet wird.
Die wahlweise mechanische Entkoppelung eines hydrodynamischen Retarders und einer Nutzturbine eines Turbocompound-Systems vom Antriebsleistungsfluss im Kraftfahrzeugantriebsstrang mittels einer gemeinsamen mechanischen Trennkupplung ist besonders günstig, weil beide Systeme in komplementären Betriebszuständen des Kraftfahrzeugantriebstranges aktiv sind, nämlich der hydrodynamische Retarder beim Bremsen des Kraftfahrzeugs und damit in der Regel im Schubbetrieb des Antriebsmotors, und das Turbocompound-System im Traktionsbetrieb des Kraftfahrzeugs, das heißt bei aktiver
Antriebsleistungseinspeisung von Antriebsleistung des Antriebsmotors in den Kraftfahrzeugantriebsstrang, um die Antriebsräder und/oder ein anderes Aggregat mit dem Antriebsmotor anzutreiben. Besonders günstig weist daher die
mechanische Trennkupplung wenigstens zwei Schaltstellungen auf, umfassend eine erste Schaltstellung, in welcher die Nutzturbine in Triebverbindung mit der Antriebswelle gekoppelt ist und zugleich das Primärrad des hydrodynamischen Retarders vom Antriebsleistungsfluss im Kraftfahrzeugantriebsstrang entkoppelt ist, und eine zweite Schaltstellung, in welcher die Nutzturbine vom
Antriebsleistungsfluss im Kraftfahrzeugantriebsstrang entkoppelt ist und das Primärrad des hydrodynamischen Retarders im Antriebsleistungsfluss des
Kraftfahrzeugantriebstranges angekoppelt ist, um das Primärrad und bei einem Gegen lauf retarder insbesondere auch das Sekundärrad mit Antriebsleistung aus dem Kraftfahrzeugantriebsstrang anzutreiben. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die mechanische Trennkupplung ferner eine dritte Schaltstellung auf, in welcher sowohl die Nutzturbine als auch das Primärrad des hydrodynamischen Retarders vom Antriebsleistungsfluss im Kraftfahrzeugantriebsstrang entkoppelt sind, demnach also weder das Primärrad des hydrodynamischen Retarders
angetrieben wird noch ein unerwünschtes Mitschleppen der Nutzturbine durch den Antriebsmotor aufgrund zu geringer Abgasenergie erfolgt.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die mechanische
Trennkupplung als Klauenkupplung ausgeführt, entweder als unsynchronisierte Klauenkupplung, besonders vorteilhaft jedoch als synchronisierte
Klauenkupplung. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Nutzturbine und das Primärrad des hydrodynamischen Retarders über die mechanische
Trennkupplung an einem Nebenabtrieb des Antriebsmotors angeschlossen sind, das heißt an einem sogenannten PTO (Power Take Off). Die vorliegend als
Antriebswelle bezeichnete Welle des Antriebsmotors kann beispielsweise den Nebenabtrieb ausbilden oder die Antriebswelle ist die Kurbelwelle des
Verbrennungsmotors und der Nebenabtrieb steht über einen Rädertrieb innerhalb des Antriebsmotors in Triebverbindung mit der Kurbelwelle. Andere
Ausgestaltungen sind möglich.
Um die Abgasnutzturbine vor Drehschwingungen zu schützen, ist in der
Triebverbindung zwischen der mechanischen Trennkupplung und der Nutzturbine vorteilhaft ein drehschwingungsdämpfendes Element vorgesehen, das besonders vorteilhaft als hydrodynamische Kupplung ausgeführt ist. Eine solche
hydrodynamische Kupplung weist ebenfalls zwei beschaufelte Räder auf, welche jedoch beide umlaufen. Insbesondere ist kein drittes Rad wie bei einem
hydrodynamischen Wandler vorgesehen. Die beiden Schaufelräder bilden wiederum gemeinsam einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum aus, um Antriebsleistung hydrodynamisch von dem einen Rad auf das andere
Rad zu übertragen. Die hydrodynamische Kupplung weist demnach einen zweiten Arbeitsraum zu dem Arbeitsraum des hydrodynamischen Retarders auf, ist also zusätzlich zum hydrodynamischen Retarder vorgesehen. Die hydrodynamische Kupplung kann räumlich getrennt vom hydrodynamischen Retarder positioniert sein. Beispielsweise ist die hydrodynamische Kupplung in Axialrichtung betrachtet auf einer ersten Seite der mechanische Trennkupplung positioniert, wohingegen der hydrodynamische Retarder auf einer
entgegengesetzten Seite der mechanischen Trennkupplung positioniert ist. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die hydrodynamische Kupplung koaxial zu dem hydrodynamischen Retarder positioniert ist, wobei insbesondere die Drehachsen der hydrodynamischen Kupplung und des hydrodynamischen Retarders miteinander fluchten. Noch eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die hydrodynamische Kupplung in Radialrichtung neben dem
hydrodynamischen Retarder positioniert ist, also die Drehachsen der
hydrodynamischen Kupplung und des hydrodynamischen Retarders parallel zueinander sind, wobei die Schaufelräder im Bereich einer gemeinsamen Ebene nebeneinander positioniert sind.
Wenn die hydrodynamische Kupplung und der hydrodynamische Retarder mit demselben Arbeitsmedium betrieben werden, so kann vorteilhaft ein
gemeinsamer Arbeitsmediumhaushalt, insbesondere Ölhaushalt, für beide hydrodynamische Aggregate vorgesehen sein, aus welchem die beiden
Arbeitsräume mit Arbeitsmedium versorgt werden. Unter
Arbeitsmediumversorgung kann sowohl eine Befüllung mit Arbeitsmedium aus einem Arbeitsmediumvorrat des Arbeitsmediumhaushaltes und eine Entleerung des Arbeitsraums vom Arbeitsmedium in den Arbeitsmediumvorrat verstanden werden, als auch bei einer anderen Ausführungsform, bei welchem der
Arbeitsraum zumindest der hydrodynamischen Kupplung und/oder des Retarders nicht entleert beziehungsweise vollständig entleert wird/werden, ein Austausch des in dem Arbeitsraum befindlichen Arbeitsmediums, insbesondere
kontinuierlicher Austausch, aus dem Arbeitsmediumhaushalt, um Wärme aus den hydrodynamischen Aggregaten abzuführen. Insbesondere wenn beide
hydrodynamischen Aggregate in der Nähe des Antriebsmotors oder im oder am Antriebsmotor positioniert sind, beispielsweise weil ein Antrieb über den genannten Nebenabtrieb des Antriebsmotors erfolgt beziehungsweise
Antriebsleistung der Nutzturbine in den Nebenabtrieb des Antriebsmotors eingespeist wird, so kann auch der Ölhaushalt des Antriebsmotors zur
Versorgung der hydrodynamischen Maschinen mit dem Arbeitsmedium Öl verwendet werden. Ein solcher Ölhaushalt dient insbesondere dem Schmieren des Antriebsmotors. Gemäß einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung sind die Nutzturbine und das Primärrad des hydrodynamischen Retarders jeweils über wenigstens eine, insbesondere eine Vielzahl von Stirnradstufen an der Antriebswelle des
Antriebsmotors angeschlossen. Beispielsweise ist zwischen dem Primärrad des hydrodynamischen Retarders und der Antriebswelle eine einzige Stirnradstufe oder es sind zwei Stirnradstufen vorgesehen, wohingegen in der Triebverbindung zwischen der Nutzturbine und der Antriebswelle in der Regel zwei oder noch mehr Stirnradstufen vorgesehen sind. Durch diese Stirnradstufen kann betrachtet von der Antriebswelle aus jeweils eine Übersetzung ins Schnelle ausgebildet werden, sodass sowohl das Primärrad des hydrodynamischen Retarders als auch die Nutzturbine bei einer geschalteten Triebverbindung mittels der Trennkupplung jeweils schneller umlaufen als die Antriebswelle des Antriebsmotors.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels exemplarisch beschrieben werden.
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer Trennkupplung 1 in Form einer Klauenkupplung, die drei Schaltzustände aufweist, dargestellt. Im Einzelnen erkennt man eine rein mechanische Triebverbindung von der Antriebswelle 2 des Antriebsmotors 3 über (wenigstens) eine Stirnradstufe 4 zu einem Eingang 5 der Trennkupplung 1 , über einen ersten Ausgang 6 der Trennkupplung 1 und (wenigstens) eine zweite Stirnradstufe 7 zum Primärrad 8 des hydrodynamischen Retarders 9. Das Primärrad 8 bildet mit einem
Sekundärrad 10 einen Arbeitsraum 11 des hydrodynamischen Retarders 9.
Ein zweiter Ausgang 12 der Trennkupplung 1 steht über (wenigstens) eine
Stirnradstufe 13 in mechanischer Triebverbindung mit dem Turbinenrad 14 der hydrodynamischen Kupplung 15. Das Pumpenrad 16 der hydrodynamischen Kupplung 15, das gemeinsam mit dem Turbinenrad 14 einen Arbeitsraum 17 ausbildet, steht über wenigstens eine Stirnradstufe 18 in mechanischer Triebverbindung mit der Abgasnutzturbine 19, die in einem Abgasstrom 20 des Antriebsmotors 3 positioniert ist.
Die mechanische Trennkupplung 1 weist eine Schaltmuffe 21 auf, mittels welcher der Kupplungseingang 5 wahlweise entweder mechanisch mit dem ersten Kupplungsausgang 6 oder mit dem zweiten Kupplungsausgang 12 verbunden werden kann, um entsprechend entweder eine rein mechanische Triebverbindung zwischen der Antriebswelle 2 und dem Primärrad 8 des hydrodynamischen Retarders 9 herzustellen, um die Antriebswelle 2 hydrodynamisch abzubremsen, oder eine hydrodynamische Triebverbindung der Antriebswelle 2 mit der
Abgasnutzturbine 19 herzustellen, um die Antriebswelle 2 mit der Nutzturbine 19 anzutreiben.
In einem dritten Schaltzustand der mechanischen Trennkupplung 1 , der vorliegend dargestellt ist, ist der Kupplungseingang 5 weder mit dem ersten Kupplungsausgang 6 noch mit dem zweiten Kupplungsausgang 12 verbunden, sodass keine Antriebsleistungsübertragung zwischen dem Kupplungseingang 5 und einem der beiden Kupplungsausgänge 6, 12 stattfinden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeugantriebsstrang, insbesondere für ein Nutzfahrzeug oder
Schienenfahrzeug,
1.1 mit einem Antriebsmotor (3), der eine Antriebwelle (2) aufweist und einen Abgasstrom (20) erzeugt;
1.2 mit einer im Abgasstrom (20) positionierten Nutzturbine (19) zur
Umwandlung von Abgasenergie in Antriebsleistung; wobei
1.3 die Nutzturbine (19) in eine Triebverbindung mit der Antriebswelle (2)
schaltbar ist, um die Antriebswelle (2) oder ein dieser im
Antriebsleistungsfluss folgendes Aggregat mit der Antriebsleistung der Nutzturbine (19) anzutreiben;
1.4 mit einem hydrodynamischen Retarder (9), umfassend ein angetriebenes beschaufeltes Primärrad (8) und ein stationäres oder in Gegenrichtung zum Primärrad (8) angetriebenes beschaufeltes Sekundärrad (10), die
gemeinsam einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum (1 1) ausbilden, um durch Drehmomentübertragung mittels eines
Arbeitsmediumskreislaufes vom Primärrad (8) zum Sekundärrad (10) das Primärrad (8) hydrodynamisch abzubremsen;
dadurch gekennzeichnet, dass
1.5 eine mechanische Trennkupplung (1) vorgesehen ist, mittels welcher die Nutzturbine (19) und das Primärrad (8) des hydrodynamischen Retarders (9) vom Antriebsleistungsfluss im Kraftfahrzeugantriebsstrang abkoppelbar sind.
2. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennkupplung (1) wenigstens zwei Schaltstellungen aufweist, umfassend eine erste Schaltstellung, in welcher die Nutzturbine (19) in Triebverbindung mit der Antriebswelle (2) gekoppelt und das
Primärrad (8) des hydrodynamischen Retarders (9) vom
Antriebsleistungsfluss im Kraftfahrzeugantriebsstrang entkoppelt ist, und eine zweite Schaltstellung, in welcher die Nutzturbine (19) vom
Antriebsleistungsfluss im Kraftfahrzeugantriebsstrang entkoppelt und das Primärrad (8) des hydrodynamischen Retarders (9) im
Antriebsleistungsfluss des Kraftfahrzeugantriebstrangs zum Antrieb des Primärrades (8) angekoppelt ist.
3. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennkupplung (1) ferner eine dritte Schaltstellung aufweist, in welcher die Nutzturbine (19) und das Primärrad (8) des hydrodynamischen Retarders (9) vom Antriebsleistungsfluss im
Kraftfahrzeugantriebsstrang entkoppelt sind.
4. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Trennkupplung (1) als
Klauenkupplung, insbesondere synchronisierte Klauenkupplung, ausgeführt ist.
5. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzturbine (19) und das Primärrad (8) des hydrodynamischen Retarders (9) über die mechanische Trennkupplung (1) an einem Nebenabtrieb des Antriebsmotors (3) angeschlossen sind.
6. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Triebverbindung zwischen der mechanischen Trennkupplung (1) und der Nutzturbine (19) ein
drehschwingungsdämpfendes Element vorgesehen ist.
7. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das drehschwingungsdämpfende Element als hydrodynamische Kupplung (15) mit einem zweiten Arbeitsraum (17) ausgeführt ist.
8. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Kupplung (15) räumlich getrennt vom
hydrodynamischen Retarder (9) positioniert ist, insbesondere auf entgegengesetzten Seiten der mechanischen Trennkupplung (1).
9. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Kupplung (15) koaxial oder in Radialrichtung neben dem hydrodynamischen Retarder (9) positioniert ist.
10. Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Kupplung (15) und der hydrodynamische Retarder (8) einen gemeinsamen
Arbeitsmediumhaushalt, insbesondere Ölhaushalt, aufweisen, aus welchem die Arbeitsräume (1 1 , 17) mit Arbeitsmedium versorgt werden, wobei insbesondere der Antriebsmotor (3) mit demselben Arbeitsmedium geschmiert wird.
11 . Kraftfahrzeugantriebsstrang gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzturbine (19) und das Primärrad (8) des hydrodynamischen Retarders (9) jeweils über wenigstens eine,
insbesondere eine Vielzahl von Stirnradstufen (4, 7, 13, 18) an der
Antriebswelle (2) des Antriebsmotors (3) angeschlossen sind, insbesondere derart, dass zwischen der Antriebswelle (2) und der Nutzturbine (19) und zwischen der Antriebswelle (2) und dem Primärrad (8) jeweils eine
Übersetzung ins Schnelle ausgebildet ist, ausgehend von der Antriebswelle
(2).
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