WO2000020242A2 - Kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2000020242A2
WO2000020242A2 PCT/DE1999/003085 DE9903085W WO0020242A2 WO 2000020242 A2 WO2000020242 A2 WO 2000020242A2 DE 9903085 W DE9903085 W DE 9903085W WO 0020242 A2 WO0020242 A2 WO 0020242A2
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Andreas Rogg
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Luk Lamellen Und Kupplungsbau Gmbh
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    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/12—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with means for synchronisation not incorporated in the clutches
    • F16H3/126—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with means for synchronisation not incorporated in the clutches using an electric drive
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/04—Combinations of toothed gearings only
    • F16H37/042—Combinations of toothed gearings only change gear transmissions in group arrangement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W10/11—Stepped gearings
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    • B60W2510/00—Input parameters relating to a particular sub-units
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    • Y10S903/903—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/96—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor having chargeable mechanical accumulator

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle, in particular a motor vehicle with at least
  • the gearbox has several
  • Gear ratio determines the torque of the transmission output shaft.
  • the torque is transmitted to the vehicle wheels or tires via the transmission output shaft, the differential and the vehicle axle (s)
  • the invention is therefore based on the object of a motor vehicle and a method
  • a method according to the invention is the subject of claim 108 or
  • the drive device generates, for example, as
  • Internal combustion engine is formed, in particular an input variable, such as an input torque.
  • This input torque is on one Output shaft transferable so that, for example, an output speed occurs here.
  • the superposition drive device enables the ratio of the input variable
  • the drive device is an internal combustion engine, for example, the
  • Superposition drive device for example, an electric machine.
  • This electric machine can particularly preferably also be operated in generator mode
  • the invention makes it possible to increase the flexibility of a motor vehicle with a drive device.
  • the invention also enables phases of the interruption of the tractive force
  • Superimposition drive device for example to switch on an electric machine
  • the ratio of the input variable to the output variable is preferably controlled
  • a superposition drive device in particular at least
  • the input variable e.g. the input variable
  • Engine torque or engine speed or the output variable (e.g. the
  • Output speed or the output torque can be influenced. This is preferred
  • the input or output quantity at least temporarily assumes a value as a result of the activity of the superimposition drive device, which
  • the object is further achieved by a motor vehicle according to claim 6.
  • essentially rotatably arranged element such as a ring gear
  • a speed can be applied to a sun gear of the planetary gear, one via the ring gear
  • the object is further achieved by a motor vehicle according to claim 7.
  • a motor vehicle with a drive device is therefore provided
  • At least one output shaft at least one gear device, in particular
  • a manual transmission device and with at least part of one
  • the drive device is, for example
  • the planetary gear has, for example, a ring gear and / or
  • the wheels are, for example, gears. But it is also preferred that the wheels of the planetary gear
  • friction wheels for example are friction wheels.
  • the planetary gear device has at least one of all of the aforementioned elements, ie a ring gear, a sun gear
  • the invention provides that
  • Planetary gear only from a ring gear, at least one planet and one
  • the planetary gear consists only of a sun gear, at least one planet gear and a web.
  • Planetary gear has four planets. It is also preferred that the planetary gear
  • Gear devices one of which is a superposition gear device.
  • a speed can be transmitted via two gear units arranged in parallel.
  • the first shaft is driven by a drive device
  • Power is at least partially on at least one of the transmission devices
  • the second wave is transferable. It is preferred that at least one wave of
  • Transmission devices is coupled to a second drive device, of which
  • power or energy can also be applied to the second shaft - preferably at least via one of these gear devices. It is also particularly preferred that at least one first drive device is used
  • Transmission device transmit a torque or energy to an output shaft
  • At least two branches are connected in parallel at the first branch point
  • the invention also encompasses "open" systems connected in parallel
  • Drive devices an internal combustion engine and one of these drive devices
  • Drivetrain can take energy at least temporarily.
  • the drivetrain can take energy at least temporarily.
  • the drivingtrain can take energy at least temporarily.
  • Energy storage device designed as a generator device.
  • the energy storage device at least temporarily
  • Drivetrain takes energy and at least temporarily from the drivetrain
  • the drive train is from an internal combustion engine
  • Electric machine takes energy from the drive train or takes energy from the drive train in predetermined operating situations.
  • At least one of the energy storage devices is particularly preferred that at least one of the energy storage devices
  • the electric machine is at least temporarily motorized and
  • the motor vehicle has at least two drive devices, in particular for
  • the drive devices is operated.
  • the motor vehicle is an electric machine.
  • the motor vehicle is particularly preferred
  • Drive device can be driven essentially at any time. For example,
  • the motor vehicle at least also - in a phase different from the starting phase
  • a manual transmission device for example a manual transmission device or a starting clutch device
  • a superimposition drive device such as
  • an electric machine According to the invention is, for example
  • the invention enables
  • Such course according to the invention can be smoothed such that the course in the region of the
  • Motor vehicle at least two drive devices for operating the wheels of the motor vehicle, which are essentially connected in series.
  • Motor vehicle arranged at least two transmission devices in the drive train
  • Such transmission devices with at least one switchable are preferred.
  • Such gear devices are preferably switchable with at least two different ratios.
  • the translations of the first are particularly preferred
  • the ratios of the first transmission device are particularly preferred
  • At least one first and at least one second is particularly preferred
  • a transmission device which has at least one wheel, in particular at least one
  • At least one of the transmission devices has a
  • Clutch can be actuated. It is preferred, for example, that such
  • Powertrain can be opened.
  • the invention provides
  • Coupling device can be opened.
  • a torque converter such as one
  • Torque transmission device or at least one clutch concentrically around
  • Such coupling is arranged concentrically directly around a shaft.
  • the second gear device in particular the function
  • Drivetrain is arranged with a drive shaft essentially
  • the lifting-side shaft is particularly preferred. It is also preferred that the
  • Ring gear of a planetary gear which is arranged, for example, parallel to another gear device, with a - from the perspective of this planetary gear - drive-side shaft of the drive train is rotatably coupled. It is also preferred
  • a planet gear is arranged in the drive train
  • Planetary gear which is arranged in the drive train of a motor vehicle with
  • a shaft on the output side is coupled from the perspective of this planetary gear.
  • Planetary gear is coupled to an output shaft of the drive train.
  • Motor vehicle is rotatably mounted. A corresponding one is also preferred
  • Constellation with a rotatable bearing of the sun gear on an output shaft of the drive train is also preferred. It is also preferred that a sun gear
  • output shaft is rotatably mounted.
  • the ring gear is one
  • Motor vehicle is rotatably mounted.
  • Motor vehicle is rotatably mounted. It is particularly preferred that a
  • Motor vehicle is the web of a planetary gear from a perspective of this
  • Planetary gear drive shaft of the drive train of a motor vehicle rotatably mounted. It is also preferred that such a web of a
  • the drive train of a motor vehicle is rotatably mounted.
  • Ring gear of a planetary gear is rotatably or rotatably mounted while
  • the sun gear is rotatably or rotatably mounted on the output shaft. It is also preferred, for example, that translations between individual wheels a planetary gear and individual shafts of the drive train, such as a drive shaft or an output shaft, are connected.
  • the invention provides that the web of a
  • Motor vehicle is coupled via at least one gear stage. It is also preferred
  • Non-rotatable connection that can be released.
  • Torque flow is to be understood broadly here and can also, for example
  • an energy source that is based on
  • At least one component is in motion or this component is in motion
  • the type of energy source is not related to specific energy sources
  • a manually operated drive device should also be understood to mean an energy source in the sense of this invention.
  • the ring gear According to a particularly preferred embodiment of the invention, the ring gear
  • Electromagnetically connectable For example, one is concentric around the ring gear
  • Planetary gear arranged a stator, which acts as a rotor ring gear
  • Planetary gear drives It is also preferred that a rotor with a ring gear
  • Planetary gear is coupled. According to a particularly preferred
  • the current intensity of the stator or the current intensity of the drive is particularly preferred
  • Internal combustion engine - particularly preferably at least partially in the torque flow -
  • a coupling device in particular a
  • a second gear device which in particular has or is a planetary gear
  • the clutch is there
  • a starting clutch is particularly preferred.
  • the second is
  • Gear device which is or has, for example, a planetary gear on which
  • Gear devices are arranged, at least partially on the same side
  • a clutch for example a starting clutch.
  • first gear device via which different gears can be shifted, for example, and a second gear device
  • the sun gear of the planetary gear are arranged on different shafts.
  • Gearbox input shaft arranged, which is substantially concentric with the sun gear of a planetary gear device, preferably with a second drive device
  • Transmission output shaft is coupled, the sun gear of the planetary gear in
  • Transmission input shaft is arranged.
  • Transmission output shaft is arranged.
  • the clutch can also have reduced release force
  • Such a self-adjusting clutch is preferably force-controlled.
  • Such a self-adjusting clutch is preferably path-controlled.
  • the first transmission device of this stepped transmission is preferred.
  • a continuously variable transmission is in the drive train of the motor vehicle
  • This continuously variable transmission is preferably the first transmission device. It is also preferred that, in particular, the first transmission device is automatic
  • An automated manual transmission is arranged in the drive train of the motor vehicle.
  • the first transmission device is particularly preferred as an automated one
  • EKM Electronic Clutch Management
  • At least one dual mass flywheel is arranged. Particularly preferably forms
  • the coupling device is screwed together.
  • the clutch device and the dual-mass flywheel are particularly preferred.
  • the clutch device and the dual-mass flywheel are arranged at least partially radially adjacent to one another. According to a particularly preferred embodiment of the invention, this is
  • Motor vehicle according to the invention equipped with a device for generating a reversal of the direction of rotation of the drive torque.
  • Such a device particularly preferably has a device for generating a
  • a motor vehicle according to the invention has a
  • a transmission clutch and / or an electric machine and / or a starting clutch can be controlled.
  • Motor vehicle such as an electric machine, at least temporarily movable with a purely internal combustion engine drive. This means
  • Motor vehicle having an internal combustion engine and an electric machine, wherein
  • the motor vehicle can be operated by both of these drive devices, at least
  • Electric machine is controllable.
  • the electric machine engages in a planetary device which, in particular connected in series, in the drive train of the motor vehicle
  • Electric machine is equipped, it being simultaneous by both of these
  • Drive devices can be driven.
  • the electric machine at least temporarily as a generator
  • brake energy can be fed back to the electric machine.
  • a motor vehicle has an internal combustion engine and
  • Motor vehicle can be driven at least temporarily in forward operation by means of the electric machine. It is also particularly preferred that a motor vehicle has both an internal combustion engine
  • the motor vehicle at least at times with an electric motor drive
  • Reverse gear is movable.
  • Electric machine provided, at least temporarily in the drive train of the
  • Motor vehicle is arranged, of which electric machine, which is preferred
  • the motor of the motor vehicle can be operated as a generator and / or motor
  • a classic starter is also particularly preferably provided.
  • the internal combustion engine is particularly preferred.
  • Vehicle can be started from a standing start. It is further preferred that the vehicle or the
  • Internal combustion engine can be started by the electric machine when the vehicle is moving.
  • the electric machine can be interrupted and / or bridged. Below is
  • the electric machine can then be activated to ensure this torque. It is particularly preferred that by
  • the torque generated by the electric machine is monitored or controlled.
  • Motor vehicle an internal combustion engine and an electric machine for driving the
  • Vibrations in the drive train can be at least temporarily compensated and / or
  • Motor vehicle can be driven by an internal combustion engine and an electric machine essentially arranged in the drive train, of which
  • At least one output shaft is reversible. For example, by Switching on the second of these two drive devices a resulting one
  • the electric machine is an externally excited electric machine
  • the electric machine is a reluctance machine and / or a
  • Shunt machine and / or a synchronous motor and / or a stepper motor is or has.
  • the planet carrier one in a drive train
  • Motor vehicle arranged planetary gear is designed as a deep-drawn stamping part.
  • a motor vehicle is arranged, can be produced as a deep-drawn stamped part and / or
  • the object is further achieved by a method according to claim 108.
  • Characteristic is operated at predetermined second times, the Intensity of the drive movement through the intensity of the actuation of the
  • Electric machine operated can overlap, for example. Prefers
  • Overlay is provided according to the invention.
  • the object is further achieved by a method according to claim 109.
  • Motor vehicle which has two drive devices, in particular one
  • the invention is particularly limited
  • Fig. 1 shows a first exemplary embodiment of the invention in a schematic
  • Fig. 2 shows a second exemplary embodiment of the invention in schematic
  • Fig. 3 shows a third exemplary embodiment of the invention in schematic
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of the invention in a schematic representation
  • Fig. 5 shows a fifth exemplary embodiment of the invention in schematic
  • FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment of the invention in a schematic representation
  • FIG. 7 shows a seventh exemplary embodiment of the invention in a schematic representation
  • Fig. 8 shows an eighth exemplary embodiment of the invention in schematic
  • FIG. 9 shows a ninth exemplary embodiment of the invention in a schematic representation
  • FIG. 11 shows a schematic illustration of an eleventh exemplary embodiment of the invention
  • Fig. 12 shows a twelfth exemplary embodiment of the invention in schematic
  • Fig. 13 is a schematic representation of a vehicle
  • FIG. 1 shows schematically a vehicle 1 with a drive unit 2, such as an engine or
  • Torque transmission system 3 and an arrangement 4 shown with gear.
  • the torque transmission system 3 is in the power flow
  • the arrangement 4 with gear is shown here very schematically as a black box.
  • This black box 4 represents in particular the area which is shown in FIGS. 3 to 12
  • arrangement 4 or black box 4 is a
  • the torque transmission system 3 is a clutch, such as a friction clutch,
  • the clutch can be a self-adjusting, wear-compensating clutch.
  • the arrangement 4 with gear has for example, a manual transmission, such as a multi-speed transmission.
  • the transmission can also be an automated manual transmission, which is switched automatically by means of at least one actuator
  • An automated manual transmission is also an automated one
  • the switching process of the gear ratio is carried out in a controlled manner by means of at least one actuator.
  • an automatic transmission can also be used, with a
  • Automatic transmission is a transmission with essentially no interruption in tractive power
  • a continuously variable transmission such as
  • Conical pulley belt transmission can be used.
  • the automatic transmission can also be equipped with a torque transmission system 3, such as
  • Torque transmission system can continue as a starting clutch and / or
  • Reversing set clutch for reversing the direction of rotation and / or safety clutch with one
  • the torque transmission system can be a dry friction clutch or a wet one
  • running friction clutch which runs for example in a fluid.
  • the torque transmission system 3 has a drive side 7 and one
  • Output side 8 is transmitted by the clutch disc 3a by means of
  • the release lever 20 is used for this application
  • an actuating device such as an actuator, is actuated.
  • the torque transmission system 3 is controlled by means of a control unit 13, such as a control unit, which has the control electronics 13a and the actuator 13b
  • the actuator and the actuator may include.
  • the actuator and the actuator may include.
  • Control electronics can also be arranged in two different units, such as housings.
  • the control unit 13 can control and power electronics to control the
  • Electric motor 12 of the actuator 13b included This can be advantageous, for example
  • the actuator consists of a drive motor 12, such as an electric motor,
  • a gear such as worm gear or spur gear or crank gear or threaded spindle gear, on one
  • Master cylinder 11 acts. This effect on the master cylinder can be done directly or via a
  • a clutch travel sensor 14 which detects the position or position or detects the speed or acceleration of a quantity which
  • the master cylinder 11 is a
  • Pressure medium line 9 such as hydraulic line, connected to the slave cylinder 10.
  • Output element 10a of the slave cylinder is with the release lever or
  • Slave cylinder 10 causes the disengaging means 20 also moves or tilts
  • the actuator 13b for controlling the transferable torque of the
  • Torque transmission system 3 can be actuated by pressure medium, i.e. it can be equipped with pressure medium transmitter and slave cylinders.
  • the pressure medium can be
  • Pressure transmitter cylinder can be provided by an electric motor, the
  • Electric motor 12 can be controlled electronically.
  • the drive element of the motor 12 can be controlled electronically.
  • actuator 13b can also have another
  • Magnetic actuators are used to adjust a position of an element.
  • Release means 20 such as release fork or central release, can be any suitable release fork or central release.
  • One end position corresponds entirely to one
  • a position of the pressure plate 3b can be controlled in a
  • the clutch can be by means of
  • the targeted activation of the disengaging means 20 can be fixed in this position. It
  • transmissible clutch torques can also be controlled, which are defined
  • Torque non-uniformities in the drive train in the form of, for example
  • Torque peaks are damped and / or isolated.
  • control such as control or regulation
  • Electronic units such as motor electronics or electronics
  • ABS anti-lock braking system
  • ASR anti-slip control
  • Fig. 1 shows that a throttle sensor 15, an engine speed sensor 16, and
  • a speedometer sensor 17 is used and forwards measured values or information to the control unit.
  • the electronic unit such as computer unit, the control unit
  • the internal combustion engine can be controlled electronically by means of a throttle valve actuator.
  • the throttle valve control can
  • Load lever position and / or the throttle valve position can be controlled, for example, using a map. You can do this between the throttle valve position and
  • a map is stored in a memory of the control unit
  • the transmission is designed, for example, as a step change transmission, the
  • Gear ratios can be changed by means of a shift lever or the transmission is operated or operated by means of this shift lever. Furthermore, the
  • Operating lever, such as shift lever 18, of the manual transmission at least one sensor 19b
  • Control unit forwards.
  • the sensor 19a is articulated on the transmission and detects the
  • the sensor is a force sensor, which acts on the shift lever
  • the senor can also be used as a displacement or position sensor
  • control unit from the change over time
  • Position signal recognizes an intention to switch.
  • the control unit is at least temporarily in signal connection with all sensors and
  • control unit control or
  • Actuator such as an electric motor, receives from the control unit which actuates the clutch
  • control program implements a control program as hardware and / or software in the control unit
  • the control unit 13 advantageously has a torque determination unit, a gear position determination unit, a slip determination unit and / or
  • These units can by
  • Control programs can be implemented as hardware and / or as software, so that
  • Vehicle 1 the gear position of the transmission and the slip, which is in the area
  • the gear position determination unit is determined
  • a central shift shaft or shift rod for example, a central shift shaft or shift rod
  • a load lever sensor 31 can be arranged on the load lever 30, such as an accelerator pedal, which detects the load lever position.
  • Another sensor 32 can be used as
  • Idle switches act, i.e. when the accelerator pedal is actuated, like the load lever, this is
  • Idle switch 32 turned on and when a signal is not actuated, it is switched off, so that this digital information can be used to identify whether the
  • Load lever such as the accelerator pedal
  • the load lever sensor 31 detects the degree of
  • FIG. 1 ' shows, in addition to the accelerator pedal 30, like a load lever, and the sensors connected therewith, a brake actuating element 40 for actuating the
  • Service brake or the parking brake such as brake pedal, hand brake lever or hand or foot operated actuator of the parking brake. At least one
  • Sensor 41 is arranged on the actuating element 40 and monitors it
  • the sensor 41 is, for example, a digital sensor, such as a switch,
  • a signal device such as a brake light, can be in signal connection, which signals that the brake is actuated. This can
  • This sensor can also be in signal connection with a signal device.
  • FIG. 2 schematically shows a drive train of a vehicle with a
  • the overspeed protection device 106a acts - as schematically
  • Reference numeral 106a alternatively or additionally represents a wheel speed failure.
  • the torque transmission system 102 is on or on
  • flywheel 102a arranged or attached, the flywheel in the
  • the clutch disc 102c is optionally included arranged a damping device.
  • An energy accumulator like disc spring 102f,
  • a release bearing 109 such as a pressure-operated central release, to r
  • the arrangement 103 with gear is shown schematically as a black box.
  • the invention provides that within this box
  • FIGS. 2 to 11 show explanations for this, in particular in the area between
  • the actuator 108 is an actuator of an automated gearbox, which is also the
  • Actuating unit for the torque transmission system includes.
  • Shift rods or a central shift shaft of the transmission being through the
  • connection 1 11 the clutch actuating element 109 is actuated.
  • the control unit 107 is connected to the actuator via the signal connection 1 12, the signal connections 113 to 115 being connected to the control unit, the
  • Line 114 processes incoming signals, line 113 controls signals from the
  • Data bus connects to other electronic units.
  • the driver operates the vehicle to accelerate the vehicle
  • the load lever sensor 31 By actuating the load lever, the load lever sensor 31 causes the
  • Accelerator pedal and the sensor signals of the accelerator pedal are used as input variables
  • Control of the starting process of the vehicle is used.
  • clutch torque M ks0 ⁇ essentially by means of a predeterminable function or on the basis of characteristic curves or maps, for example depending on the
  • Engine speed ' determined, depending on the engine speed or
  • a is activated by means of a motor controller 40
  • Torque transmission system and a torque transmitted to the drive wheels, such as drive torque.
  • the load lever position a is proportional to the position of the throttle valve
  • the service brake or the parking brake such as brake pedal, hand brake lever or
  • At least one sensor 121 is arranged on the actuating element 120 and monitors it
  • the sensor 121 is, for example, a digital sensor, such as a switch,
  • a signaling device such as a brake light
  • Signal connection stand which signals that the brake is applied. This can
  • a potentiometer determines the degree of actuation of the actuating element.
  • This sensor can also be in signal connection with a signal device
  • Fig. 3 shows a third exemplary embodiment of the invention in a schematic representation.
  • Transmission device in the form of a starting clutch 308, a (first)
  • the first gear device 310 via which different gears can be shifted, is here as a gear device with two gear steps and one
  • a first 316 and a second gear 318 are in the transmission device 310
  • Coupling devices 328 and 330 preferably also as a single
  • Coupling device is formed, is a rotationally fixed connection between the
  • Gearbox output shaft 322 can be produced.
  • the starting clutch 308 is arranged on the transmission input shaft 320.
  • the side of the first gear device facing away from the engine is the
  • ring gear 332 which is rotatable relative to the
  • Gearbox input shaft 320 is mounted. Also rotatable relative to the
  • Transmission input shaft 320 is a web 334 for receiving the planet gears 336.
  • Web 334 has a toothing 338 or stands with a toothing 338
  • Gearing 338 engages in the gearing on the transmission output shaft
  • the sun 348 of the planetary gear is
  • a rotor 342 is provided which at least at times interacts with the stator 344 electromagnetic interaction.
  • 344 is
  • a superposition moment 346 can be initiated at any time. at
  • the drive clutch is closed and on
  • Transmission output shaft 322 is arranged.
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of the invention in schematic form
  • the sun gear 348 of the planetary gear 314 is in accordance with FIG. 4 on the transmission output shaft
  • Transmission input shaft 320 is preferred. This applies in particular to the
  • Fig. 5 shows schematically that the actuation of the starting clutch 308, the
  • Planetary gear device 314 is preferably carried out automatically. This takes over
  • control device 360 controls the transmission device
  • the transmission device 316, 318, 324, 326, 328, 330 controls the control device 316
  • the electric machine 344, 342 is in particular controlled by controlling one on the stator 344
  • Control devices extends, for example, to the
  • control device 360 also interacts with the control device 360 (e.g. electric brake).
  • the control device 360 also interacts with the control device 360 (e.g. electric brake).
  • the communication device 368 which can be wireless or wired, with
  • Kinetic energy is possible according to the invention. According to the invention it is provided, for example, that the specification of an operating mode and a Gear specification is realized from a higher-level drive train control.
  • Connecting device 368 also enables uniform control or
  • FIG. 6 shows a sixth exemplary embodiment of the invention in schematic form
  • the coupling device 328 is here in one
  • FIG. 7 shows a seventh exemplary embodiment of the invention in FIG.
  • the clutches 328, 330 of the gear mechanism 316, 318, 324, 326 are each here
  • transmission input shaft 320 is transmitted to transmission output shaft 322.
  • Gearbox input shaft 320 is thus - according to the translation - via the superimposition gearbox 340, 334, 336, 342, 344 on the Transmission output shaft 322 transmitted.
  • the translation is here by means of
  • the starting process can be influenced by the
  • Electric motor is controlled so that, for example, starting when closed
  • Fig. 8 shows an eighth exemplary embodiment of the invention in a schematic representation.
  • the electric machine 344, 342 dissipates power from the drive train at constant transmission ratio and feeds it back into a battery (not shown).
  • the internal combustion engine can be operated as a brake
  • FIG. 9 shows a ninth exemplary embodiment of the invention in schematic form
  • the invention provides, for example,
  • Enable driving operation that is not an internal combustion engine operation.
  • This kind of Driving operation can be advantageous, for example, in stop-and-go driving or in reverse operation. According to the invention, one could also
  • FIG. 10 shows a tenth exemplary embodiment of the invention in FIG.
  • Transmission output shaft 322 which is shown here schematically via fixed clamping 370
  • Internal combustion engine can be started with the vehicle in motion. The basis for this is
  • the vehicle for example, with an electric drive or in
  • the invention provides that in cases where the
  • Output speed is large enough so that when a gear is engaged
  • Tractive force reduction compensated for by actuating the internal combustion engine.
  • Starting on the vehicle can be influenced via the selected gear.
  • the braking torque when starting is staggered over time
  • FIG. 12 shows a twelfth exemplary embodiment of the invention in FIG.
  • the turning implus can be made from the rotating masses of the
  • an output torque (tensile force) can be generated (power shift function).
  • Target speed accelerated This can be supported by the internal combustion engine
  • Synchronization by means of an electric machine could be omitted.
  • Transmission device 316, 318, 324, 326, 328, 330 no longer transmit speed becomes. Essentially simultaneously, the electric machine 344, 342 becomes such
  • the starting clutch is used for or before shifting the gear stage
  • Planetary gear device 314 is applied to the transmission output shaft 322.
  • the invention further relates to a transmission, in particular for motor vehicles, such as
  • Gear change transmission with at least two shafts, such as an input shaft, one
  • Gear pairs with which can be connected in a rotationally fixed manner to a first shaft by means of couplings
  • Gears such as idler gears, and with a shaft rotatably arranged
  • Gears such as gear wheels.
  • FIGS 3 to 12 schematically show a transmission of a motor vehicle, which one
  • Drive unit such as a motor or internal combustion engine, and a start-up or
  • Switching clutch such as a friction clutch, is arranged downstream.
  • Gearbox has an input shaft, a countershaft and possibly one additional output shaft, the countershaft also being equal to the output shaft
  • a flywheel on which the
  • Friction clutch with pressure plate and clutch cover is arranged. Likewise, instead of
  • a dual mass flywheel can be provided, which two
  • Energy stores are rotatable.
  • a torsional vibration damper is arranged between the clutch drive plate and the transmission input shaft. This has at least two relative to each other
  • Friction linings are preferably arranged radially on the outside of the drive plate.
  • the shafts such as input shaft, output shaft and countershaft, if any
  • the input shaft and the output shaft are arranged essentially parallel to one another.
  • the output shaft is arranged essentially parallel to one another.
  • the gear wheels are axially fixed and non-rotatably connected to the input shaft of the transmission
  • gear wheels mesh gears, such as idler gears, for example
  • Shaft are non-rotatably connectable. Between a gear and another gear
  • the individual gears are under axial displacement of a clutch, such as a sliding sleeve,
  • the transmission can have two or three assemblies, each by two
  • the couplings can advantageously be used as positive couplings, such as dog clutches,
  • Friction surface such as a multi-plate clutch, be formed. Furthermore, you can in one
  • the sliding sleeves for shifting the gears of the transmission are by the
  • Actuators actuated as axially displaced, being between the
  • Actuating units and the sliding sleeves each have a connection, like a linkage
  • Actuating unit can be an electromotive, an electromagnetic and / or
  • a pressure medium operated drive such as a hydraulic unit.
  • the general unit are trained.
  • the speed of the shaft is a
  • Speed sensor provided. For the detection of the transmission input speed, the speed of the transmission input speed
  • an additional speed sensor can also be provided on the shaft. For detection
  • a speed sensor is provided for the engine speed.
  • Drive motor can drive a shaft of the transmission. Likewise, one can
  • Electric generator such as alternator, are driven. It is particularly advantageous
  • the invention is a power shift or power shift capable transmission.
  • the load switching is carried out in that the electric machine
  • At least one clutch actuation actuator is provided, which
  • the powershift transmission is a countershaft transmission with spur gears.
  • Friction clutch between engine and input shaft serves as a starting clutch.
  • the spring / damper system is preferably integrated in the clutch disc.
  • the idler gears can be arranged on the input shaft or countershaft so that they can be connected via couplings or sliding sleeves.
  • the idler gears can be arranged on the input shaft or countershaft so that they can be connected via couplings or sliding sleeves.
  • positive clutch of gear 1 or R can be with a friction clutch, such as
  • Clutches are actuated by at least one actuator.
  • the system also includes an electronic control unit with a microprocessor
  • Engine control system for the internal combustion engine a manually operable element
  • gear selection such as levers, switches or the like for manual and / or
  • An electric machine which as a starter, generator and possibly as a retarter
  • a low gear (gear 1 or 2) is in the transmission for a start-up process
  • the starting clutch closes by actuating the actuating actuator
  • the switching process is initiated by the driver's switching request or the automatic control.
  • Positive coupling such as claw coupling
  • Form-fitting couplings can be used in this regard.
  • Wedge gears or spring-loaded friction clutches can be used.
  • the interlocking of the positive connection in positive couplings can vary
  • synchronization are equipped with synchronization rings.
  • the idler gears and clutches can be used in gearboxes with countershafts

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, zur Erzeugung einer Eingangsgrösse, insbesondere eines Eingangsdrehmoments, und mit wenigstens einer Abtriebswelle, auf die eine Abtriebsgrösse, insbesondere eine Abtriebsdrehzahl übertragbar ist.

Description

Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug mit wenigstens
einer Antriebseinrichtung, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
Kraftfahrzeuge sowie Kraftfahrzeuge mit einer Antriebseinrichtung sind bereits
bekannt.
Bei diesen bekannten Kraftfahrzeugen wird von einer Brennkraftmaschine ein
Antriebsdrehmoment erzeugt. Dieses Antriebsdrehmoment wird über die
Getriebeeingangswelle in ein Getriebe eingeleitet. Das Getriebe weist verschiedene
Schaltstufen mit verschiedenen Übersetzungen auf, wobei die jeweils geschaltete
Übersetzung das Drehmoment der Getriebeausgangswelle bestimmt. Insbesondere
über die Getriebeausgangswelle, das Differential sowie die Fahrzeugachse(n) wird das Drehmoment auf die Fahrzeugräder bzw. Reifen übertragen, die über den Kontakt zur
Straße das Fahrzeug in Bewegung setzen und halten. Derartige bekannte
Kraftfahrzeuge haben sich bereits seit vielen Jahren bewährt.
Dennoch weisen derartige bekannte Kraftfahrzeuge auch Eigenschaften auf, die einen
Wunsch nach Verbesserungen bedingen.
Beispielsweise tritt in derartigen bekannten Anordnungen bei Schaltvorgängen am
Getriebe eine Unterbrechung der Zugkraft auf, die insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß der Antriebsstraπg beim Schalten geöffnet wird. Diese Zugkraftunterbrechung
bewirkt beim Fahrer einen "Nickeffekt". Mit Phasen der Zugkraftunterbrechung ist ferner eine verminderte Leistungsausnutzung verbunden. So dreht in den Phasen der
Zugkraftunterbrechung die Motordrehzahl bzw. -ausgangswelle "leer".
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren
zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, das bei verbessertem Wirkungsgrad,
für den Fahrer angenehmeren Fahrbedingungen und erhöhter Flexibilität der
Antriebseinrichtung einen verminderten Herstellungsaufwand, eine in baulicher
Hinsicht vereinfachte Herstellung sowie einen kostengünstigeren Betrieb und ein
verbessertes Betriebsverhalten ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Anspruch 1 oder den Anspruch 2 oder den
Anspruch 4 oder den Anspruch 6 oder den Anspruch 7 oder den Anspruch 9 oder den
Anspruch 12 oder den Anspruch 13 oder den Anspruch 16 oder den Anspruch 99 oder
den Anspruch 100 oder den Anspruch 102 oder den Anspruch 103 oder den Anspruch
104 oder den Anspruch 105 oder den Anspruch 106 oder den Anspruch 107.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist Gegenstand des Anspruchs 108 oder des
Anspruchs 109.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, ein Kraftfahrzeug mit einer
Antriebseinrichtung, einer Antriebswelle sowie einer Überlagerungsaπtriebseinrichtung
zu versehen. Dabei erzeugt die Antriebseinrichtung, die beispielsweise als
Brennkraftmaschine ausgebildet ist, insbesondere eine Eingangsgröße, wie beispielsweise ein Eingangsdrehmoment. Dieses Eingangsdrehmoment ist auf eine Abtriebswelle übertragbar, so daß hier beispielsweise eine Abtriebsdrehzahl auftritt.
Die Überlagerungsantriebseinrichtung ermöglicht, das Verhältnis der Eingangsgröße,
insbesondere des Eingangsdrehmoments oder der Eingangsdrehzahl, zur
Abtriebsgröße, insbesondere zur Abtriebsdrehzahl oder zum Abtriebsdrehmoment, zu
variieren.
Während die Antriebseinrichtung beispielsweise eine Brennkraftmaschiπe ist, ist die
Überlagerungsantriebseinrichtung beispielsweise eine Elektromaschine. Diese Elektromaschine kann besonders bevorzugt auch im generatorischen Betrieb betätigt
werden, so daß Energie aus dem Antriebsstrang rückgewinnbar ist.
Die Erfindung ermöglicht, die Flexibilität eines Kraftfahrzeugs mit Antriebseinrichtung zu steigern. Femer ermöglicht die Erfindung, Phasen der Zugkraftunterbrechung zu
verkürzen bzw. zu beseitigen. So ist es beispielsweise möglich, während eines
Schaltvorgangs bzw. während einer durch ein Auskuppeln oder durch ein Trennen der
ersten Getriebeeinrichtung, über die die Gangstufen schaltbar sind, die
Überlagerungsantriebseinrichtung, beispielsweise eine Elektromaschine zuzuschalten,
so daß während der Phase der Zugkraftunterbrechung der Antrieb von der
Elektromaschine übernommen wird.
Bevorzugt ist das Verhältnis der Eingangsgröße zur Ausgangsgröße gesteuert
beeinflußbar.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen des
Anspruchs 4. Es wird erfindungsgemäß also vorgeschlagen, ein Kraftfahrzeug mit einer
Antriebseinrichtung, insbesondere einer Brenπkraftmaschine, einer Abtriebswelle sowie
einer Überlagerungsantriebseinrichtung auszubilden, wobei insbesondere wenigstens
eine der Randgrößen, also insbesondere die Eingangsgröße (z. B. das
Motordrehmoment oder die Motordrehzahl) oder die Ausgangsgröße (z. B. die
Abtriebsdrehzahl oder das Abtriebsdrehmoment), beeinflußbar ist. Bevorzugt ist diese
Beeinflussung gesteuert erreichbar. Unter einer Beeinflussung sei erfindungsgemäß
insbesondere zu verstehen, daß die An- bzw. Abtriebsgröße wenigstens zeitweise infolge der Aktivität der Überlagerungsantriebseinrichtung einen Wert annimmt, der
sich von dem Wert unterscheidet, der eintreten würde, wenn bei unverändertem
Betrieb der ersten Antriebseinrichtung die zweite Antriebseinrichtung bzw. die
Überlagerungsantriebseinrichtung nicht vorhanden wäre.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 6.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei
Antriebseinrichtungen, von denen insbesondere eine erste eine Brennkraftmaschine
ist, auszubilden, wobei eine zweite dieser Antriebseinrichtungen mit einem im
wesentlichen drehbeweglich angeordneten Element, wie beispielsweise einem Hohlrad
oder einem Steg oder einem Planetenrad oder einem Sonnenrad, gekoppelt ist.
Somit wird erfindungsgemäß beispielsweise ermöglicht, daß von einer
Brennkraffmaschine, insbesondere über eine Getriebeeinrichtung, eine Drehzahl auf ein Sonnenrad des Planetengetriebes aufbringbar ist, wobei über eine mit dem Hohlrad
der Planetengetriebeeinrichtung gekoppelten Elektromaschine ein zusätzliches Moment bzw. eine zusätzliche Drehzahl überlagerbar ist, so daß die Abtriebsdrehzahl
durch die Aktivität der Elektromaschine erhöht wird.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 7.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung,
wenigstens einer Abtriebswelle, wenigstens einer Getriebeeinrichtung, insbesondere
einer Schaltgetriebeeinrichtung, und mit wenigstens einem Teil eines
Planetengetriebes zu versehen. Die Antriebseinrichtung ist dabei beispielsweise eine
Brennkraftmaschine. Das Planetengetriebe weist beispielsweise ein Hohlrad und/oder
ein Sonnenrad und/oder wenigstens ein Planetenrad und/oder wenigstens einen Steg
zur Aufnahme des wenigstens einen Planetenrades auf. Die Räder sind beispielsweise Zahnräder. Bevorzugt ist aber auch, daß die Räder des Planetengetriebes
beispielsweise Reibräder sind.
Erfindungsgemäß ist beispielsweise vorgesehen, daß die Planetengetriebeeinrichtung alle der vorgenannten Elemente, also ein Hohlrad, ein Sonnenrad, wenigstens ein
Planetenrad sowie einen Steg aufweist. Bevorzugt ist jedoch auch, daß diese Elemente
wenigstens teilweise fehlen. Beispielsweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das
Planetengetriebe nur aus einem Hohlrad, wenigstens einem Planeten sowie einem
Steg besteht. Beispielsweise ist auch vorgesehen, daß das Planetengetriebe lediglich aus einem Sonnenrad, wenigstens einem Planetenrad sowie einem Steg besteht. Die
Erfindung- ist hinsichtlich der Anzahl der Planetenräder im wesentlichen nicht
beschränkt. Dennoch können in Anordnungen bestimmte Anzahlen besonders
bevorzugt sein. Beispielsweise ist besonders bevorzugt, daß das Planetengetriebe drei Planeten aufweist. Hierdurch wird jedoch nicht ausgeschlossen, daß nur einer oder nur
zwei Planeten vorhanden sind. Besonders bevorzugt ist ferner, daß das
Planetengetriebe vier Planeten aufweist. Bevorzugt ist auch, daß das Planetengetriebe
fünf oder sechs oder sieben oder acht oder neun oder zehn Planeten aufweist. Durch
diese Angabe soll die Anzahl der Planeten jedoch nicht beschränkt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist diese zwei
Getriebeeinrichtungen auf, von denen eine eine Überlagerungsgetriebeeinrichtung ist.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß eine Drehzahl bzw. ein Drehmoment von einer
Getriebeeinrichtung dem Drehmoment bzw. der Drehzahl einer anderen
Getriebeeinrichtung überlagert wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der
Abtriebsstrang des Kraftfahrzeugs wenigstens einen Bereich auf, in dem wenigstens
zwei Teiltriebstränge vorliegen, die einander parallel geschaltet sind. Beispielsweise ist
vorgesehen, daß von einer ersten Welle auf eine zweite Welle ein Drehmoment bzw.
eine Drehzahl über zwei parallel angeordnete Getriebeeinrichtungen übertragbar ist.
Beispielsweise wird dabei auf die erste Welle von einer Antriebseinrichtung ein
Drehmoment bzw. eine Drehzahl aufgebracht. Die hiermit verbundene Energie bzw.
Leistung ist wenigstens teilweise über wenigstens eine der Getriebeeinrichtungen auf
die zweite Welle übertragbar. Bevorzugt ist dabei, daß wenigstens eine Welle der
Getriebeeinrichtungen mit einer zweiten Antriebseinrichtung gekoppelt ist, von der
ebenfalls Leistung bzw. Energie auf die zweite Welle - bevorzugt wenigstens über eine dieser Getriebeeinrichtungen - aufbringbar ist. Besonders bevorzugt ist auch, daß wenigstens eine erste Antriebseinrichtung über
wenigstens eine erste, insbesondere in verschiedene Stufen schaltbare
Getriebeeinrichtung ein Drehmoment bzw. Energie auf eine Abtriebswelle übertragen
kann. Über wenigstens eine zweite Antriebseinrichtung ist - bevorzugt über eine zweite
Getriebeeinrichtung - Energie ebenfalls auf die Abtriebswelle, die besonders bevorzugt
mit der ersten Abtriebswelle übereinstimmt, übertragbar. Die Erfindung ist also nicht
nur auf Parallelschaltungen beschränkt, die wenigstens zwei Verzweigungspunkte
aufweisen, also beispielsweise auf solche Parallelschaltungen, bei denen ab einem
ersten Verzweigungspunkt wenigstens zwei Zweige parallel geschaltet sind, die an
einem zweiten Verzweigungspunkt wieder zusammenlaufen.
Die Erfindung umfaßt insbesondere auch "offene", parallel geschaltete Systeme, bei
denen beispielsweise zwei Teilstränge des Antriebsstrangs zwischen einem Knotenpunkt und jeweils einer Antriebseinrichtung parallel verlaufen, ehe sie ab
diesem Knotenpunkt zusammenlaufen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens
eine der Getriebeeinrichtungen ein Planetengetriebe auf.
Bevorzugt ist, ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei Aπtriebseinrichtungen zum
Erzeugen einer Abtriebsdrehzahl bzw. zum Erzeugen von wenigstens einer
Raddrehzahl der das Kraftfahrzeug treibenden Räder auszubilden, wobei eine dieser
Antriebseinrichtungen eine Brennkraftmaschine und eine dieser Antriebseinrichtungen
eine Elektromaschine ist. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein
erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug mit wenigstens einer Antriebseinrichtung wenigstens
eine Energiespeichereinrichtung auf, wobei diese Energiespeichereinrichtung dem
Antriebsstrang wenigstens zeitweise Energie entnehmen kann. Beispielsweise ist die
Energiespeichereinrichtung als Generatoreinrichtung ausgebildet.
Bevorzugt ist, daß die Energiespeichereinrichtung wenigstens zeitweise dem
Antriebsstrang Energie entnimmt und wenigstens zeitweise dem Antriebsstrang
Energie zuführt. Beispielsweise ist der Antriebsstrang von einer Brennkraftmaschine
und von einer Elektromaschine mit Energie versorgbar. Bevorzugt ist dabei, daß die
Elektromaschine in vorbestimmten Betriebssituationen dem Antriebsstraπg Energie entnimmt bzw. Energie aus dem Antriebsstrang aufnimmt.
Besonders bevorzugt ist, daß von der Energiespeichereinrichtung wenigstens
zeitweise Bremsenergie des Fahrzeuges aufnehmbar ist. Besonders bevorzugt ist, daß
die von der Energiespeichereinrichtung aufnehmbare Energie dem Antriebsstrang
gemäß einer vorgegebenen Charakteristik wenigstens teilweise wieder zuführbar ist.
Bevorzugt ist also auch, daß die Elektromaschine wenigstens zeitweise motorisch und
wenigstens zeitweise generatorisch betreibbar ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
weist das Kraftfahrzeug wenigstens zwei Antriebseinrichtungen, insbesondere zum
Antreiben' der treibenden Räder des Kraftfahrzeugs auf, die wenigstens zeitweise
zeitgleich aktivierbar sind, so daß das Kraftfahrzeug von beiden Antriebseinrichtungen
gleichzeitig betrieben wird. Bevorzugt ist auch, ein Kraftfahrzeug mit wenigstens zwei Antriebseinrichtungen
auszubilden, wobei zu bestimmten Zeitpunkten eine dieser Antriebseinrichtungen
inaktiviert ist, während eine zweite dieser Antriebseinrichtungen im wesentlichen
zeitgleich aktiviert ist, so daß das Kraftfahrzeug zu diesen Zeitpunkten von einem Teil
der Antriebseinrichtungen betrieben wird.
Bevorzugt ist auch, das Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung auszubilden, die
eine Elektromaschine ist. Besonders bevorzugt ist das Kraftfahrzeug von dieser
Antriebseinrichtung im wesentlichen zu beliebigen Zeiten antreibbar. Beispielsweise ist
das Kraftfahrzeug - zumindest auch - in einer von der Startphase verschiedenen Phase
von einer derartigen als Elektromotor ausgebildeten Antriebseinrichtung antreibbar.
Erfindungsgemäß ist beispielsweise vorgesehen, daß ein Kraftfahrzeug, das
beispielsweise eine Schaltgetriebeeinrichtung oder eine Anfahrkupplungseinrichtung
aufweist, wobei beispielsweise bei Schaltvorgängen der Antriebsstrang wenigstens
zeitweise unterbrochen wird, beispielsweise während dieser Unterbrechungsphasen
wenigstens teilweise von einer Überlagerungsantriebseinrichtung, wie beispielsweise
einer Elektromaschine, betrieben wird. Erfindungsgemäß ist beispielsweise
vorgesehen, daß der Momentenverlauf bzw. der Drehzahlverlauf beliebiger Elemente
im Antriebsstrang "geglättet" wird. Beispielsweise wird erfindungsgemäß ermöglicht,
daß in Phasen der Unterbrechung des Antriebsstrangs, beispielsweise in Phasen der
Unterbrechung der Zugkraft, die Elektromaschine derart ein Moment bzw. eine
Drehzahl überlagert, daß wenigstens eine Drehzahl bzw. ein Drehmoment eines Bauteils des Antriebsstrangs, das infolge der Zugkraftunterbrechung einen "Einbruch"
erfährt, einen angehobenen, geglätteten Verlauf erfährt. Beispielsweise ist ein derartiger Verlauf erfiπdungsgemäß derart glättbar, daß der Verlauf im Bereich der in
bekannten Anordnungen auftretenden "Zugkraftunterbrechung" monoton steigend bzw.
monoton fallend ist.
Beispielsweise wird erfindungsgemäß ermöglicht, daß lediglich die Kurve,
insbesondere die Motormomentkurve oder die Kupplungsmomentkurve "angehoben"
wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein
Kraftfahrzeug wenigstens zwei Antriebseinrichtungen zum Betreiben der Räder des Kraftfahrzeugs auf, die im wesentlichen in Reihe geschaltet sind.
Bevorzugt ist auch, daß wenigstens zwei Räder zum Betreiben des Kraftfahrzeugs bzw.
zum Antreiben der Kraftfahrzeugräder in Reihe geschaltet sind. Bevorzugt ist auch,
daß zwischen dem Differential des Kraftfahrzeugs und der Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeugs wenigstens zwei Getriebeeinrichtungen im Antriebsstrang angeordnet
sind.
Bevorzugt sind derartige Getriebeeinrichtungen mit wenigstens einer schaltbaren
Übersetzungen.
Bevorzugt sind derartige Getriebeeinrichtungen mit wenigstens zwei verschiedenen Übersetzungen schaltbar. Besonders bevorzugt sind die Übersetzungen der ersten
Getriebeeinrichtung und die Übersetzungen der zweiten Getriebeeinrichtung abhängig
schaltbar. Besonders bevorzugt sind die Übersetzungen der ersten Getriebeeinrichtung
und die Übersetzungen der zweiten Getriebeeinrichtung unabhängig voneinander
schaltbar. Besonders bevorzugt ist wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite
Getriebeeiπrichtung im Antriebsstrang in Reihe geschaltet. Bevorzugt ist auch, daß
wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite Getriebeeinrichtung innerhalb des
Antriebsstrangs parallel geschaltet sind.
Es sei angemerkt, daß unter Getriebe bzw. unter Getriebeeinrichtung im Sinn dieser
Erfindung sowohl eine Getriebeeinrichtung im klassischen Sinne zu verstehen ist, als
auch eine Getriebeeinrichtung, die wenigstens ein Rad, insbesondere wenigstens ein
Zahnrad aufweist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist wenigstens
eine Getriebeeinrichtung ein Planetengetriebe auf.
Bevorzugt ist auch, daß wenigstens eine der Getriebeeinrichtungen über eine
Kupplung betätigbar ist. Bevorzugt ist beispielsweise, daß über eine derartige
Kupplung verschiedene Übersetzungsstufen bzw. Gänge der Getriebeeinrichtung
schaltbar sind. Bevorzugt ist auch, daß über eine derartige Kupplungseinrichtung der
Antriebsstrang geöffnet werden kann. Beispielsweise ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß der Antriebsstrang im Bereich der Getriebeeinrichtung über eine
Kupplungseinrichtung geöffnet werden kann. Insbesondere ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß mittels einer derartigen Kupplung ein Neutralgang einlegbar ist. Die Anordnung einer derartigen Kupplung im Antriebsstrang ist erfindungsgemäß nicht
beschränkt. Bevorzugt ist, daß mehrere Kupplungen im Antriebsstrang angeordnet
sind. Besonders bevorzugt ist, daß eine beliebige Drehmomentübertragungseinrichtung, die
nur als Spezialfall eine Kupplung ist, innerhalb des Antriebsstrangs angeordnet ist.
Beispielsweise ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
vorgesehen, daß eine Drehmomentübertragungseinrichtung, die im Antriebsstrang
angeordnet ist, einen Drehmomentwandler, wie beispielsweise einen
hydrodynamischen Drehmomentwandler aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine
Drehmomentübertragungseinrichtung bzw. wenigstens eine Kupplung konzentrisch um
die Achse einer Welle des Antriebsstrangs herum angeordnet. Beispielsweise ist eine
derartige Kupplung direkt um eine Welle herum konzentrisch angeordnet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die erste
Getriebeeinrichtung, über die sich insbesondere verschiedene Gänge schalten lassen,
ein außen verzahntes Stirnradgetriebe auf.
Bevorzugt ist auch, daß die zweite Getriebeeinrichtung, die insbesondere die Funktion
eines Überlagerungsgetriebes übernimmt, ein Planetengetriebe aufweist. Die
Kombination aus beiden dieser Möglichkeiten ist besonders bevorzugt.
Bevorzugt ist auch, daß das Sonnenrad eines Planetengetriebes, das im
Antriebsstrang angeordnet ist, mit einer antriebsseitigen Welle im wesentlichen
drehfest gekoppelt ist. Auch eine Kopplung zwischen einem derartigen Sonnenrad und
der abthebsseitigen Welle ist besonders bevorzugt. Bevorzugt ist auch, daß das
Hohlrad eines Planetengetriebes, das beispielsweise parallel zu einer weiteren Getriebeeinrichtung angeordnet ist, mit einer - aus Sicht dieses Planetengetriebes - antriebsseitigen Welle des Antriebsstrangs drehfest gekoppelt ist. Bevorzugt ist auch,
daß ein derartiges Hohlrad mit einer entsprechenden abtriebsseitigen Welle des
Antriebsstrangs gekoppelt ist.
Bevorzugt ist ferner, daß ein Planetenrad eines im Antriebsstrang angeordneten
Planetengetriebes mit einer aus Sicht dieses Planetengetriebes antriebsseitigen Welle
drehfest gekoppelt ist. Bevorzugt ist auch, daß ein Planetenrad eines
Planetengetriebes, das im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, mit
einer aus Sicht dieses Planetengetriebes abtriebsseitigen Welle gekoppelt ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Steg eines Planetengetriebes mit einer aus Sicht des Stegs antriebsseitigen Welle des
Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs drehfest gekoppelt. Bevorzugt ist auch, daß der
Steg eines wenigstens teilweise im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs angeordneten
Planetengetriebes mit einer abtriebsseitigen Welle des Antriebsstrangs gekoppelt ist.
Bevorzugt ist auch, daß das Sonnenrad eines Planetengetriebes auf einer aus Sicht
dieses Planetengetriebes antriebsseitig angeordneten Welle des Antriebsstrangs eines
Kraftfahrzeugs drehbeweglich gelagert ist. Bevorzugt ist auch eine entsprechende
Konstellation mit einer drehbeweglichen Lagerung des Sonnenrads auf einer abtriebsseitigen Welle des Antriebsstrangs. Bevorzugt ist auch, daß ein Sonnenrad
eines Planetengetriebes sowohl auf der antriebsseitigen als auch auf der
abtriebsseitigen Welle drehbeweglich gelagert ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Hohlrad eines
Planetengetriebes auf einer aus Sicht des Planetengetriebes antriebsseitigen Welle des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs drehbeweglich gelagert. Bevorzugt ist auch,
daß ein derartiges Hohlrad auf einer abtriebsseitigen Weile des Antriebsstrangs eines
Kraftfahrzeugs drehbeweglich gelagert ist.
Bevorzugt ist auch, daß ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einer aus Sicht
dieses Planetengetriebes antriebsseitigen Welle eines Antriebsstrangs eines
Kraftfahrzeugs drehbeweglich gelagert ist. Besonders bevorzugt ist, daß ein
Planetenrad eines Planetengetriebes auf einer aus Sicht dieses Planetengetriebes abtriebsseitigen Welle eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs drehbeweglich
gelagert ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfinduπgsgemäßen
Kraftfahrzeugs ist der Steg eines Planetengetriebes auf einer aus Sicht dieses
Planetengetriebes antriebsseitigen Welle des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs drehbeweglich gelagert. Bevorzugt ist auch, daß ein derartiger Steg eines
Planetengetriebes auf einer aus Sicht dieses Planetengetriebes abtriebsseitigen Welle
des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs drehbeweglich gelagert ist.
Besonders bevorzugt sind insbesondere auch die sich aus diesen Einzellagerungsmöglichkeiten ergebenden Kombinationen. Beispielhaft sei angeführt,
daß auf einer antriebsseitigen Welle eines Antriebsstraπgs eines Kraftfahrzeugs ein
Hohlrad eines Planetengetriebes drehfest oder drehbeweglich gelagert ist, während
das Sonnenrad auf der abtriebsseitigen Welle drehfest oder drehbeweglich gelagert ist. Bevorzugt ist auch beispielsweise, daß Übersetzungen zwischen einzelnen Rädern eines Planetengetriebes und einzelnen Wellen des Antriebsstrangs, wie beispielsweise einer antriebsseitigen Welle oder einer abtriebsseitigen Welle, geschaltet sind.
Beispielsweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Steg eines
Planetengetriebes mit einer antriebsseitigen Welle des Antriebsstrangs eines
Kraftfahrzeugs über wenigstens eine Zahnradstufe gekoppelt ist. Bevorzugt ist auch,
daß ein derartiger Steg mit einer abtriebsseitigen Welle über wenigstens eine
Zahnradstufe gekoppelt ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen
einer aus Sicht eines Planetengetriebes antriebsseitigen oder abtriebsseitigen Welle
des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs und dem Sonneπrad oder dem Hohlrad oder
einem Planetenrad oder dem Steg des Plaπetengetriebes wenigstens zeitweise eine
drehfeste Verbindung erzeugbar, die lösbar ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Hohlrad
eines Planetengetriebes im Drehmomentfluß zwischen einer Bewegungseinrichtung
und einer Anordnung aus Planetenrädern angeordnet. Der Begriff des
Drehmomentflusses ist hierbei weit gefaßt zu verstehen und kann beispielsweise auch
ein Leistungsfluß bzw. Energiefluß schlechthin sein. Unter einer Bewegungseinrichtung
ist erfindungsgemäß insbesondere eine Energiequelle zu verstehen, die auf
wenigstens ein Bauteil eine Bewegung ausübt bzw. dieses Bauteil in Bewegung
versetzt. Die Art der Energiequelle ist dabei nicht auf bestimmte Energiequellen
beschränkt. Beispielsweise sei unter einer manuell betätigbaren Antriebseinrichtung auch eine Energiequelle im Sinne dieser Erfindung zu verstehen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Hohlrad
eine Planetengetriebes wenigstens zeitweise mit einer Elektromaschine
elektromagnetisch koppelbar. Beispielsweise ist konzentrisch um das Hohlrad eines
Planetengetriebes ein Stator angeordnet, der ein als Rotor wirkendes Hohlrad eines
Planetengetriebes antreibt. Bevorzugt ist auch, daß ein Rotor mit dem Hohlrad eines
Planetengetriebes gekoppelt ist. Gemäß einer besonders bevorzugten
Ausführuπgsform der Erfindung ist in entsprechender Weise der Steg eines
Planetengetriebes über eine Elektromaschine antreibbar. Bevorzugt ist auch, daß ein
entsprechender Betrieb generatorisch ausführbar ist.
Besonders bevorzugt ist die Stromstärke des Stators bzw. die Stromstärke des Antriebs
einstellbar oder steuerbar.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein
Planetengetriebe zwischen einer ersten Getriebeeinrichtung und einer
Brennkraftmaschine - besonders bevorzugt wenigstens teilweise im Drehmomentfluß -
angeordnet.
Bevorzugt ist auch, daß eine Kupplungseinrichtung, insbesondere eine
Anfahrkupplung, im Antriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine und der
Antriebswelle angeordnet ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine zweite Getriebeeinrichtung, die insbesondere ein Planetengetriebe aufweist bzw. ist,
brennkraftmaschinenzugewandt der Kupplung angeordnet. Die Kupplung ist dabei
besonders bevorzugt eine Anfahrkupplung. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zweite
Getriebeeinrichtung, die beispielsweise ein Planetengetriebe ist oder aufweist, auf der
der Brennkraftmaschiπe abgewandten Seite der Kupplung, die beispielsweise eine
Anfahrkupplung ist, angeordnet.
Bevorzugt ist auch, daß im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mehrere
Getriebeeinrichtungen angeordnet sind, die wenigstens teilweise auf der gleichen Seite
einer Kupplung, beispielsweise einer Anfahrkupplung angeordnet sind.
Bevorzugt ist auch, daß die erste Getriebeeinrichtung, über die beispielsweise verschiedene Gänge schaltbar sind, und eine zweiten Getriebeeinrichtung auf
verschiedenen Seiten einer Kupplung, insbesondere einer Anfahrkupplung, die im
Antriebsstrang angeordnet ist, angeordnet sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens
ein Teil des Antriebsstrangs über eine Getriebeeinrichtung im Bereich eines
Planetengetriebes schließbar bzw. offenbar, wobei diese Kupplungseinrichtung und
das Sonnenrad des Planetengetriebes auf verschiedenen Wellen angeordnet sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Drehmomentfluß zwischen einer Brennkraftmaschine und der ersten
Getriebeeinrichtung, über die insbesondere verschiedene Gänge schaltbar sind, aus
Sicht der ersten Getriebeeinrichtung der Brennkraftmaschine zugewandt, eine
Getriebeeingangswelle angeordnet, die im wesentlichen konzentrisch zum Sonnenrad einer Planetengetriebeeinrichtung bevorzugt mit einer zweiten Antriebseinrichtung
gekoppelt ist, verläuft. Bevorzugt ist auch eine im wesentlichen entsprechende Anordnung, bei der ein
Drehmomentfluß zwischen der ersten Getriebeeinrichtung und wenigstens einer
Abtriebswelle abtriebswellenzugewandt die Getriebeeinrichtung mit einer
Getriebeausgangswelle gekoppelt ist, wobei das Sonnenrad des Planetengetriebes im
wesentlichen konzentrisch zu dieser Getriebeausgangswelle angeordnet ist.
Bevorzugt ist, daß das Sonnenrad des Planetengetriebes auf der
Getriebeeingangswelle angeordnet ist.
Bevorzugt ist, daß das Sonnenrad des Planetengetriebes auf der
Getriebeausgangswelle angeordnet ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im
Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs eine Kupplungseinrichtung angeordnet, die eine
selbst nachstellende Kupplung aufweist. Die Kupplung kann auch ausrückkraftreduziert
verschleißπachstellend ausgebildet sein.
Eine derartige selbst nachstellende Kupplung ist bevorzugt kraftgesteuert. Besonders
bevorzugt ist eine derartige selbst nachstellende Kupplung weggesteuert.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im
Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein Stufengetriebe angeordnet. Besonders
bevorzugt ist die erste Getriebeeinrichtung dieses Stufengetriebe.
Bevorzugt ist auch, daß im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein stufenloses Getriebe
angeordnet ist. Dieses stufenlose Getriebe ist bevorzugt die erste Getriebeeinrichtung. Bevorzugt ist auch, daß insbesondere die erste Getriebeeinrichtung als automatisches
Getriebe ausgebildet ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im
Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ein automatisiertes Schaltgetriebe angeordnet.
Besonders bevorzugt ist die erste Getriebeeinrichtung als automatisiertes
Schaltgetriebe ausgeführt.
Bevorzugt ist ferner, daß eine im Antriebsstrang angeordnete Kupplungseinrichtung als
elektronisch gesteuerte Kupplungseinrichtung ausgebildet ist. Beispielsweise ist die
elektronisch gesteuerte Kupplung eine Kupplungseinrichtung, wie sie von der
Anmelderin unter der Bezeichnung Elektronisches Kupplungs-Management (EKM)
vertrieben wird.
Bevorzugt ist ferner, daß im Antriebsstrang eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs
wenigstens ein Zweimassenschwungrad angeordnet ist. Besonders bevorzugt bildet
ein derartiges Zweimassenschwungrad mit einer Kupplungseinrichtung, beispielsweise
einer selbst nachstellenden Kupplungseinrichtung, eine Baugruppe, die komplett
montierbar ist. Besonders bevorzugt ist dabei, daß das Zweimassenschwungrad und
die Kupplungseinrichtung miteinander verschraubt sind.
Besonders bevorzugt sind die Kupplungseinrichtung und das Zweimassenschwungrad
konzentrisch zueinander angeordnet.
Bevorzugt ist auch, daß die Kupplungseinrichtung und das Zweimassenschwungrad wenigstens teilweise radial aneinanderliegend angeordnet sind. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
erfindungsgemäße Kraftfahrzeug mit einer Einrichtung zum Erzeugen einer Drehrichtungsumkehr des Antriebsdrehmoments ausgestattet.
Besonders bevorzugt weist eine derartige Einrichtung zum Erzeugen einer
Drehrichtungsumkehr eine Getriebeeinrichtung und/oder eine Kupplungseinrichtung
auf.
Bevorzugt ist ferner, daß ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug eine
Steuerungseinrichtung aufweist, wobei von dieser Steuerungseinrichtung
beispielsweise eine Getriebekupplung und/oder eine Elektromaschine und/oder eine Anfahrkupplung steuerbar ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein
Kraftfahrzeug, das wenigstens eine Brennkraftmaschiπe zum Antreiben dieses
Kraftfahrzeugs und wenigstens eine zweite Antriebseinrichtung zum Betreiben dieses
Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise eine Elektromaschine, aufweist, wenigstens zeitweise mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb bewegbar. Dies heißt
insbesondere, daß wenigstens zeitweise von der Brennkraftmaschine das
Abtriebsmoment erzeugt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein
Kraftfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und eine Elektromaschine aufweist, wobei
das Kraftfahrzeug von beiden dieser Antriebseinrichtungen betreibbar ist, wenigstens
zeitweise allein von der Elektromaschine antreibbar. Bevorzugt ist auch femer, daß die Getriebeübersetzung des Kraftfahrzeugs von der
Elektromaschine steuerbar ist.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Elektromaschine in eine Planeteneinrichtung eingreift, die - insbesondere in Reihe geschaltet - im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs
angeordnet ist, so daß beispielsweise durch Elektromaschinen-getriebenes
Planetenrad die Drehzahl einer abtriebsseitigen - auch von der
Verbrennungskraftmaschine getriebenen - Welle bzw. das entsprechende Moment
steuerbar ist.
Bevorzugt ist ferner, daß ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und einer
Elektromaschine ausgestattet ist, wobei es zeitgleich von beiden dieser
Antriebseinrichtungen antreibbar ist.
Insbesondere ist bevorzugt, daß das Abtriebsdrehmoment von diesen beiden
Antriebseinrichtungen erzeugt wird.
Bevorzugt ist ferner, daß die Elektromaschine wenigstens zeitweise als Generator
betreibbar ist.
Bevorzugt ist ferner, daß Bremseπergie an die Elektromaschine rückspeisbar ist.
Besonders bevorzugt ist auch, daß ein Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine und
eine Elektromaschine zum Antreiben dieses Kraftfahrzeugs aufweist, wobei dieses
Kraftfahrzeug wenigstens zeitweise im Vorwärtsbetrieb mittels der Elektromaschine antreibbar ist. Besonders bevorzugt ist ferner, daß ein Kraftfahrzeug sowohl eine Brennkraftmaschine
als auch eine Elektromaschine zum Antreiben dieses Kraftfahrzeugs aufweist, wobei
das Kraftfahrzeug wenigstens zeitweise mit elektromotorischem Antrieb im
Rückwärtsgang bewegbar ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine
Elektromaschine vorgesehen, die wenigstens zeitweise im Antriebsstrang des
Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wobei von dieser Elektromaschine, die bevorzugt
generatorisch und/oder motorisch betreibbar ist, der Motor des Kraftfahrzeugs
angelassen werden kann.
Besonders bevorzugt ist zusätzlich ein klassischer Anlasser vorgesehen.
Besonders bevorzugt ist von der Elektromaschine den Verbrennungsmotor des
Fahrzeugs aus dem Stand anlaßbar. Bevorzugt ist ferner, daß das Fahrzeug bzw. die
Brennkraftmaschine bei bewegtem Fahrzeug von der Elektromaschine anlaßbar ist.
Wird der Verbrennungsmotor bei bewegtem Fahrzeug angelassen, kann der
Momenteneinbruch durch das Kompressionsmoment durch Ansteuern der
Elektromaschine ausgeglichen werden indem die Elektromaschine in diesem Zeitraum
Drehmoment beisteuert.
Besonders bevorzugt ist, daß die Zugkraftunterbrechung eines Schaltgetriebes mittels
der Elektromaschine unterbrechbar und/oder überbrückbar ist. Hierunter ist
insbesondere zu verstehen, daß der typischerweise in bekannten Anordnungen
auftretende "Einbruch" bzw. die klassischerweise in bekannten Anordnungen auftretende Senke im Verlauf des Kupplungsmoments bzw. des Motormoments durch Aktivität der Elektromaschine kompensierbar ist.
Insbesondere läßt sich somit erfindungsgemäß zwischen Punkten im Momentenverlauf
der Kupplungseinrichtung bzw. des Motors vor und nach einem Schaltvorgang ein im
wesentlichen monoton verlaufender Drehmomentverlauf erzeugen. Aber auch ein
Drehmomentverlauf gemäß einer beliebig vorgebbaren Charakteristik läßt sich durch
eine derartige Überlagerung der Elektromaschine erzeugen.
Beispielsweise kann vorgegeben werden, daß das Drehmoment stets oberhalb einer
vorgebbaren Drehmomentgrenze liegt. Zur Sicherstellung dieses Drehmoments kann dann die Elektromaschine aktiviert werden. Hierbei ist besonders bevorzugt, daß durch
eine Abstimmeinrichtung das von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment und
das von der Elektromaschine erzeugte Drehmoment überwacht bzw. gesteuert wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein
Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine sowie eine Elektromaschine zum Antreiben des
Kraftfahrzeugs auf, wobei von der Elektromaschine antriebs- oder abtriebsseitige
Schwingungen im Antriebsstrang wenigstens zeitweise kompensierbar und/oder
isolierbar und/oder dämpfbar sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein
Kraftfahrzeug von einer Brennkraftmaschine und einer im Antriebsstrang im wesentlichen angeordneten Elektromaschine antreibbar, wobei von der
Elektromaschine und/oder der Brennkraftmaschine auch die Drehrichtung der
wenigstens einen Abtriebswelle umkehrbar ist. Beispielsweise kann durch Hinzuschalten der zweiten dieser beiden Antriebseinrichtungen ein resultierendes, der
vorigen Bewegung entgegengesetztes Moment auf die Abtriebswelle aufgebracht
werden.
Besonders bevorzugt ist, daß die Elektromaschine eine fremderregte Elektromaschine
ist.
Bevorzugt ist ferner, daß die Elektromaschine eine Reluktanzmaschine und/oder ein
Asynchronmotor und/oder ein EC-Motor und/oder eine Gleichstrom-
Nebenschlußmaschine und/oder ein Synchronmotor und/oder ein Schrittmotor ist bzw. aufweist.
Bevorzugt ist ferner, daß der Planetenträger eines in einem Antriebsstraπg eines
Kraftfahrzeugs angeordneten Planetengetriebes als Tiefziehstanzteil ausgebildet ist.
Bevorzugt ist ferner, daß das Hohlrad eines Planetengetriebes, das im Antriebsstrang
eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, als Tiefziehstanzteil herstellbar und/oder
hergestellt ist.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 108.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, daß eine Brennkraftmaschiπe zum Betreiben
eines Kraftfahrzeugs zu vorbestimmten Zeitpunkten bzw. Zeitperioden gemäß einer
ersten Charakteristik betätigt wird und eine Elektromaschine, die ebenfalls zum Betreiben bzw. Antreiben des Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, gemäß einer zweiten
Charakteristik zu vorbestimmten zweiten Zeitpunkten betrieben wird, wobei die Intensität der Antriebsbewegung durch die Intensität der Betätigung der
Brennkraftmaschine und die Intensität der Betätigung der Elektromaschine
charakterisiert wird.
Die Zeitpunkte bzw. Zeitperioden, zu dem die Brennkraftmaschine und die
Elektromaschine betrieben werden, können sich beispielsweise überlagern. Bevorzugt
ist jedoch auch, daß sich die Zeitpunkte nicht überlagern. Auch eine teilweise
Überlagerung ist erfindungsgemäß vorgesehen.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 109.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, ein Verfahren zum Betreiben eines
Kraftfahrzeugs, welches zwei Antriebseinrichtungen, insbesondere eine
Elektromaschine und/oder eine Brennkraftmaschine aufweist, derart auszubilden, daß
die Elektromaschine zu vorbestimmten Zeitpunkten im generatorischen Betrieb
betrieben wird, wobei während des generatorischen Betriebs Energie aus dem
Antriebsstrang abgezweigt wird. Bevorzugt ist auch, daß die Elektromaschine
wenigstens teilweise generatorisch und wenigstens teilweise motorisch betrieben wird.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge
ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält
sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen
offenbarten Merkmale zu beanspruchen. In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung
des Gegenstands des Hauptanspruchs durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruchs hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbsttätigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbsttätige Erfindungen,
die eine von den Gegenständen der vorangehenden Unteransprüche unabhängige
Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist nicht auf (das) die Ausführungsbeispiel(e) der Beschreibung
beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und
Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die z. B. durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in
Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie
den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmale bzw.
Elementen oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare
Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschritterfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren
betreffen.
Es sei darauf hingewiesen, daß das Zusammenwirken der einzelnen
erfindungsgemäßen Merkmale in jeder beliebigen Kombination bevorzugt ist. Insbesondere sind auch die durch die unabhängigen Ansprüche offenbarten
Merkmalskombinationen unter Weglassung eines oder mehrerer Merkmale jeweils
bevorzugt. Die erfindungsgemäßen Verfahren sind auch in Kombination bevorzugt.
Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Ausführungen zu allen bekannten
Anordnungen, die sich nicht auf bestimmte Druckschriften beziehen, in erster Linie dem
Anmelder bzw. dem Erfinder bekannt sind, so daß sich der Erfinder Schutz für diese
vorbehält, sofern sie nicht auch der Öffentlichkeit bekannt sind. Es sei angemerkt, daß bei Verknüpfungen von Merkmalen durch "oder" dieses "oder"
jeweils einerseits als mathematisches "oder" und andererseits als die jeweils andere
Möglichkeit ausschließendes "oder" zu verstehen ist.
Es sei ferner darauf hingewiesen, das der Begriff des Steuems sowie davon
abgeleitete Begriffe im Sinne der Erfindung weit gefaßt zu verstehen ist. Er umfaßt
insbesondere ein Regeln und/oder Steuern im Sinne der DIN.
Für den Fachmann ist ersichtlich, daß über die hier dargestellten Ausführungsbeispiele
der Erfindung hinaus eine Vielzahl weiterer Modifikationen und Ausführungen denkbar
sind, die von der Erfindung erfaßt sind. Die Erfindung beschränkt sich insbesondere
nicht nur auf die hier dargestellten Ausführungsformen.
Im folgenden wird nun die Erfindung anhand beispielhafter, nicht beschränkender
Ausführungsformen näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 eine erste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung;
Fig. 2 eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung;
Fig. 3 eine dritte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung;
Fig. 4 eine vierte- beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung; Fig. 5 eine fünfte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung;
Fig. 6 eine sechste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung;
Fig. 7 eine siebente beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung;
Fig. 8 eine achte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung;
Fig. 9 eine neunte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung;
Fig.10 eine zehnte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung;
Fig. 11 eine elfte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung;
Fig. 12 eine zwölfte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung;
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Fahrzeuges und
Fig. 14a bis 16b Diagramme. Fig. 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 1 mit einer Antriebseinheit 2, wie Motor oder
Brennkraftmaschine. Weiterhin ist im Antriebsstrang des Fahrzeuges ein
Drehmomentübertragungssystem 3 und eine Anordnung 4 mit Getriebe dargestellt. In
diesem Ausführungsbeispiel ist das Drehmomentübertragungssystem 3 im Kraftfluß
zwischen Motor und Getriebe angeordnet, wobei ein Antriebsmoment des Motors über
das Drehmomentübertragungssystem an das Getriebe und von dem Getriebe 4
abtriebsseitig an eine Abtriebswelle 5 und an eine nachgeordnete Achse 6 sowie an die Räder 6a übertragen wird.
Die Anordnung 4 mit Getriebe ist hier stark schematisch als Black Box dargestellt.
Diese Black Box 4 repräsentiert insbesondere den Bereich, der in den Figuren 3 bis 12
zwischen der Anfahrkupplung und dem Massenträgheitsmomeπt angeordnet ist.
Insbesondere ist erfindungsgemäß in der Anordnung 4 bzw. der Black Box 4 ein
Getriebe zum Schalten zwischen verschiedenen Gängen sowie ein Planetengetriebe
angeordnet. Es sei angemerkt, daß beispielsweise die Planetengetriebe-Anordnung
auch zwischen Brennkraftmaschine und Anfahrkupplung angeordnet sein kann, was in Fig. 1 nicht dargestellt ist.
Das Drehmomentübertragungssystem 3 ist als Kupplung, wie Reibungskupplung,
Lamellenkupplung, Magnetpulverkupplung oder Wandlerüberbrückungskupplung
ausgestaltet, wobei die Kupplung eine selbsteinstelleπde, eine verschleißausgleichende Kupplung sein kann. Die Anordnung 4 mit Getriebe weist beispielsweise ein Handschaltgetriebe, wie Wechselstufengetriebe, auf. Entsprechend
des erfindungsgemäßen Gedankens kann das Getriebe aber auch ein automatisiertes Schaltgetriebe sein, welches mittels zumindest eines Aktors automatisiert geschaltet
werden kann. Als automatisiertes Schaltgetriebe ist im weiteren ein automatisiertes
Getriebe zu verstehen, welches mit einer Zugkraftunterbrechung geschaltet wird und
der Schaltvorgang der Getriebeübersetzung mittels zumindest eines Aktors angesteuert durchgeführt wird.
Weiterhin kann auch ein Automatgetriebe Verwendung finden, wobei ein
Automatgetriebe ein Getriebe im wesentlichen ohne Zugkraftunterbrechung bei den
Schaltvorgängen ist und das in der Regel durch Planetengetriebestufen aufgebaut ist.
Weiterhin kann ein stufenlos einstellbares Getriebe, wie beispielsweise
Kegelscheibenumschlingungsgetriebe eingesetzt werden. Das Automatgetriebe kann auch mit einem abthebsseitig angeordneten Drehmomentübertragungssystem 3, wie
Kupplung oder Reibungskupplung, ausgestaltet sein. Das
Drehmomentübertragungssystem kann weiterhin als Anfahrkupplung und/oder
Wendesatzkupplung zur Drehrichtungsumkehr und/oder Sicherheitskupplung mit einem
gezielt ansteuerbaren übertragbaren Drehmoment ausgestaltet sein. Das Drehmomentübertragungssystem kann eine Trockenreibungskupplung oder eine naß
laufende Reibungskupplung sein, die beispielsweise in einem Fluid läuft. Ebenso kann
sie ein Drehmomentwandler sein. Das Drehmomentübertragungssystem 3 weist eine Antriebsseite 7 und eine
Abtriebsseite 8 auf, wobei ein Drehmoment von der Antriebsseite 7 auf die
Abtriebsseite 8 übertragen wird, indem die Kupplungsscheibe 3a mittels der
Druckplatte 3b, der Tellerfeder 3c und dem Ausrücklager 3e sowie dem Schwungrad 3d kraftbeaufschlagt wird. Zu dieser Beaufschlagung wird der Ausrückhebel 20 mittels
einer Betätigungseinrichtung, wie Aktor, betätigt.
Die Ansteuerung des Drehmomentübertragungssystems 3 erfolgt mittels einer Steuereinheit 13, wie Steuergerät, welches die Steuerelektronik 13a und den Aktor 13b
umfassen kann. In einer anderen vorteilhaften Ausführung kann der Aktor und die
Steuerelektronik auch in zwei unterschiedlichen Baueinheiten, wie Gehäusen, angeordnet sein.
Die Steuereinheit 13 kann die Steuer- und Leistungselektronik zur Ansteuerung des
Elektromotors 12 des Aktors 13b enthalten. Dadurch kann beispielsweise vorteilhaft
erreicht werden, daß das System als einzigen Bauraum den Bauraum für den Aktor mit
Elektronik benötigt. Der Aktor besteht aus einem Antriebsmotor 12, wie Elektromotor,
wobei der Elektromotor 12 über ein Getriebe, wie Schneckengetriebe oder Stirnradgetriebe oder Kurbelgetriebe oder Gewindespindelgetriebe, auf einen
Geberzylinder 11 wirkt. Diese Wirkung auf den Geberzylinder kann direkt oder über ein
Gestänge erfolgen.
Die Bewegung des Ausgangsteiles des Aktors, wie des Geberzylinderkolbens 11 a, wird mit einem Kupplungswegsensor 14 detektiert, welcher die Position oder Stellung oder die Geschwindigkeit oder die Beschleunigung einer Größe detektiert, welche
proportional zur Position bzw. Einrückposition respektive der Geschwindigkeit oder
Beschleunigung der Kupplung ist. Der Geberzylinder 11 ist über eine
Druckmittelleitung 9, wie Hydraulikieitung, mit dem Nehmerzylinder 10 verbunden. Das
Ausgangselement 10a des Nehmerzylinders ist mit dem Ausrückhebel oder
Ausrückmittel 20 wirkverbunden, so daß eine Bewegung des Ausgangsteiles 10a des
Nehmerzylinders 10 bewirkt, daß das Ausrückmittel 20 ebenfalls bewegt oder verkippt
wird, um das von der Kupplung 3 übertragbare Drehmoment anzusteuern.
Der Aktor 13b zur Ansteuerung des übertragbaren Drehmoments des
Drehmomentübertragungssystems 3 kann druckmittelbetätigbar sein, d.h., es kann mittels Druckmittelgeber- und Nehmerzylinder ausgerüstet sein. Das Druckmittel kann
beispielsweise ein Hydraulikfluid oder ein Pneumatikmedium sein. Die Betätigung des
Druckmittelgeberzylinders kann elektromotorisch vorgesehen sein, wobei der
Elektromotor 12 elektronisch angesteuert werden kann. Das Antriebselement des
Aktors 13b kann neben einem elektromotorischen Antriebselement auch ein anderes,
beispielsweise druckmittelbetätigtes Antriebselement sein. Weiterhin können
Magnetaktoren verwendet werden, um eine Position eines Elementes einzustellen.
Bei einer Reibungskupplung erfolgt die Ansteuerung des übertragbaren Drehmomentes
dadurch, daß die Anpressung der Reibbeläge der Kupplungsscheibe zwischen dem
Schwungrad 3d und der Druckplatte 3b gezielt erfolgt. Über die Stellung des
Ausrückmittels 20, wie Ausrückgabel oder Zentralausrücker, kann die
Kraftbeaufschlagung der Druckplatte respektive der Reibbeläge gezielt angesteuert werden, wobei die Druckplatte dabei zwischen zwei Endpositionen bewegt und beliebig
eingestellt und fixiert werden kann. Die eine Endposition entspricht einer völlig
eingerückten Kupplungsposition und die andere Endposition einer völlig ausgerückten
Kupplungsposition. Zur Ansteuerung eines übertragbaren Drehmomentes, welches
beispielsweise geringer ist als das momentan anliegende Motormoment, kann
beispielsweise eine Position der Druckplatte 3b angesteuert werden, die in einem
Zwischenbereich zwischen den beiden Endpositionen liegt. Die Kupplung kann mittels
der gezielten Ansteuerung des Ausrückmittels 20 in dieser Position fixiert werden. Es
können aber auch übertragbare Kupplungsmomente angesteuert werden, die definiert
über den momentan anstehenden Motormomenten liegen. In einem solchen Fall
können die aktuell anstehenden Motormomente übertragen werden, wobei die
Drehmomentungleichförmigkeiten im Antriebsstrang in Form von beispielsweise
Drehmomentspitzen gedämpft und/oder isoliert werden.
Zur Ansteuerung, wie Steuerung oder Regelung, des
Drehmomentübertragungssystems werden weiterhin Sensoren verwendet, die
zumindest zeitweise die relevanten Größen des gesamten Systems überwachen und die zur Steuerung notwendigen Zustandsgrößen, Signale und Meßwerte liefern, die
von der Steuereinheit verarbeitet werden, wobei eine Signalverbindung zu anderen
Elektronikeinheiten, wie beispielsweise zu einer Motorelektronik oder einer Elektronik
eines Antiblockiersystems (ABS) oder einer Antischlupfregelung (ASR) vorgesehen sein kann- und bestehen kann. Die Sensoren detektieren beispielsweise Drehzahlen,
wie Raddrehzahlen, Motordrehzahlen, die Position des Lasthebels, die Drosselklappenstellung, die Gangposition des Getriebes, eine Schaltabsicht und
weitere fahrzeugspezifische Kenngrößen.
Die Fig. 1 zeigt, daß ein Drosselklappensensor 15, ein Motordrehzahlsensor 16, sowie
ein Tachosensor 17 Verwendung finden und Meßwerte bzw. Informationen an das Steuergerät weiterleiten. Die Elektronikeinheit, wie Computereinheit, der Steuereinheit
13a verarbeitet die Systemeingangsgrößen und gibt Steuersignale an den Aktor 13b
weiter.
Der Verbrennungsmotor kann mittels eines Drosselklappenstellers elektronisch gesteuert werden. Dabei kann mittels der Drosselklappensteuerung die
Lasthebelstellung und/oder die Drosselklappeπstellung beispielsweise anhand eines Kennfeldes gesteuert werden. Dazu kann zwischen der Drosselklappenstellung und
der Lasthabelstellung ein Kennfeld in einem Speicher der Steuereinheit abgelegt
werden. Vorteilhaft ist weiterhin die Verwendung eines Drosselklappensensors und
gegebenefalls eines elektronisch gesteuerten Drosselkiappenstellers, der es
ermöglicht, zwischen Lasthebelstellung und Drosselklappenstellung ein Kennfeld zu
legen (E-Gas).Dazu kann es zweckmäßig sein, wenn beispielsweise 0% Lasthebel mit
z.B. -10% Leistung (Rekuperieren) gleichgesetzt oder gesteuert wird, d.h. das Fahrzeug bremst sich selbst bei 0% Lasthebel. Die Betriebsbremse selbst würde dann
nur für stärkere Bremswirkungen betätigt. Somit könnte die Steuerung u.U. einfacher
werden, da das Zusammenwirken mit einem Bremsensteuersystem entfallen oder
vereinfacht werden könnte. Das Getriebe ist beispielsweise als Stufeπwechselgetriebe ausgestaltet, wobei die
Übersetzungsstufen mittels eines Schalthebels gewechselt werden oder das Getriebe mittels dieses Schalthebels betätigt oder bedient wird. Weiterhin ist an dem
Bedienhebel, wie Schalthebel 18, des Handschaltgetriebes zumindest ein Sensor 19b
angeordnet, welcher die Schaltabsicht und/oder die Gangposition detektiert und an das
Steuergerät weiterleitet. Der Sensor 19a ist am Getriebe angelenkt und detektiert die
aktuelle Gangposition und/oder eine Schaltabsicht. Die Schaltabsichtserkennung unter
Verwendung von zumindest einem der beiden Sensoren 19a, 19b kann dadurch
erfolgen, daß der Sensor ein Kraftsensor ist, welcher die auf den Schalthebel wirkende
Kraft detektiert. Weiterhin kann der Sensor aber auch als Weg- oder Positionssensor
ausgestaltet sein, wobei die Steuereinheit aus der zeitlichen Veränderung des
Positionssignals eine Schaltabsicht erkennt.
Das Steuergerät steht mit allen Sensoren zumindest zeitweise in Signalverbindung und
bewertet die Sensorsignale und Systemeingangsgrößen in der Art und Weise, daß in
Abhängigkeit des aktuellen Betriebspunktes die Steuereinheit Steuer- oder
Regelungsbefehle an den zumindest einen Aktor ausgibt. Das Antriebselement 12 des
Aktors, wie Elektromotor, erhält von der Steuereinheit, welche die Kupplungsbetätigung
ansteuert, eine Stellgröße in Abhängigkeit von Meßwerten und/oder
Systemeingangsgrößen und/oder Signalen der angeschlossenen Sensorik. Hierzu ist
in dem Steuergerät ein Steuerprogramm als Hard- und/oder als Software implementiert,
das die eingehenden Signale bewertet und anhand von Vergleichen und/oder Funktionen und/oder Kennfeldern die Ausgangsgrößen berechnet oder bestimmt. Das Steuergerät 13 hat in vorteilhafter Weise eine Drehmomentbestimmungseinheit, eine Gangpositionsbestimmungseinheit, eine Schlupfbestimmungseinheit und/oder
eine Betriebszustandsbestimmungseinheit implementiert oder sie steht mit zumindest
einer dieser Einheiten in Signalverbindung. Diese Einheiten können durch
Steuerprogramme als Hardware und/oder als Software implementiert sein, so daß
mittels der eingehenden Sensorsignale das Drehmoment der Antriebseinheit 2 des
Fahrzeuges 1 , die Gangpositioπ des Getriebes sowie der Schlupf, welcher im Bereich
des Drehmomentübertragungssystems herrscht und der aktuelle Betriebszustand des
Fahrzeuges bestimmt werden kann. Die Gangpositionsbestimmungseinheit ermittelt
anhand der Signale der Sensoren 19a und 19b den aktuell eingelegten Gang. Dabei sind die Sensoren am Schalthebel und/oder an getriebeinternen Stellmitteln, wie
beispielsweise einer zentralen Schaltwelle oder Schaltstange, angelenkt und diese
detektieren, beispielsweise die Lage und/oder die Geschwindigkeit dieser Bauteile.
Weiterhin kann ein Lasthebelsensor 31 am Lasthebel 30, wie Gaspedal, angeordnet sein, welcher die Lasthebelposition detektiert. Ein weiterer Sensor 32 kann als
Leerlaufschalter fungieren, d.h. bei betätigtem Gaspedal, wie Lasthebel, ist dieser
Leerlaufschalter 32 eingeschaltet und bei einem nicht betätigten Signal ist er ausgeschaltet, so daß durch diese digitale Information erkannt werden kann, ob der
Lasthebel, wie Gaspedal, betätigt wird. Der Lasthebelsensor 31 detektiert den Grad der
Betätigung des Lasthebels.
Die Fig. 1 'zeigt neben dem Gaspedal 30, wie Lasthebel, und den damit in Verbindung stehenden Sensoren ein Bremsenbetätigungselement 40 zur Betätigung der
Betriebsbremse oder der Feststellbremse, wie Bremspedal, Handbremshebel oder hand- oder fußbetätigtes Betätigungselement der Feststellbremse. Zumindest ein
Sensor 41 ist an dem Betätigungselement 40 angeordnet und überwacht dessen
Betätigung. Der Sensor 41 ist beispielsweise als digitaler Sensor, wie Schalter,
ausgestaltet, wobei dieser detektiert, daß das Betätigungselement betätigt ist oder
nicht betätigt ist. Mit diesem Sensor kann eine Signaleinrichtung, wie Bremsleuchte, in Signalverbindung stehen, welche signalisiert, daß die Bremse betätigt ist. Dies kann
sowohl für die Betriebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor
kann jedoch auch als analoger Sensor ausgestaltet sein, wobei ein solcher Sensor, wie
beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des Betätigungselementes
ermittelt. Auch dieser Sensor kann mit einer Signaleinrichtung in Signalverbindung stehen.
Die Fig. 2 zeigt schematisch einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges mit einer
Antriebseinheit 100, einem Drehmomentübertragungssystem 102, einer wenigstens ein
Getriebe aufweisenden Anordnung 103, einem Differential 104 sowie Antriebsachsen
109 und Rädern 106. Die Überdrehschutzeinrichtung 106a wirkt - wie schematisch
durch den Pfeil 106b angedeutet - mit Komponenten des Fahrzeugs zusammen. Das
Bezugszeichen 106a stellt alternativ oder ergänzend eine Raddrehzahlausfall-
Erkennungseinrichtung dar. Das Drehmomentübertragungssystem 102 ist auf oder an
einem Schwungrad 102a angeordnet oder befestigt, wobei das Schwungrad in der
Regel einen Anlasserzahnkranz 102b trägt. Das Drehmomentübertragungssystem
weist eine' Druckplatte 102d, einen Kupplungsdeckel 102e, eine Tellerfeder 102f und
eine Kupplungsscheibe 102c mit Reibbelägen auf. Zwischen der Kupplungsscheibe
102d und dem Schwungrad 102a ist die Kupplungsscheibe 102c gegebenenfalls mit einer Dämpfungseinrichtung angeordnet. Ein Kraftspeicher, wie Tellerfeder 102f,
beaufschlagt die Druckplatte in axialer Richtung auf die Kupplungsscheibe hin, wobei
ein Ausrücklager 109, wie beispielsweise druckmittelbetätigter Zentralausrücker, zu r
Betätigung des Drehmomentübertragungssystems vorgesehen ist. Zwischen dem
Zentralausrücker und den Tellerfederzungen der Tellerfeder 102f ist ein Ausrücklager
110 angeordnet. Durch eine axiale Verlagerung des Ausrücklagers wird die Tellerfeder
beaufschlagt und rückt die Kupplung aus. Die Kupplung kann weiterhin als gedrückte
oder als gezogene Kupplung ausgebildet sein.
Die Anordnung 103 mit Getriebe ist schematisch als Black Box dargestellt.
Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß innerhalb dieser Box
Anordnungen mit Getriebeeinrichtung zum Schalten verschiedener Gänge bzw.
Übersetzungen sowie wenigstens eine Überlagerungsantriebseinrichtung und -
besonders bevorzugt - eine Planetengetriebeeinrichtung angeordnet ist. Beispielhafte
Ausführungen hierfür zeigen die Figuren 2 bis 11 , insbesondere im Bereich zwischen
der Anfahrkupplung und der Trägheitsmasse.
Der Aktor 108 ist ein Aktor eines automatisierten Schaltgetriebes, welcher ebenfalls die
Betätigungseinheit für das Drehmomentübertragungssystem beinhaltet. Der Aktor 108
betätigt getriebeinterne Schaltelemente, wie beispielsweise eine Schaltwalze oder
Schaltstangen oder eine zentrale Schaltwelle des Getriebes, wobei durch die
Betätigung die Gänge in beispielsweise sequentieller Reihenfolge oder auch in beliebiger Reihenfolge eingelegt oder herausgenommen werden können. Über die
Verbindung 1 11 wird das Kupplungsbetätigungselement 109 betätigt. Die Steuereinheit 107 ist über die Signalverbinduπg 1 12 mit dem Aktor verbunden, wobei die Signalverbindungen 113 bis 115 mit der Steuereinheit in Verbindung stehen, wobei die
Leitung 114 eingehende Signale verarbeitet, die Leitung 113 Steuersignale von der
Steuereinheit verarbeitet und die Verbindung 115 beispielsweise mittels eines
Datenbusses eine Verbindung zu anderen Elektronikeinheiten herstellt.
Zum Anfahren oder zum Starten des Fahrzeuges im wesentlichen aus dem Stand oder
aus einer langsamen Rollbewegung, wie Kriechbewegung, das heißt zum gezielten
fahrerseitig eingeleiteten Beschleunigen des Fahrzeuges, bedient der Fahrer im
wesentlichen nur das Gaspedal, wie den Lasthebel 30, wobei die gesteuerte oder geregelte automatisierte Kupplungsbetätigung mittels des Aktors das übertragbare
Drehmoment des Drehmomentübertragungssystems bei einem Anfahrvorgang steuert.
Durch die Betätigung des Lasthebels wird mittels des Lasthebelsensors 31 der
Fahrerwunsch nach einem mehr oder weniger starken oder schnellen Anfahrvorgang
detektiert und anschließend von der Steuereinheit entsprechend angesteuert. Das
Gaspedal und die Sensorsignale des Gaspedals werden als Eingangsgrößen zur
Steuerung des Anfahrvorgangs des Fahrzeuges herangezogen.
Bei einem Anfahrvorgang wird während des Anfahrens das übertragbare Drehmoment,
wie Kupplungsmoment Mks0ιι im wesentlichen mittels einer vorgebbaren Funktion oder anhand von Kennlinien oder Kennfeldern beispielsweise in Abhängigkeit von der
Motordreh'zahl bestimmt, wobei die Abhängigkeit von der Motordrehzahl oder von
anderen Größen, wie dem Motormoment, in vorteilhafter Weise über ein Kennfeld oder
eine Kennlinie realisiert wird. Wird bei einem Anfahrvorgang, im wesentlichen aus dem Stand oder aus einen
Ankriechzustand, bei geringer Geschwindigkeit der Lasthebel bzw. das Gaspedal auf
einen bestimmten Wert a betätigt, so wird mittels einer Motorsteuerung 40 ein
Motormoment angesteuert. Die Steuereinheit der automatisierten Kupplungsbetätigung
13 steuert entsprechend vorgebbarer Funktionen oder Kennfelder das übertragbare
Drehmoment des Drehmomentübertragungssystems an, so daß sich ein stationärer
Gleichgewichtszustand zwischen dem angesteuerten Motormoment und dem
Kupplungsmoment einstellt. Der Gleichgewichtszustand charakterisiert sich in
Abhängigkeit von der Lasthebelstellung a durch eine definierte Anfahrdrehzahl, ein
Anfahr- oder Motormoment sowie ein definiertes übertragbares Drehmoment des
Drehmomentübertragungssystem und ein auf die Antriebsräder übertragendes Drehmoment, wie beispielsweise Antriebsmoment. Der funktionale Zusammenhang des
Anfahrmoments als Funktion der Anfahrdrehzahl wird im folgenden als Anfahrkennlinie
bezeichnet. Die Lasthebelstellung a ist proportional zur Stellung der Drosselklappe des
Motors.
Die Fig. 2 zeigt neben dem Gaspedal 122, wie Lasthebel, und einem damit in
Verbindung stehenden Sensor 123 ein Bremsenbetätigungselement 120 zur Betätigung
der Betriebsbremse oder der Feststellbremse, wie Bremspedal, Handbremshebel oder
hand- oder fußbetätigtes Betätigungselement der Feststellbremse. Zumindest ein Sensor 121 ist an dem Betätigungselement 120 angeordnet und überwacht dessen
Betätigung. Der Sensor 121 ist beispielsweise als digitaler Sensor, wie Schalter,
ausgestaltet, wobei dieser detektiert, daß das Betätigungselement betätigt ist oder nicht betätigt ist. Mit diesem Sensor kann eine Signaleinrichtung, wie Bremsleuchte, in
Signalverbindung stehen, welche signalisiert, daß die Bremse betätigt ist. Dies kann
sowohl für die Betriebsbremse als auch für die Feststellbremse erfolgen. Der Sensor
kann jedoch auch als analoger Sensor ausgestaltet sein, wobei ein solcher Sensor, wie
beispielsweise ein Potentiometer, den Grad der Betätigung des Betätiguπgselementes ermittelt. Auch dieser Sensor kann mit einer Signaleinrichtung in Signalverbindung
stehen.
Fig. 3 zeigt eine dritte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
Zwischen dem in Fig. 3 schematisch am "Motorträgheitsmoment 300 angreifenden"
Motormoment 302 und dem schematisch am Fahrzeugträgheitsmoment 304
angreifenden Lastmoment 306 befindet sich eine Anordnung, die eine Drehmoment-
Übertragungseinrichtung in Form einer Anfahrkupplung 308, eine (erste)
Getriebeeinrichtung 310 sowie eine Überlagerungs-Getriebeeinrichtung 312, die
wenigstens eine zweite Getriebeeinrichtung in Form einer Planetengetriebeeinrichtung
314 aufweist. Die erste Getriebeeinrichtung 310, über die verschiedene Gänge schaltbar sind, ist hier als Getriebeeinrichtung mit zwei Gangstufen und einem
Neutralgang dargestellt.
Durch diese Darstellung als Zweiganggetriebe mit Neutralgang wird die Erfindung nicht auf diese Übersetzungen beschränkt. Es sei angemerkt, daß als Getriebeeinrichtung ohnehin erfindungsgemäß auch Getriebeeinrichtuπgen bevorzugt sind, die nicht als
Stufen- bzw. Schaltgetriebe ausgebildet sind.
In der Getriebeeinrichtung 310 sind ein erstes 316 sowie ein zweites Zahnrad 318
jeweils mit der Getriebeeingangswelle 320 drehfest verbunden. Das erste 316 sowie
das zweite Zahnrad 318 greifen jeweils in ein auf der Getriebeausgangswelle 322
drehbeweglich angeordnetes drittes 324 bzw. viertes Zahnrad 326 ein. Über die
Kupplungseinrichtungen 328 bzw. 330, die bevorzugt auch als eine einzige
Kupplungseinrichtung ausgebildet sind, ist eine drehfeste Verbindung zwischen dem
Zahnrad 324 und der Getriebeausgangswelle 322 bzw. dem Zahnrad 326 und der
Getriebeausgangswelle 322 herstellbar. Motorseitig der ersten Getriebeeinrichtung 310
ist auf der Getriebeeingangswelle 320 die Anfahrkupplung 308 angeordnet. Auf der
motorabgewandten Seite der ersten Getriebeeinrichtung befindet sich die
Überlagerungs-Getriebeeinrichtung 312. Diese weist ein von einem Planetengetriebe
314 umfaßtes Hohlrad 332 auf, das drehbeweglich gegenüber der
Getriebeeingangswelle 320 gelagert ist. Ebenfalls drehbeweglich gegenüber der
Getriebeeingangswelle 320 ist ein Steg 334 zur Aufnahme der Planetenräder 336. Der
Steg 334 weist eine Verzahnung 338 auf bzw. steht mit einem eine Verzahnung 338
aufweisenden Bauelement in - vorzugsweise drehfester - Verbindung. Diese
Verzahnung 338 greift in die Verzahnung eines auf der Getriebeausgangswelle
drehfest angeordneten Zahnrads 340 ein. Die Sonne 348 des Planetengetriebes ist
drehbeweglich auf der Getriebeeingangswelle angeordnet. Mit dem Hohlrad 332 des
Planetengetriebes-in drehfester Verbindung bzw. als Bestandteil des Hohlrads 332 ist
ein Rotor 342 vorgesehen, der mit dem Stator 344 wenigstens zeitweise in elektromagnetischer Wechselwirkung steht. Über diese Elektromaschine 342, 344 ist
zu beliebigen Zeiten ein Überlagerungsmoment 346 einleitbar. Bei
verbrenπungsmotorischem Antrieb, bei dem der Verbrennungsmotor dem
Antriebsstrang Leistung zu- bzw. abführt, ist die Anfahrkupplung geschlossen und ein
Gang des Schaltgetriebes eingelegt. Damit ist die Drehzahl zweier Wellen des
Überlagerungsgetriebes von außen aufgeprägt bzw. definiert. Das
Überlagerungsgetriebe verändert die Drehzahlverhältnisse nicht.
Fig. 4 zeigt eine zweite beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten
Ausführungsform insbesondere dadurch, daß die Planetengetriebeeinrichtung 314 bzw.
das Sonnenrad 348 der Planetengetriebeeiπrichtung 314 auf der
Getriebeausgangswelle 322 angeordnet ist.
Fig. 5 zeigt eine fünfte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung.
In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das Sonnenrad 348 des Planetengetriebes 314 in Übereinstimmung mit Fig. 4 auf der Getriebeausgangswelle
322 angeordnet. Es sei diesbezüglich angemerkt, daß eine Anordnung des
Planetengetriebes 314 bzw. des Sonnenrades 348 insbesondere auch auf der
Getriebeeingangswelle 320 bevorzugt ist. Dies bezieht sich insbesondere auch auf die
Darstellungen gemäß Fig. 6 bis 13. Fig. 5 zeigt schematisch, daß die Betätigung der Anfahrkupplung 308, der
Getriebeeinrichtung 316, 318, 324, 326, 328, 330 sowie die Betätigung der
Elektromaschine 344, 342 bzw. der zweiten Getriebeeinrichtung bzw. der
Planetengetriebeeinrichtung 314 vorzugsweise automatisiert erfolgt. Hierbei übernimmt
insbesondere die Steuerungseinrichtung 360 die Steuerung der Getriebeeinrichtung
316, 318, 324, 326, 328, 330, die Steuerung der Elektromaschine 344, 342 bzw. des
Stators 344 sowie die Steuerung der Anfahrkupplung 308. Im Bereich der Steuerung
der Getriebeeinrichtung 316, 318, 324, 326, 328, 330 steuert die Steuereinrichtung 316
das "Schalten 362" sowie das "Wählen 364". Das "Kuppeln 366" der Anfahrkupplung
308 wird ebenfalls von der Steuereinrichtung 360 übernommen. Die Elektromaschine 344, 342 wird insbesondere durch Steuerung eines auf den Stator 344 aufgebrachten
Stroms vorgenommen. Die Steuereinrichtung bzw. Getriebe-Steuereinrichtung 360
steht wie durch 368 schematisch angedeutet mit weiteren, nicht dargestellten
Steuergeräten des Fahrzeugs in Verbindung.
Beispielsweise findet eine Kommunikation mit CAN statt. Diese schematische
Andeutung der Kommunikation bzw. Kommunikations-Einrichtung 368 zu weiteren,
nicht dargestellten Steuereinrichtungen erstreckt sich beispielsweise auf die
Kommunikation mit einer Verbrennungsmotorsteuerung oder einem Bremsregelsystem
(z. B. elektrische Bremse). Auch ein Zusammenwirken der Steuereinrichtung 360 über
die Kommunikations-Einrichtung 368, die drahtlos oder verdrahtet erfolgen kann, mit
einer nicht dargestellten Einrichtung zum Zwecke der Rekuperation von
Bewegungsenergie wird erfindungsgemäß möglich. Erfindungsgemäß ist beispielsweise vorgesehen, daß die Vorgabe einer Betriebsart sowie eine Gangvorgabe aus einer übergeordneten Aπtriebsstrangsteuerung realisiert wird. Die
Verbindungseinrichtung 368 ermöglicht ferner eine einheitliche Steuerung bzw. eine
Datenübertragung und -Verarbeitung zwischen der Steuereinrichtung 360 und einer
elektromotorischen Servolenkung und/oder einer elektromotorischen
Kühlwasserpumpe oder sonstigen elektrifizierten Aggregaten bzw. deren jeweiligen
Steuerungseinrichtung.
Fig. 6 zeigt eine sechste beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung.
Wie aus Fig. 6 ersichtlich, ist die Kupplungseinrichtung 328 hier in einem
geschlossenen Zustand, so daß die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 322 bei feststehender Drehzahl der Getriebeeingangswelle 320 über die Getriebestufe 316,
324 klar definiert ist. Diese Drehzahlen entsprechen den "Randdrehzahlen" des
Überlagerungsgetriebes. Über die Elektromaschine 342, 344 läßt sich zusätzliche
Leistung zuführen.
Fig. 7 zeigt eine siebente beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in
schematischer Darstellung.
Die Kupplungen 328, 330 der Getriebeeinrichtung 316, 318, 324, 326 sind hier jeweils
geöffnet, so daß über diese Getriebestufe 316, 324 bzw. 318, 326 keine Drehzahl von
der Getriebeeingangswelle 320 auf die Getriebeausgangswelle 322 übertragen wird.
Die durch den nicht dargestellten Verbrennungsmotor erzeugte Drehzahl der
Getriebeeingangswelle 320 wird somit - entsprechend der Übersetzung - über die Überlagerungs-Getriebeeinrichtung 340, 334, 336, 342, 344 auf die Getriebeausgangswelle 322 übertragen. Die Übersetzung ist hierbei mittels der
Elektromaschine 344, 342 einstellbar.
Hierdurch läßt sich beispielsweise der Anfahrvorgang beeinflussen, indem die
Übersetzung des Getriebes vom Getriebeeingang zum Abtrieb über die Drehzahl des
Elektromotors geregelt wird, so daß beispielsweise ein Anfahren bei geschlossener
Anfahrkupplung möglich ist.
Fig. 8 zeigt eine achte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer Darstellung.
Erfindungsgemäß wird beispielhaft ermöglicht, daß bei eingelegtem Gang des
Schaltgetriebes, hier über die Getriebestufe 316, 324 bzw. geschlossene Kupplung
328, von der Elektromaschine 344, 342 bei konstanter Übersetzung Leistung aus dem Antriebsstrang abgeführt und in eine nicht dargestellte Batterie zurückgespeist wird.
Beispielsweise kann der nicht dargestellte Verbrennungsmotor als Bremse betrieben
werden oder bei geöffneter Anfahrkupplung 308 im Leerlauf betrieben bzw.
abgeschaltet werden.
Fig. 9 zeigt eine neunte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung.
Bei geöffneter Anfahrkupplung 308 ist erfindungsgemäß beispielsweise vorgesehen,
daß die Elektromaschine 344, 342 bei eingelegtem Gang dem Antriebsstrang Leistung
zuführt. Somit läßt sich beispielsweise bei geöffneter Anfahrkupplung 308 ein
Fahrbetrieb, der kein verbrennungsmotorischer Betrieb ist, ermöglichen. Diese Art des Fahrbetriebs kann beispielsweise bei Stop-and-Go-Fahrten oder beim Rückwärtsbetrieb vorteilhaft sein. Erfindungsgemäß könnte somit auch ein
Rückwärtsgang des Schaltgetriebes entfallen.
Fig. 10 zeigt eine zehnte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in
schematischer Darstellung.
In dieser Ausführungsform wird schematisch verdeutlicht, daß bei beispielsweise über
eine Betriebs- oder Feststellbremse festgesetzter Abtriebswelle bzw.
Getriebeausgangswelle 322, was hier schematisch über die feste Einspanπung 370
dargestellt ist, über das Übersetzungsverhältnis der Überlagerungs- Getriebeeinrichtung bzw. Planetengetriebeeinrichtung 314 sowie bei geschlossener
Anfahrkupplung 308 mittels der Elektromaschine 344, 342 der Verbrennungsmotor
gestartet werden kann. Beispielsweise wird durch eine derartige Ausführung
ermöglicht, daß die Anlasserfreigabe nur bei getretener Betriebsbremse möglich ist,
was beispielsweise bei Fahrzeugen mit automatisiertem Schaltgetriebe häufig
wünschenswert ist.
Beispielsweise ist erfindungsgemäß bevorzugt vorgesehen, daß über ein nicht
dargestelltes Bremsen-Steuergerät die Betriebsbremse nach einer Anlasserfreigabe erst dann gelöst wird, wenn die Anfahrkupplung nach erfolgtem Start des
Verbrennungsmotors geöffnet wurde.
Fig. 11 zeigt eine elfte beispielhafte Ausführungsform der Erfindung in schematischer
Darstellung. Die Darstellung gemäß Fig. 11 verdeutlicht, wie erfiπdungsgemäß der
Verbrennungsmotor bei bewegtem Fahrzeug angelassen werden kann. Basis hierfür ist
beispielsweise, daß das Fahrzeug beispielsweise mit elektrischem Antrieb oder im
Generatorbetrieb betrieben wird und der Verbrennungsmotor noch nicht angelassen
bzw. abgeschaltet ist. Es findet also eine Bewegung des Fahrzeugs bei nicht
laufendem Verbrennungsmotor statt.
Ein Anlassen des Verbrennungsmotors soll in derartigen Situationen beispielsweise
über die Lasthebelstellung bzw. einen Beschleunigungswunsch des Fahrers initiiert
werden.
Beispielsweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in den Fällen, in denen die
Abtriebsdrehzahl groß genug ist, so daß sich bei eingelegtem Gang eine
Getriebeeingangsdrehzahl ergibt, die zum Fahrbetrieb des Verbrennungsmotors
ausreicht, bei einem Schließen der Anfahrkupplung der Verbrennungsmotor
beschleunigt wird. Bevorzugt wird die durch das Anlassen des Motors bedingte
Zugkraftreduktion durch Betätigung des Verbrennungsmotors ausgeglichen.
Erfindungsgemäß ist ferner bevorzugt vorgesehen, daß in Situationen, in denen die
Abtπebsdrehzahl zu gering ist, so daß sich bei eingelegtem Gang eine
Getriebeeingangsdrehzahl ergibt, die nicht zum Start des Verbrennungsmotors
ausreicht/das Fahrzeug über die Elektromaschine zunächst so weit beschleunigt wird, daß die Getriebeeingangsdrehzahl bei eingelegtem Gang zum Teilbetrieb des
Verbrennungsmotors ausreicht. Bei Vorliegen eines weiteren Beschleunigungswunsches wird vorzugsweise in der oben bereits dargestellten Vorgehensweise verfahren.
Erfindungsgemäß ist ferner bevorzugt, daß in Fällen, in denen die Abtriebsdrehzahl
gerade so hoch ist, daß sich bei eingelegtem Gang eine Getriebeeingangsdrehzahl
ergibt, die zum Start, nicht aber zum Betrieb des Verbrennungsmotors ausreicht, der
Verbrennungsmotor in der oben bereits dargestellten Art und Weise gestartet wird.
Bevorzugt ist, daß anschließend die Anfahrkupplung 308 kurzzeitig geöffnet wird, so
daß beispielsweise eine andere Gangstufe eingelegt werden kann.
Bevorzugt ist ferner, im letztgenannten Fall über die Elektromaschine zu beschleunigen.
Es sei angemerkt, daß der Einfluß des Bremsmomentes des Verbrennungsmotors beim
Anlassen auf das Fahrzeug über den eingelegten Gang beeinflußbar ist.
Bevorzugt ist ferner, das Bremsmoment beim Anlassen durch zeitlich gestaffeltes
Anlassen der Zylinder bei Motoren mit frei regelbaren Ventilen zu steuern.
Fig. 12 zeigt eine zwölfte beispielhafte Ausführuπgsform der Erfindung in
schematischer Darstellung.
Anhand dieser Darstellung wird verdeutlicht, wie die mit einer Zugkraftunterbrechung
bei konventionellen Stufengetrieben verbundenen Nachteile erfindungsgemäß vermindert bzw. vermieden werden. Vorteilhaft ist weiterhin die Synchronisierung der Drehzahl der Getriebeeingangswelle
und der gesamten Verbrennungsmaschine, da die Anfahrkupplung nicht geöffnet wird,
mittes der Drehzahlsteuerung der Elektromaschine. Vorteilhaft kann es auch sein,
wenn die Elektromaschine beispielsweise bei einer Hochschaltung oder Rückschaltung
gebremst werden muß, um die Verbrennungsmaschine auf die Zieldrehzahl
abzubremsen. Dabei kann der Drehimplus aus den rotierenden Massen der
Verbrennungsmaschine und der Kupplung auf den Abtrieb gelenkt werden, wodurch
ein Abtriebsmoment (Zugkraft) erzeugt werden kann (Lastschaltfuπktion).
Bei einer Rückschaltung (z.B. bei Kick-down) wird die Elektromaschine beschleunigt, der Verbrennungsmotor wird, angesteuert durch die Motorsteuerung, ebenfalls auf die
Zieldrehzahl beschleunigt. Dabei kann Moment vom Verbrennungsmotor, abgestützt
durch das Moment der Elektromaschine, auf den Abtrieb gelenkt werden und die
Zugkraftunterbrechung vermieden.
Auch ist es bei einem speziellen Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn die Synchronisiereinrichtungen eines herkömmlichen Schaltgetriebes infolge der
Synchronisierung mittels Elektromaschine entfallen könnte.
So ist erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, wie in Fig. 12 dargestellt, daß bei angestrebtem bzw. erwünschtem Schaltvorgang der Getriebeeinrichtung 316, 318, 324, 326, 328, 330 die •Kupplungseinrichtungen 328, 330 geöffnet werden, so daß über die
Getriebeeinrichtung 316, 318, 324, 326, 328, 330 keine Drehzahl mehr übertragen wird. Im wesentlichen gleichzeitig wird die Elektromaschine 344, 342 derart
angesteuert, daß sie die Ansteuerung auf die angesteuerte Übersetzung vornimmt.
Nach Erreichen dieser Übersetzung, die mit Hilfe der zweiten Getriebeeinrichtung bzw.
der Planetengetriebeeinrichtung 314 vorgenommen wird, wird auf den
verbrennungsmotorischen Betrieb durch Schließen der angestrebten
Getriebeübersetzung bzw. Gangstufe umgeschaltet.
Bevorzugt ist auch, daß zum bzw. vor dem Schalten der Gangstufe die Anfahrkupplung
308 geöffnet wird, wobei die gesamte Zugkraft während des Schaltvorgangs insbesondere über die Elektromaschine 342, 344 sowie die
Planetengetriebeeinrichtung 314 auf die Getriebeausgangswelle 322 aufgebracht wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Getriebe insbesondere für Kraftfahrzeuge, wie
Zahnräderwechselgetriebe, mit zumindest zwei Wellen, wie einer Eiπgangswelle, einer
Ausgangswelle und gegebenenfalls einer Vorgelegewelle, mit einer Mehrzahl von
Zahnradpaaren, mit mittels Kupplungen mit einer ersten Welle drehfest verbindbaren
Zahnrädern, wie Losrädern, und mit mit einer Welle drehfest angeordneten
Zahnrädern, wie Gangrädern.
Die Figuren 3 bis 12 zeigen schematisch ein Getriebe eines Kraftfahrzeuges, welches einer
Antriebseinheit, wie Motor oder Brennkraftmaschine, und einer Anfahr- oder
Schaltkupplung, wie beispielsweise eine Reibungskupplung, nachgeordnet ist. Das
Getriebe weist eine Eingangswelle, eine Vorgelegewelle und gegebenenfalls eine zusätzliche Ausgangswelle auf, wobei die Vorgelegewelle auch gleich der Ausgangswelle
sein kann.
Zwischen Motor und Getriebe kann ein Schwungrad angeordnet sein, auf welchem die
Reibungskupplung mit Druckplatte und Kupplungsdeckel angeordnet ist. Ebenso kann statt
des starren Schwungrades ein Zweimassenschwungrad vorgesehen sein, welches zwei
relativ zueinander verdrehbar gelagerte Schwungmassen aufweist, die entgegen
Rückstell kräften beispielsweise von zwischen den Schwungmassen angeordneten
Kraftspeichern verdrehbar sind.
Zwischen Kupplungsmitnehmerscheibe und Getriebeeingangswelle ist ein Drehschwingungsdämpfer angeordnet. Dieser weist zumindest zwei relativ zueinander
verdrehbar gelagerte scheibenförmige Bauteile auf, die entgegen Rückstellkräften
beispielsweise von zwischen den Bauteilen angeordneten Kraftspeichern verdrehbar sind.
Radial außen an der Mitnehmerscheibe sind vorzugsweise Reibbeläge angeordnet.
Die Wellen, wie Eingangswelle, Ausgangswelle und gegebenenfalls Vorgelegewelle sind
ist mittels Lager innerhalb eines Getriebegehäuses drehbar gelagert und in radialer
Richtung zentriert und gegebenenfalls in axialer Richtung gelagert.
Die Eingangswelle und die Ausgangswelle sind im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet angeordnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Ausgangswelle
auch koaxial zur •Eingangswelle angeordnet sein, wobei ist ebenfalls innerhalb des
Getriebegehäuses gelagert und zentriert. Die Anfahr- oder Schaltkupplung ist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel
beispielsweise als naß laufende Reibungskupplung innerhalb des Getriebegehäuses
angeordnet. In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist die Kupplung
beispielsweise als Trockenreibungskupplung innerhalb einer Kupplungsglocke zwischen
Motor und Getriebe angeordnet.
Mit der Eingangswelle des Getriebes sind die Gangräder axial fest und drehfest verbunden
oder verbindbar. Die Gangräder kämmen Zahnräder, wie Losräder, die beispielsweise auf
der Vorgelegewelle oder der Eingangswelle verdrehbar und mittels Kupplungen mit der
Welle drehfest verbindbar sind. Zwischen einem Zahnrad und einem anderen Zahnrad ist
ein Zwischenzahnrad zur Drehrichtungsumkehr angeordnet. Die Zahnradpaarung stellt
somit die Paarung für den Rückwärtsgang R dar.
Die einzelne Zahnräder sind unter axialer Verlagerung einer Kupplung, wie Schiebemuffe,
mit der Vorgelegewelle drehfest formschlüssig verbindbar. Einige Zahnräder sind auch
unter axialer Verlagerung der Schiebemuffe mit der Ausgangswelle formschlüssig verbindbar sind. Dabei kann nur jeweils ein Zahnrad mittels einer Schiebemuffe mit der
Welle verbunden werden, da die Schiebemuffen durch die axiale Verlagerung in die eine
oder in die andere axiale Richtung eine formschlüssige Verbindung zwischen Welle und
Zahnrad erzeugen kann und die Schiebemuffen jeweils zwischen zwei Zahnrädern
angeordnet ist. Das Getriebe kann zwei oder drei Baugruppen aufweisen, die durch jeweils zwei
Zahnradpaare und eine dazwischen angeordnete Kupplung, wie Schiebemuffe, gebildet
sind.
Die Kupplungen können vorteilhaft als formschlüssige Kupplungen, wie Klauenkupplungen,
gebildet sein. Ebenso können sie in einem weiteren Ausführungsbeispiel als reibschlüssige
Kupplungen mit konischen oder ebenen Reibflächen mit einer oder mehr als einer
Reibfläche, wie als Lamellenkupplung, ausgebildet sein. Weiterhin können sie in einem
anderen Ausführungsbeispiel mit einer Synchronisiereinrichung mit einem oder mehr als einem Synchronisierring ausgebildet sein.
Die Schiebemuffen zur Schaltung der Gänge des Getriebes werden durch die
Betätigungseinheiten betätigt, wie axial verlagert, wobei zwischen den
Betätigungseinheiten und den Schiebemuffen jeweils eine Verbindung, wie ein Gestänge
oder ein Seilzug oder ein Bowdenzug oder eine Schaltwelle vorgesehen ist. Die
Betätigungseinheit kann einen elektromotorischen, einen elektromagnetischen und/oder
einen druckmittel betätigten Antrieb, wie beispielsweise eine Hydraulikeinheit, vorsehen.
Entsprechende erfindungsgemäße Getriebe könne auch beispielsweise mit einem
Vierganggetriebe mit Rückwärtsgang (vier Vorwärtsfahrgänge) oder mit einem
Sechsganggetriebe mit Rückwärtsgang (sechs Vorwärtsfahrgänge) ohne Beschränkung
der Allgenieinheit ausgebildet werden. Zur Detektion der Getriebeausgangsdrehzahl, der Drehzahl der Welle ist ein
Drehzahlsensor vorgesehen. Zur Detektion der Getriebeeingangsdrehzahl, der Drehzahl
der Welle kann weiterhin ein zusätzlicher Drehzahlsensor vorgesehen sein. Zur Detektion
der Motordrehzahl ist ein Drehzahlsensor vorgesehen.
Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal des Getriebes ist, daß ein Starter des
Antriebsmotors eine Welle des Getriebes antreiben kann. Ebenso kann damit ein
Elektrogenerator, wie Lichtmaschine, angetrieben werden. Besonders vorteilhaft ist es,
wenn der Starter und der Generator zu einer kombinierten Elektromaschine, wie
Starter-Generator, zusammen gefaßt ist.
Bei der Erfindung handelt es sich um ein lastschaltendes oder lastschaltfähiges Getriebe. Die Lastschaltung wird dadurch durchgeführt, daß die Elektromaschine
mittels einer Kupplung mit der Abtriebswelle verbunden wird.
Erfindungsgemäß ist zumindest ein Kupplungsbetätigungsaktor vorgesehen, der
beispielsweise die Anfahrkupplung oder Kupplungen zur Ankopplung der
Elektromaschine betätigt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders vorteilhaft aufgrund einfacher
Getriebestrukturen und der geringen Anzahl von Betätigungsaktoren. Vorteile dieses Getriebes sind: hoher Schaltkomfort durch die unterbrechungsfreie Lastschaltung, geringe Baulänge durch gegebenenfalls teilweisen Entfall von
Synchronisierungen, geringes Gewicht, hoher Wirkungsgrad.
Das Lastschaltgetriebe ist ein Vorgelegegetriebe mit Stirnrädern. Eine
Reibungskupplung zwischen Motor und Eingangswelle dient als Anfahrkupplung. Ein
Feder/Dämpfersystem ist vorzugsweise in die Kupplungsscheibe integriert.
Die Losräder können auf der Eingangswelle oder Vorgelegewelle mit dieser über Kupplungen oder Schiebemuffen verbindbar angeordnet sein. Die Losräder können
durch Schaltkupplungen mit der Welle verbunden werden; Schiebemuffen verbinden
die Vorgelegwelle mit den Losrädern durch beispielsweise Klauenkupplungen. Die
formschlüssige Kupplung von Gang 1 oder R kann mit einer Reibkupplung, wie
Synchronisierung, kombiniert sein, siehe den Synchronring für Gang 1 und R. Die
Kupplungen werden durch mindestens einen Betätigungsaktor betätigt.
Das System umfaßt weiterhin eine elektronische Steuereinheit mit Mikroprozessor zur
elektronischen Steuerung des Getriebes, eine Drehzahlerfassung, eine elektronische
Drosselklappensteuerung oder Motorbefüllung und ein elektronisches
Motorsteuerungssystem für den Verbrennungsmotor, ein manuell betätigbares Element
zur Gangwahl, wie Hebel, Schalter oder ähnliches zur manuellen und/oder
automatisierten Gangwahl, eine Anzeige im Fahrzeuginnenraum zur Ganganzeige. Eine Elektromaschine, welche als Starter, Generator und gegebenenfalls als Retarter
und Zusatzantrieb genutzt werden kann, kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein.
Für einen Aπfahrvorgang wird ein niedriger Gang (Gang 1 oder 2) im Getriebe
eingelegt. Die Anfahrkupplung schließt durch die Betätigung des Betätigungsaktors,
während der Motor unter Gaspedalbetätigung Drehmoment aufbaut, um das Fahrzeug
zu beschleunigen. Der Anfahrvorgang ist abgeschlossen wenn die Anfahrkupplung
haftet. Das Motormoment wird nun über die geschlossene Kupplung und den
eingelegten Gang auf die Abtriebswelle übertragen.
Der Schaltvorgang wird in jedem Fall durch den Schaltwunsch des Fahrers oder der automatischen Steuerung eingeleitet.
Die Kupplungen können vorteilhaft als eine der folgenden Kupplungen ausgebildet werden:
Naß laufende Kupplung
Trocken laufende Kupplung
• Scheibenkupplung
Konuskupplung mit konischer/konischen Reibfläche/n
eine Reibfläche
zwei Reibflächen mehrere Reibflächen (wie beispielsweise Lamellenkupplung)
Die Kupplungen oder Schiebemuffen zum verbinden der Losräder mit der Welle können vorteilhaft wie folgt ausgebildet sein:
• formschlüssige Kupplung, wie Klauenkupplung,
• reibschlüssige Kupplung
Um den Wirkungsgrad des Getriebes zu optimieren ist es besonders vorteilhaft, wenn
die Kupplungen oder Schiebemuffen zur Verbindung von Welle und Losrad im
wesentlichen ohne äußeren zusätzlichen Energieaufwand geschlossen zu halten.
Diesbezüglich können formschlüssige Kupplungen eingesetzt werden. Um eine
reibschlüssige Kupplung ohne Energieaufwand geschlossen zu halten, können
vorteilhaft kraft- oder energiespeichernde Elemente, wie beispielsweise Federn,
vorgesehen sein, die die Reibflächen gegeneinander beaufschlagen. Ebenso können
Ziehkeilgetriebe oder federbeaufschlagte Reibkupplungen verwendet werden.
Die Verzahnung des Formschlußes bei formschlüssigen Kupplungen kann verschieden
ausgeführt sein, wie beispielsweise: glatt mit Rundung, konvexe Klaue, Berliet-Klaue
oder Abweisklaue.
Es kann vorteilhaft sein, den Ersten- und/oder den Rückwärtsgang mit einer
Synchronisierung mit Synchronisierringen auszustatten. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest einzelne Gänge mit
einer Synchronisierung mit Synchronisierringen ausgestattet sind.
Die Losräder und Kupplungen können bei Getrieben mit Vorgelegewelle
unterschiedlich angeordnet werden. Das Losrad eines jeden Ganges kann entweder
auf der Eingangswelle oder auf der Vorgelegewelle angeordnet sein. Somit kann auch
die Lastschaltkupplung in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen auf der einen oder
der anderen Welle angeordnet sein.
Das Getriebe kann derart ausgelegt sein, daß es beispielsweise als Vierganggetriebe,
Fünfganggetriebe oder auch Sechsganggetriebe oder als anderes Mehrgangschaltgetriebe ausgebildet ist.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel des erfinderischen Getriebes kann vorteilhaft in
Front-Quer-Anordnung in dem Fahrzeug angeordnet werden. Ein anderes Ausführungsbeispiel kann eine vorteilhafte Front-Längs-Anordnung vorsehen, wobei es
auch für andere vorteilhafte Triebstrangstrukturen vorsehbar ist.
Die Betätigungsaktoren können in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen vorteilhaft
mit Elektromotoren mit einer rotatorischen Ausgangsbewegung eines
Ausgangselementes, Elektromotoren mit linearer Ausgangsbewegung, wie
beispielsweise auch Linearmagnet, hydaulische Drehaktoren (wie beispielsweise
Zahnradpumpe, Flügelzellenpumpe, etc.), hydraulische Linearaktoren (wie Kolben-
/Zylindereinheiten etc.), pneumatische Drehaktoren (Flügelzellenpumpe, etc.), pneumatische Linearaktoren (Kolben, etc.), piezoelektrische Aktoren, und
thermomechanische Aktoren ausgebildet sein.
Zwischen den Motoren und den Betätigungselementen kann der Betätigungsaktor
Übersetzungsgetriebe aufweisen, wie beispielsweise mechanische Getriebe nach der
folgenden Art: Hebel, Keil, Kurvengetriebe, Spindel, Schnecke, Stirnrad, Planetensatz,
etc., hydraulische Getriebe, pneumatische Getriebe (Geber-/Nehmerzylinder oder
allgemein Druckmittelgetriebe.
Zur Anlenkung des angesteuerten Elementes kann je nach Ausführungsbeispiel eine
der folgenden Formen der Übertragungsstrecke vorteilhaft verwendet werden. Nachstellbare oder selbsteinstellende Übertragungsstreckeπ können eingesetzt
werden, wie mechanische Strecken wie Hebel, Seilzug, Stange, Schieber, Keil,
Kurvengetriebe etc., hydrostatische Strecke, wie Geber-/Nehmerzylinder mit/ohne
Schnüffelbohrung, hydrodynamische Strecke, pneumatische Strecke.
Die Betätigungsaktoren zur Betätigung des Gangwechsels und der Auswahl des nachfolgenden Ganges können auch durch Zwischengetriebe zusammengefaßt
werden. So ist es möglich mehr Gangpaare zu schalten als Aktoren gegeben sind.
Beispiele hierfür sind Verteilergetriebe entsprechend des H-Schaltbildes oder eine Schaltwalze, welche beliebig viele Gänge mit einem Aktor schaltet. Die Kupplung, wie Anfahrkupplung, oder andere Kupplungen können als konventionelle gedrückte oder gezogene Kupplung ausgebildet sein, die durch einen
Federvorspannung eines Kraftspeichers in einem nicht betätigten Zustand von dem
Kraftspeicher eingerückt gehalten wird. Weiterhin kann die Kupplung eine
kraftreduzierte, selbstnachstellende Kupplung sein, die einen Verschleiß beispielsweise der Reibbeläge selbsttätig ausgleicht. Die Kupplung kann in einem weiteren
Ausführungsbeispiel auch eine zugedrückte Kupplung sein, die mittels des Aktors
zumindest teilweise oder mit einer Teilkraft betätigt werden muß, damit sie eingerückt
ist.
Vorteilhaft ist ein Torsionsschwingungsdämpfer im Antriebsstrang beispielsweise mit
einer Feder-Dämpfer-Einheit zwischen AnfahrVSchaltkupplung und Motor. Dieser
Dämpfer kann in die Kupplungsscheibe oder in ein Zweimassenschwungrad integriert
sein.
Die Sensoren, wie Drehzahlsensoren, detektieren die Drehzahlen von Motor und
Getriebe. Wobei die Abtriebsdrehzahl auch aus den Raddrehzahlen zurückgerechnet
werden kann. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn ein Drehzahlsensor an der
Eingangswelle angeordnet ist.
Weiterhin kann zum erfindungsgemäßen Getriebe eines Kraftfahrzeuges weiterhin
erfindungsgemäß gehören:
• Steuereinheit mit Mikroprozessor mit Signalverarbeitung, Elektronik, Steuerlogik,
Signalverstärkern, Datenbus-Systemen etc. • Anzeigesysteme wie Warnlampe, Warntongeber, Ganganzeige etc.
• Bedienelement wie Schaltknauf, Schalter, etc.
• Programme mit Wahlelement zur Auswahl von: Automatik, manuelle Gangwahl,
Winter, Sport, Fahrererkennung etc.
• Elektronische Motorsteuerung mit elektronischer Kraftstoffzufuhrsteuerung, wie E-
Gas, am Verbrennungsmotor (elektromotorisch, elektronisch, etc.)
• Sensorik zur Detektion der Motordrehzahl, Raddrehzahl, Türöffnungserkennung,
Motorhaubenöffnungserkennung, etc.
• Daten- und Steuersignalkommunikation zwischen Getriebesteuergerät und
Motorsteuergerät des Verbrennungsmotors.
Bei einem oben genannten Getriebe kann eine Elektromaschine, wie Starter, wie
Anlasser, Generator, wie Lichtmaschine, Starter-Generator, Retarter/Zusatzantrieb
integrieren. Hierbei handelt es sich vorteilhaft um eine Elektromaschine die folgende
Funktionen erfüllt, wie Starten des Verbrennungsmotors und Erzeugen des
elektrischen Stromes für das Bordnetz des Kraftfahrzeuges und gegebenenfalls als
elektrische Bremse mit Energierückgewinnung, wobei überschüssige elektrische
Energie wieder dem Antrieb zugeführt wird. Vorteilhaft kann die Elektromaschine auch
für die Synchronisierung des Getriebes unterstützend wirken und kann ebenso vorteilhaft, eingesetzt werden, um bei stehendem Fahrzeug die Eingangswelle des
Getriebes auf Drehzahl Null abzubremsen. Dadurch können in einzelnen
Ausführungsbeispielen Synchronringe eingespart werden. Auch um Drehmomentrückgänge während Schaltphasen zu glätten, ist die Elektromaschine
vorteilhaft gezielt ansteuerbar um in diesen Phasen Drehmoment zur Verfügung zu
stellen.
Der Startvorgang kann dabei unter anderem auf zweierlei Arten erfolgen. Entweder die
Elektromaschine beschleunigt den Verbrennungsmotor direkt, oder die
Elektromaschine wird zu erst alleine angetrieben und triebt dann ausgehend von der
höheren Drehzahl den Verbrennungsmotor an, weil beispielsweise eine Reibkupplung
geschlossen wurde. Ein solcher Motorstart bietet sich über die Anfahrkupplung an,
nachdem die Elektromaschine zuvor die Eingangswelle des Getriebes beschleunigt
hat.
Bei den erfindungsgemäßen Getrieben ist beispielsweise die volle Leistung der
Elektromaschine auf den Abtriebstrang oder auf die Abtriebswelle oder auf die
Eingangswelle des Getriebes schaltbar. In anderen Betriebsbedingungen des Getriebes
kann es jedoch auch genügen, einen Teil der vollen Leistung der Elektromaschine auf
die Eingangs- oder Ausgangswelle zu schalten.
Die Elektromaschine kann auf die Eingangswelle des Getriebes wirken, zum: Starten
des Antriebsmotors, zum Generieren von elektrischer Energie aus kinetischer Energie des Motors oder des Getriebes, zum Rekuperieren von Energie, um die Drehzahl an
der Elektromaschine zu mindern (Übersetzungsänderung für die Elektromaschine
zwischen Eingangs- und Abtriebswelle), für das Anfahren mit der Elektromaschine als Antriebsmotor für das Fahrzeug, für das Boosten mit der Elektromaschine als
zusätzliche Antriebsquelle neben der Fahrzeugverbrennungsmaschine, zum rückwärts
fahren.
Die Elektromaschine kann auf die Abtriebswelle des Getriebes geschaltet werden,
zum: Auffüllen der Zugkraftunterbrechung bei einem Schaltvorgang des Getriebes, bei
welchem beispielsweise die eingangsseitige Anfahrkupplung zumindest teilweise
geöffnet wird, zum Generieren von elektrischer Energie aus kinetischer Energie des
Motors oder des Getriebes, zum Rekuperieren von Energie, um die Drehzahl an der
Elektromaschine zu mindern (Übersetzungsänderung für die Elektromaschine zwischen
Eingangs- und Abtriebswelle), für das Anfahren mit der Elektromaschine als Antriebsmotor für das Fahrzeug, für das Boosten mit der Elektromaschine als
zusätzliche Antriebsquelle neben der Fahrzeugverbrennungsmaschine, zum rückwärts
fahren.
Vorteilhafte Ausführungsvarianten sind folgende:
Die Elektromaschine wirkt auf einen Radsatz eines Ganges
- Die Elektromaschine wirkt auf Zahnrad auf Eingangswelle
- Die Elektromaschine wirkt auf Zahnrad auf Abtriebeswelle
- Die Elektromaschine wirkt auf Radsatz des Rückwärtsganges
Die Schaltkupplungen des Radsatzes mit Elektromaschine können vorteilhaft wie folgt
ausgebildet sein: - Form- oder Reibschlüssige Kupplung an Zahnrad auf Eingangswelle
- Form- oder Reibschlüssige Kupplung an Zahnrad auf Abtriebswelle
Eine reibschlüssige Kupplung kann an einem Zahnrad auf der Eingangswelle eingesetzt werden als Anfahrkupplung.
Die Aktoren können wie folgt vorteilhaft ausgebildet sein:
-elektrisch betätigt, druckmittelbetätigt, wie hydraulisch oder pneumatisch.
Vorteilhaft können Mehrfachbetätigung eines Aktors von Schaltkupplungen des
Radsatzes mit Elektromaschine oder aller Schaltelemente (Schaltwalze, Zentrale
Schaltwelle) erfolgen.
Ein Getriebe zwischen Elektromaschine und Gangradsatz ist vorteilhaft wie folgt
ausgebildet:
- direkt (koaxial)
- mit konstanter Übersetzung/Untersetzung mit Zwischenzahnrad
- mit konstanter Übersetzung/Untersetzung mit Zahnradstufe
- mit einem stufenlos einstellbaren Getriebe
- mit einem in stufen schaltbaren Getriebe.
Das im Folgenden beschriebe erfindungsgemäße Getriebe dient zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor oder einem anderen Antriebsmotor. Es können die Funktionen : 1. Fahren mit verbrennungsmotorischem Antrieb (Übersetzung fest)
2. Fahren mit verbrennungsmot. Antrieb (Übersetzung über Elektromotor geregelt)
3. Unterstützung des Verbrennungsmotors mittels Elektromaschine
4. Rückspeisung von Energie mittels als Generator betriebener Elektromaschine
5. Rückspeisung von Bremsenergie mittels als Generator betriebener Elektromaschine
6. Fahren mit elektromotorischem Antrieb (vorwärts/rückwärts)
7. Anlassen des Verbrennungsmotors (bei stehendem und bei bewegtem Fzg.)
8. Überbrückung der Zugkraftunterbrechung des Schaltgetriebes mittels
Elektromaschine
9. Dämpfung abtriebsseitiger Schwingungen des Antriebsstranges ausgeführt werden.
Eine Abschätzung für ein Fahrzeugs für die Übersetzungen und den Leistungsbedarfs
der Elektromaschine ergibt als Minimalforderung eine Nennleistung von ca. 2 bis 20
kW, vorteilhaft im Bereich von 10 kW bei Kurzzeitüberlastbarkeit der Elektromaschine.
Wenn der elektromotorische Fahrbetrieb dem verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb
vergleichbar sein soll und z.B die erste Übersetzungstufe durch elektrisch gesteuerte Übersetzung ersetzt werden soll, ist es zweckmäßig, wenn eine Nennleistung im
Bereich von ca. 35 kW vorgesehen werden.
Strukureller Aufbau des lastschaltenden Getriebes, siehe Figur 3 bis Figur 12. Ein
Verbrennungsmotor treibt über eine Anfahrkupplung die Antriebswelle eines
Schaltgetriebes an. Die An- und die Abtriebswelle des Schaltgetriebes mit mindestens 2 Gängen werden mit je einer Welle eines Überlageruπgsgetriebes verbunden, ggf.
über weitere, zwangläufige Getriebe. Die Welle des Überlagerungsgetriebes, die mit
der Abtriebswelle des Schaltgetriebes verbunden ist, bildet den Abtrieb der
Getriebeanordπung. Die dritte Welle des Überlagerungsgetriebes wird (ggf. über ein
weiteres, zwangläufiges Getriebe) mit einer Elektromaschine verbunden.
Die Betätigung der Stellglieder erfolgt automatisiert und gesteuert von einer
Getriebesteuerung, die gegebenefalls auch die Ansteuerung der Elektromaschine
übernimmt. Dies kann jedoch auch von einer davon getrennten Steuereinheit erfolgen.
1. Fahren mit verbrennungsmotorischem Antrieb (Übersetzung fest) :
Beim Fahren mit verbrennungsmotorischem Antrieb (der Verbrennungsmotor führt dem
Antriebsstrang Leistung zu bzw.ab) ist die Anfahrkupplung geschlossen und ein Gang
des Schaltgetriebes eingelegt. Damit wird zwei Wellen des Überlagerungsgetriebes ein
Drehzahlverhältnis von außen aufgeprägt. Das Drehzahlverhältnis von An- und
Abtriebswelle des Schaltgetriebes wird durch das Überlagerungsgetriebe nicht
beeinflußt. D.h. bezüglich des Fahrens mit verbrennungsmotorischem Antrieb tritt keine
Änderung gegenüber einem gewöhnlichen Schaltgetriebe auf. Durch das von außen
aufgeprägte Drehzahlverhältnis von zwei Wellen des Überlagerungsgetriebes ergibt
sich für die Elektromaschine über die dritte Welle des Überlagerungsgetriebes eine
konstante Übersetzung zum Abtrieb.
2. Fahren mit verbrennungsmot. Antrieb (Übersetzung über Elektromotor geregelt) : Beim Fahren mit verbrennungsmotorischem Antrieb, geschlossener Anfahrkupplung
und geöffneten Schaltkupplungen kann die Übersetzung des Überlagerungsgetriebes
von Steg zum Sonnenrad, das starr mit dem Abtrieb verbunden ist, über die Drehzahl
des Elektromotors (identisch mit oder proportional zur Drehzahl des Sonnenrades)
geregelt werden.
Somit ist es möglich, eine bestimmte Übersetzung von Getriebeeingang zum Abtrieb zu
realisieren und einen Radsatz mit Schaltkupplung zu substituieren. Denkbar ist
beispielsweise, die Übersetzung des I .Gangs des Schaltgetriebes mittels dieser
Betriebsart darzustellen und den Radsatz mit Schaltkupplung entfallen zu lassen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, den Anfahrvorgang zu beeinflussen, indem die Übersetzung
des Getriebes vom Getriebeeingang zum Abtrieb über die Drehzahl des Elektromotors geregelt wird, so daß sogar das Anfahren bei geschlossener Anfahrkupplung möglich
wäre.
3. Unterstützung des Verbrennungsmotors mittels Elektromaschine :
Da sich für die Elektromaschine, wie unter 1. festgestellt, bei eingelegtem Gang des
Schaltgetriebes eine konstante Übersetzung zum Abtrieb ergibt, kann die
Elektromaschine dem Antriebsstrang Leistung zuführen und so den
Verbrennungsmotor unterstützen.
4. Rückspeisung von Energie mittels als Generator betriebener Elektromaschine :
Da sich für die Elektromaschine, wie unter 1. festgestellt, bei eingelegtem Gang des
Schaltgetriebes eine konstante Übersetzung zum Abtrieb ergibt, kann die
Elektromaschine dem Antriebsstrang Leistung abführen und so die Batterie laden. 5. Rückspeisung von Bewegungsenergie mittels Elektromaschine als Generator :
Da sich für die Elektromaschine, wie unter 1. festgestellt, bei eingelegtem Gang des
Schaltgetriebes eine konstante Übersetzung zum Abtrieb ergibt, kann die
Elektromaschine dem Antriebsstrang Leistung abführen und in die Batterie
zurückspeisen. Dabei kann der Verbrennungsmotor als Bremse betrieben werden oder
bei geöffneter Anfahrkupplung im Leerlauf betrieben bzw. abgeschaltet werden.
6. Fahren mit elektromotorischem Antrieb (vorwärts/rückwärts) :
Da sich für die Elektromaschine, wie unter 1. festgestellt, bei eingelegtem Gang des
Schaltgetriebes eine konstante Übersetzung zum Abtrieb ergibt, kann die Elektromaschine dem Antriebsstrang Leistung zuführen und so bei geöffneter
Anfahrkupplung ohne Verbrennungsmotorbetrieb den Fahrbetrieb ermöglichen. Dieser
Betrieb kann bei Stop-and-Go-Fahrt sinnvoll sein, ebenso kann der Rückwärtsgang
des Schaltgetriebes entfallen und durch rein elektrischen Antrieb ersetzt werden. Die
Schaltkupplungen können auch bei rein elektrischem Antrieb von einem Gang in einen
anderen geschaltet werden, um das Elektromotormoment den Drehzahlen anzupassen.
Das Fahren mit elektromotorischem Antrieb ist auch möglich, indem der
Verbrennungmotor gestoppt wird und sich der Zweig des Überlagerungsgetriebes, der
zwangsläufig mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist, am Kompressionsmoment
des Verbrennungsmotors abstützt. Dies kann bei Verbrennungsmotoren mit frei
regelbaren Ventilen dadurch erhöht werden, daß alle Ventile geschlossen werden.
7. Anlassen des Verbrennungsmotors 7. 1 Anlassen bei stehendem Fahrzeug.:
Wenn das Schaltgetriebe in Neutral steht und der Abtrieb des Getriebes blockiert wird,
in dem die Betriebsbremse betätigt wird, so ist die mit der Abtriebswelle des
Schaltgetriebes verbundene Welle des Überlagerungsgetriebes unverdrehbar gegenüber dem Gehäuse. Damit ergibt sich für die beiden anderen Wellen des
Überlagerungsgetriebes ein festes Drehzahlverhältnis aufgrund der Zähnezahlen. Bei
geschlossener Anfahrkupplung kann die Elektromaschine benutzt werden, um den
Verbrennungsmotor zu starten. Für die Bedienung des Fahrzeugs bedeutet dies, daß
die Anlasserfreigabe nur bei getretener Betriebsbremse erteilt wird. Vorteilhaft ist, wenn über ein Bremsensteuergerät die Betriebsbreme nach erteilter
Anlasserfreigabe erst wieder gelöst wird, wenn die Anfahrkupplung nach erfolgtem
Start des Verbrennungsmotors geöffnet wurde.
7.2 Anlassen bei bewegtem Fahrzeug. :
Das Fahrzeug wird mit elektrischem Antrieb oder im Generatorbetrieb gefahren und der
Verbrennungsmotor ist noch nicht angelassen bzw. abgeschaltet. In diesen Fällen
bewegt sich das Fzg, ohne daß der Verbrennungsmotor läuft.
Wenn ein Beschleunigungswunsch (Lasthebelstellung oder Gaspedalstellung) vorliegt,
soll der Verbrennungsmotor angelassen werden, ohne Nachteile beim Fahrkomfort.
Dabei sind drei Fahrzustände zu unterscheiden :
a) Die Abtriebsdrehzahl ist groß genug, so daß sich bei eingelegtem Gang eine
Getriebeeingangsdrehzahl ergibt, die zum Fahrbetrieb des Verbrennungsmotors ausreicht b) Die Abtriebsdrehzahl ist zu gering, so daß sich bei eingelegtem Gang eine
Getriebeeingangsdrehzahl ergibt, die nicht zum Start des Verbrennungsmotors
ausreicht
c) Die Abtriebsdrehzahl ist gerade so groß, daß sich bei eingelegtem Gang eine
Getriebeeingangsdrehzahl ergibt, die zum Start, nicht aber zum Betrieb des
Verbrennungsmotors ausreicht
Im Fall a) wird bei eingelegtem Gang die Anfahrkupplung geschlossen und der
Verbrennungsmotor durch die Schwungmasse des Fahrzeugs beschleunigt. Die wegen
des Bremsmomeπtes beim Anlassen des Verbrennungsmotors fehlende Zugkraft am
Abtrieb wird von der Elektromaschine aufgebracht, so daß der Fahrkomfort nicht betroffen ist.
Im Fall b) wird das Fzg zunächst mit der Elektromaschine soweit beschleunigt, daß die
Getriebeeingangsdrehzahl bei eingelegtem Gang zum Fahrbetrieb des
Verbrennungsmotors ausreicht, falls der Beschleunigungswunsch (Lasthebel) nicht
zurückgenommen wird. Liegt ein weitergehender Beschleunigungswunsch vor, wird
die Vorgehensweise wie unter a) dargelegt, angewendet.
Im Fall c) gibt es zwei Möglichkeiten : d) Der wird Verbrennungsmotor wie unter a) dargelegt, gestartet. Da die
Getriebeeingangsdrehzahl unter der kleinsten Betriebsdrehzahl des
Verbrennungsmotors liegt, wird die Anfahrkupplung wieder geöffnet, ggfs. ein anderer
Gang eingelegt und anschließend wie beim verbrennungsmotorischen Betrieb
angefahren.
c2) das unter b) dargelegte Verfahren wird angewendet. Der Einfluß des Bremsmomentes des Verbrennungmotors beim Anlassen auf das
Fahrzeug ist beeinflußbar über den eingelegten Gang.
Weiterhin ist denkbar, daß bei Verbrennungsmotoren mit frei regelbaren Ventilen das
Bremsmoment beim Anlassen durch zeitlich gestaffeltes Anlassen der Zylinder
vermindert wird.
7.3 Betriebsstrategie bei Start-Stop-Funktion
Aus den o.g. Verfahren zum Anlassen des Verbrennungsmotors bei verschiedenen Fahrzuständen läßt sich eine Betriebsstrategie für Start-Stop-Funktion aufbauen.
8. Überbrückung der Zugkraftunterbrechung des Schaltgetriebes mittels
Elektromaschine :
Beim Fahren mit verbrennungsmotorischem Antrieb (der Verbrennungsmotor führt dem
Antriebsstrang Leistung zu) kommt es während der Schaltvorgänge des
Schaltgetriebes zur Unterbrechung der Zugkraft, da der Formschluß der
Schaltkupplungen aufgehoben werden muß. Insbesondere bei Zughochschaltungen ist
diese Zugkraftunterbrechung komfortrelevant. Der Verbrennungsmotor muß auf eine
andere Drehzahl (bei Hochschaltung auf eine niedrigere Drehzahl) gebracht werden,
damit der neue Gang ruckfrei eingelegt werden kann.
Die erste Möglichkeit besteht nun darin, die Anfahrkupplung geschlossen zu halten und
das Schaltgetriebe in Neutral zu bringen. Die Drehzahl der mit dem Getriebeabtrieb
verbundenen Welle des Überlagerungsgetriebes ist über die Fahrzeuggeschwindigkeit
gegeben. Nun soll die kinetische Energie des Motors solange in den Antriebsstrang bzw. in die Elektromaschine eingespeist werden, bis die Zieldrehzahl im neuen Gang
erreicht ist.
Dazu wird die Drehzahl der Welle des Überlagerungsgetriebes, das mit der
Elektromaschine verbunden ist und die darüber zu- bzw. abgeführte Leistung derart
geregelt, daß der Leistungsfluß von der mit dem Getriebeeingang und dem
Verbrennungsmotor verbundenen Welle des Überlagerungsgetriebes zum Abtrieb des
Getriebes (bzw. umgekehrt) erfolgt, wodurch die kinetische Energie des
Verbrennungsmotors aufgezehrt (bzw. erhöht) wird und er in seiner Drehzahl fällt (bzw.
erhöht wird), bis die Zieldrehzahl erreicht ist. Dann kann der neue Gang eingelegt
werden und der normale verbrennungsmotorische Betrieb wieder aufgenommen werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Anfahrkupplung zu öffnen, die
Schaltkupplung des alten Gangs geschlossen zu halten, wobei die Zugkraft über den
Elektromotor aufgebracht wird. Wenn der Verbrennungsmotor durch Reibung auf die
Zieldrehzahl im neuen Gang gefallen ist, wird die Schaltkupplung des alten Ganges
geöffnet und die des neuen Ganges geschlossen.
9. Dämpfung abtriebsseitiger Schwingungen
Bei Schalt- und Einkuppelvorgängen kann es zu Schwingungen des - vom
Schaltgetriebe aus gesehen - abtriebsseitigen Teils des Antriebsstranges
(Seitenwellen usw.) kommen.
In den Betriebszuständen, in denen eine Schaltkupplung geschlossen ist, ist die
Elektromaschine mit einer festen Übersetzung an den Abtrieb angebunden. Sofern die
Elektromaschine über eine Rotorlage-Erkennung verfügt oder in dem Getriebsystem Sensoren vorhanden sind, die Drehungleichförmigkeiten der Abtriebswelle erkennen
können, kann die Elektromaschine derart angesteuert werden, daß eine aktive
Schwingungstilgung erfolgt.
Getriebesteuerung :
Das Antriebsstrangkonzept sieht vor, daß die Betätigung der Anfahrkupplung und des
Schaltgetriebes automatisiert erfolgen. Eine Steuerung übernimmt die Koordinierung
sowie . die Regelung der Elektromaschine. Die Steuerung kommuniziert mit anderen
Steuergeräten des Fahrzeugs, z.B. über CAN-Bus.
Übergeordnete Steuerungen, Kombination mit weiteren automatisierten Systemen Die Getriebesteuerung kann mit anderen Steuerungen,
z.BNerbrenungsmotorsteuerung und Bremsregelsystem (z.B. elektrische Bremse), zur
Rekuperation von Bewegungsenergie, kombiniert werden. Die Vorgabe der Betriebsart
und die Gangvorgabe kann aus einer übergeordneten Antriebsstrangsteuerung
kommen
Entfall der Riemenscheibenebene
In Kombination mit
• elektromotorischer Servolenkung
• elektromotorischer Kühlwasserpumpe
• ggf. weiteren elektrifizierten Aggregaten
kann die Riemenscheibenebene komplett entfallen, wodurch der Verbrennungsmotor
reibungsärmer wird. Elektromaschine :
Die Elektromaschine muß sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden
können und das Moment - innerhalb der Leistungsgrenze - mittels Spannungsregelung möglichst unabhängig von der Rotordrehzahl einstellbar sein, so daß über eine
geeignete Ansteuerung der gewünschte Betriebspunkt im Kennfeld eingestellt werden
kann (Erregerfeld-Schwächung). Günstig ist auch eine hohe Kurzzeit-Überlastbarkeit,
da bei den Betriebsarten Anlassen und Zugkraftunterbrechung überbrücken nur kurzzeitig hohe Leistungen benötigt werden.
Wenn der Rückwärtsgang des Schaltgetriebes durch rein elektrischen Betrieb ersetzt
werden soll, muß die Elektromaschine für beide Drehrichtungen geeignet sein und die
Leistungselekronik die notwendige Ansteuerung realisieren.
Geeignet sind fremderregte Elektromaschinen-Typeπ wie Reluktanzmaschine,
Asynchronmotor, EC-Motor , Gleichstrom-Nebenschluß-Maschine und evtl. auch
Synchron- und Schrittmotoren. Die Ansteuerung der Elektromaschine sollte das
Nutzbremsen ermöglichen.
Zwischenspeicherung der elektrischen Energie
Die elektrische Energie, die beim generatorischen Betrieb der Elektromaschine erzeugt
wird, wird in ein geeignetes Speichermedium eingespeichert. Das Speichermedium
kann eine Batterie oder eine Brennstoffzelle sein.
Grobabschätzung der notwendigen Elektromaschinengröße Die notwendige Elektromaschinenleistung ist abhängig von der Kennlinie, den
jeweiligen Übersetzung zum Abtrieb sowie der Betriebsdrehzahl. Für die
verschiedenen Betriebsarten ist jeweils die Übersetzung zum Abtrieb sowie die
Betriebsdrehzahl unterschiedlich.
So erfolgt der Abtrieb beim elektromotorisch angetriebenen Fahren zur Abtriebsseite
des Getriebes, beim Anlassen zum Verbrennungsmotor hin.
Im Tabelle 1 sind mit der Datenbasis eines Kompaktfahrzeugs die Drehzahl-,
Momenten- und Leistungswerte exemplarisch für die festgelegten Übersetzungen
angegeben. Da die Dynamik nicht berücksichtigt wurde, sind zu den in Tabelle 1
berechneten Leistungswerten noch Aufschläge für Eigenbeschleunigung zu machen. Dabei ergibt sich :
Figure imgf000078_0001
Grundgleichungen der Getriebeanordnung :
Drehzahlgleichung des Überlagerungsgetriebes :
nl-n2i -ns(l-i12)=0
(D
Momentengleichgewicht am Überlagerungsgetriebes :
M1+M2+M3 =0
(2)
Momentenverteilung bei geschlossener Schaltkupplung :
M m Eing =-M 1V1 Mol -Msκi lGang
(3)
Msκ =MLat+M2+Ms
(4)
Momentenverhältnis am Überlagerungsgetriebe bei geöffneten Schaltkupplungen:
^- ^l-i..)
(5)
Mι =-Mι ι
(6) Leistungsbilanz (verlustlos)
Mx 2πnγ + M22nn2 + Ms 2nns = 0
(7)
Die Grundgleichungen lassen sich für die jeweilige Betrtiebsart ausformulieren, indem
jeweils bestimmte Größen als Vorgabewerte eingesetzt werden (in der Tabelle 1 grau unterlegt).
1 Abschätzung für die Betriebsarten 1 ,3,4 und 5
Da sich für die Elektromaschine, wie oben festgestellt, bei eingelegtem Gang des Schaltgetriebes eine konstante Übersetzung zum Abtrieb ergibt, kann die
Elektromaschine dem Antriebsstrang Leistung zu- bzw. abführen. Die benötigte
Elektromaschinen-Leistung ergibt sich als Maximum der Betriebsarten
• Fahren mit verbrennungsmotorischem Antrieb
• Unterstützung des Verbrennungsmotors mittels Elektromaschine
• Rückspeisung von Energie mittels als Generator betriebener Elektromaschine
• Rückspeisung von Bremsenergie mittels als Generator betriebener Elektromaschine
2. Fahren mit Antrieb durch Elektromotor (Betriebsart 6):
Für das Fahren mit elektromotorischem Antrieb (vorwärts/rückwärts) ist die
Leistungsanforderung verbunden mit den geforderten Fahrleistung. Werden lediglich
Fahrleistungen gefordert, die dem Teillastbetrieb des Verbrennnungsmotors
entsprechen (z.B. 1/3 max. Moment), so ist eine Maschinenleistung von ca. 15 kW ausreichend. Kurzeitig sind auch höhere Leistungswerte möglich, so daß rein
elektrisches Anfahren mit vergleichbarer Fahrzeugbeschleunigung möglich ist
3.1 Anlassen Verbrennungsmotor bei stehendem Fahrzeug (Betriebsart 7):
Für die Elektromaschine ergibt sich, wie oben festgestellt, bei eingelegtem Gang des
Schaltgetriebes eine konstante Übersetzung zur Getriebeeiπgangswelle, die in dieser
Betriebsart den Abtrieb darstellt. Für das Anlassen eines Dieselmotors ist ein Moment
von ca. 150 Nm und eine Drehzahl von 200 1/min erforderlich. Die sich dabei
ergebende Drehzahl der Elektromaschine ist vergleichsweise niedrig, so daß die
zugehörige Leistung ebenfalls niedrig ist. Betrachtet werden muß aber der maximale
Leistungswert der gesamten Kennlinie, so daß die Elektromaschiπenleistung deutlich
über dem in der Tabelle angegebenen Wert liegen muß. Ebenso ist ein Aufschlag für die Eigenbeschleunigung zu berücksichtigen. Da die Leistung beim Anlaßvorgang nur
kurzzeitig zur Verfügung gestellt werden muß, wird die Elektromaschine kurzzeitig
überlastet, sofern der Maschinentyp dies zuläßt.
Unter diesen Voraussetzungen und den festgelegten Übersetzungen ist daher eine
Elektromaschine mit ca. 10 kW Leistung erforderlich.
Bei kleineren Ottomotoren liegt das Anlaßmoment niedriger, so daß auch eine
Elektromaschine mit weniger Leistung ausreicht.
3.2 Anlassen Verbrennungsmotor bei bewegtem Fahrzeug
Kurzzeitig muß die Fahrzeugverzögerung, die sich durch das Bremsmoment beim
Anlassen des Verbrennungsmotors ergeben würde, durch die
Elektromaschinenleistung abgefangen werden. In Abhängigkeit von dem eingelegten Gang sind dazu verschiedene Leistungswerte notwendig. Kurzzeitig sind hierzu hohe
Leistungwerte erforderlich, so daß eine Maschinenleistung von ca. 15 kW zu veranschlagen ist.
4. Abschätzung für die Betriebsart 8 : Zugkraftunterbrechung überbrücken
Bei Hochschaltungen soll die kinetische Energie des Verbrennungsmotors auf den
Abtrieb übertragen werden (bzw. umgekehrt) und auf diese Weise der
Verbrennungsmotor auf die Zieldrehzahl im neuen Gang synchronisiert werden, damit
ein ruckfreies Schalten der Schaltkupplungen möglich ist.
Damit zeigt sich, daß die Elektromaschine bremsen kann, um den Verbrennungsmotor abzubremsen.
Da die Zugkraft mittels der Elektromaschine erhalten bleibt, ist die Synchronisierdauer
von untergeordneter Bedeutung. Für das Beispiel in der Tabelle wurden ca 2,5 s angenommen.
Varianten zur Anbindung der Elektromaschine mit An- und Abtriebswellen des
Schaltgetriebes über ein Überlagerungsgetriebe (und ggf. zwischengeschaltete. Zwangläufige Getriebe) :
(Sonnenrad 1 = Ritzel, Sonnenrad 2 = Hohlrad)
Figure imgf000083_0001
Der Rotor der Elektromaschine kann dabei konzentrisch zur
• Zur Eingangswelle des Schaltgetriebes,
• zur Ausgangswelle des Schaltgetriebes oder
• zu einer zusätzlichen Welle
angeordnet sein.
Die Figur 13 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Kraftfahrzeug. Dabei zeigt 200 den Antriebsmotor oder Verbrennungsmotor, 201 die
steuerbaren Ventile des Motors, 202 die Drosselklappe mit Aktorik zu dessen Betätigung, 203 die Einspritzanlage, 204 den Katalysator (Abgas) mit Lambdasonde
und ggfs. Temperatursensor zur Detektion der Katalysatortemperatur, 205
Drehzahlsensor zur Detektion der Motordrehzahl, 210 Kupplung, 211 Kupplungsaktor,
212 Betätigung mit Übersetzung, 220 Getriebe, 221 Eingangswelle und 222
Ausgangswelle des Getriebes, 223 Schaltkupplungen, 224 Schaltkupplung zur
Eingangswelle, 225 Radsatz mit Elektromaschine, 226 Elektromaschine, 227
Übersetzung zu Elektromaschine, 228 Drehzahlsensor der Elektromaschine, 240 Getriebeaktorik, 241 Aktor für Schaltung Gangstufe 1 zur Eingangswelle, 242 Aktor für
Schaltung Gangstufe 1 zur Abtriebswelle und Rückwärtsgang, 243 Aktor für Schaltung
Gangstufe 2 und 3, 244 Aktor für Schaltung Gangstufe 4 und 5, 250 Antriebsstrang,
251 Bremse, 252 Differential, 253 Drehzahlsensor, 254 Antriebsrad, 260 Batterie, (Chemischer Speicher), 261 Supercap (Kapazitiver Speicher), 270
Handbetätigungselement für Fahrer, 271 Kupplungspedal, 272 Gaspedal, 273
Klimakompressor, 280 Gesamtsteuerung mit elektronischer Steuereinheit, 281
Steuerung für den Motor mit Leistungselektronik, 282 Steuerung des Kupplungssteller
mit Leistungselektronik, 283 Steuerung der Getriebeaktorik mit Leistungselektronik,
284 Steuerung der Elektromaschine mit Leistungselektronik, 285 Steuerung ABS mit
Leistungselektronik, 286 Steuerung Batterie mit Leistungselektronik, 290
Signalleitungen / Bus (CAN-Bus), 291 Leistungsfluß
Die Figuren 14a, 14b, 15a, 15b, 16a und 16b zeigen Diagramme zur Darstellung einer Zug-Hochschaltung mit Elektromaschine: Es resultiert eine reduzierte
Zugkraftunterbrechung. Nachfolgend wird der Schaltvorgang einer (2→3) Zug-Hochschaltung unter Einsatz
einer Elektromaschine, die auf den Abtrieb wirkt, diskutiert. Drehzahl- und
Momentenverläufe werden vorgestellt und erläutert. Der Grundgedanke der
Verwendung der Elektromaschine besteht hierbei in der Auffüllung der
Zugkraftunterbrechung während der Gangwechselphasen. Es werden für drei
vergleichbare Schaltstrategien die Phasen der Gangschaltung beschrieben.
Bereich a:
Zustand vor der Schaltung. Die Schaltkupplung des aktuellen Gangs überträgt mit der
Übersetzung der zweiten Gangstufe das Motormoment auf den Abtrieb. Die
Elektromaschine ist, sofern die Schaltkupplung zwischen Elektromaschine und Abtrieb geschlossen ist, direkt mit dem Abtrieb über die Gangstufe des ersten Fahrgangs
verbunden. Sie überträgt in dieser Phase jedoch kein Moment auf den Abtrieb. Ist die
Schaltkupplung zwischen Elektromaschine und Abtrieb in dieser Phase noch geöffnet
(Variante C), so wird die Elektromaschine auf Synchrondrehzahl beschleunigt und
dann die Schaltkupplung zwischen Abtrieb und Elektromaschine geschlossen.
Bereich b:
Der Schaltvorgang wird eingeleitet, indem die Elektromaschine über die erste
Gangstufe Moment auf den Abtrieb überträgt, um die Schaltkupplung des aktuellen
Gangs zu entlasten. Ist das Moment der Schaltkupplung auf Null abgebaut, kann sie geöffnet werden und der Synchronisationsvorgang kann beginnen. Der endscheidende
Punkt ist hierbei die Momentenfreiheit der aktuellen Schaltkupplung. Diese kann nur
dann realisiert werden, wenn die Elektromaschine bei der durch die Übersetzungsstufe und Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmten Drehzahl das vom Verbrennungsmotor
übertragene Moment aufbringen kann. Da die Elektromaschine in der Regel nicht die
volle Leistung des Verbrennungsmotors auf den Abtrieb übertragen kann, besteht ein
mögliche Strategie darin, daß Moment des Verbrennungsmotors in dieser Phase auf
das maximal Moment der Elektromaschine zu reduzieren, um die Momentenfreiheit der
Schaltkupplung sicher zu stellen (Variante B).
Bereich c:
In dieser Phase wird die Synchronisation des Verbrennungsmotors realisiert. Der Motor
wird in den Schubzustand versetzt und bremst mit dem zur Verfügung stehendem
Schleppmoment sich und die Getriebeeingangswelle ab. Der Elektromotor ist in dieser
Phase mit dem Abtrieb verbunden und stellt das Abtriebsmoment zur Verfügung.
Abhängig vom Fahrerwunschmoment und der Leistungsklasse der Elektromaschine, ist
in dieser Phase eine Zugkraftreduktion zu erwarten. Eine vollständige
Zugkraftunterbrechung bleibt jedoch aus.
Bereich d:
Ist die Synchrondrehzahl der neu einzulegenden Gangstufe erreicht, wird die
Schaltkupplung SK3 des dritten Gangs geschlossen. Die Regelung der Motor- und der damit verbundenen Getriebeeingangsdrehzahl kann durch die Steuerung des
Motormomentes erfolgen. Um ein Rückwirkungsfreies Schließen der Schaltkupplung zu
gewähleisteπ muß Drehzahlgleichkeit (Synchrondrehzahl des neu einzulegenden
Gangs) und Momentenfreiheit herschen (keine Beschleunigung der Getriebeeingangswelle wenn die Schaltkupplung geschlossen wird). Anschließend wird das Moment der Elektromaschine auf Null reduziert und das Motormomemt
entsprechend dem Fahrerwunschmoment angehoben. Bereich e:
Zustand nach der Schaltung. Der Verbrennungsmotor überträgt das Motormoment über
die dritte Gangstufe auf den Abtrieb. Gegebenenfalls kann die Elektromaschine
(Elektromaschine) durch das Öffnen ihrer Schaltkupplung vom Abtrieb getrennt
werden.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge
ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmeiderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offen¬
barte Merkmale zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des
Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches
hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen
Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Die Gegenstände dieser Unteransprüche bilden jedoch auch selbständige Erfindungen, die
eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige
Gestaltung aufweisen.
Die Erfindung ist auch nicht auf das (die) Ausführungsbeispiel (e) der Beschreibung
beschränkt. Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abänderungen und Modifi¬
kationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Ver¬
bindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den
Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elemen¬
ten oder Verfahrensschritten erfinderisch sind und durch kombinierbare Merkmale zu
einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Brennkraftmaschine, zur Erzeugung einer Eingangsgröße,
insbesondere eines Eingangsdrehmoments, und mit wenigstens einer
Abtriebswelle, auf die eine Abtriebsgröße, insbesondere eine Abtriebsdrehzahl
übertragbar ist.
2. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Brennkraftmaschine, zur Erzeugung einer Eingangsgröße,
insbesondere zur Erzeugung eines Eingangsdrehmoments, und mit wenigstens
einer Abtriebswelle, auf die eine Abtriebsgröße, insbesondere eine Abtriebsdrehzahl übertragbar ist, mit wenigstens einer
Überlagerungsantriebseinrichtung, von welcher insbesondere im wesentlichen
das Verhältnis von der Eingangsgröße zur Ausgangsgröße beeinflußbar ist.
3. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Verhältnis von Eingangsgröße zur Ausgangsgröße gesteuert beeinflußbar,
insbesondere einstellbar ist.
4. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Brennkraftmaschine, zur Erzeugung einer Eingangsgröße,
insbesondere eines Eingangsdrehmoments, und mit wenigstens einer
Abtriebswelle, auf die eine Abtriebsgröße, insbesondere eine Abtriebsdrehzahl übertragbar ist, und mit wenigstens einer Überlagerungsantriebseinrichtung, von welcher im wesentlichen wenigstens eine der Randgrößen beeinflußbar ist, wobei
eine Randgröße insbesondere eine Eingangsgröße oder eine Ausgangsgröße ist.
5. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
wenigstens eine Antriebseinrichtung gesteuert beeinflußbar ist.
6. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
insbesondere mit einer Brennkraftmaschine, zur Erzeugung wenigstens einer
Eingangsgröße, insbesondere eines Eingangsdrehmoments, und mit wenigstens
einer Abtriebswelle, auf die eine Abtriebsgröße, insbesondere einer
Abtriebsdrehzahl übertragbar ist, und mit wenigstens einem Teil eines
Planetengetriebes, das wenigstens zeitweise und wenigstens teilweise zwischen der ersten Antriebseinrichtung und der Abtriebswelle angeordnet ist, wobei
wenigstens ein im wesentlichen drehbeweglich angeordnetes Element des
Planetengetriebes mit einer zweiten Antriebseinrichtung zur Erzeugung einer
zweiten Eingangsgröße, insbesondere eines zweiten Eingangsdrehmoments, in
Verbindung steht.
7. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Brennkraftmaschine, zur Erzeugung einer Eingangsgröße,
insbesondere eines Eingangsdrehmoments, und wenigstens einer Abtriebswelle,
auf die eine Abtriebsgröße, insbesondere eine Abtriebsdrehzahl übertragbar ist,
mit "wenigstens einer ersten Getriebeeinrichtung, die im Antriebsstrang
angeordnet ist, und mit wenigstens einem Teil eines Planetengetriebes, das bis zu drei Gruppen von Rädern, insbesondere von Zahnrädern, aufweist, von denen eine Gruppe Planetenräder aufweist, von denen eine zweite Gruppe ein
Soπnenrad aufweist, und von denen eine dritte Gruppe ein Hohlrad aufweist,
wobei sich die Planetenräder wenigstens zeitweise mit einer Stegdrehzahl um die
zentrale Achse der Sonnenräder drehen und wobei das Planetengetriebe im
wesentlichen parallel zur ersten Getriebeeinrichtung angeordnet ist und wobei
wenigstens eine Drehzahl des Planetengetriebes im wesentlichen wenigstens
einer Drehzahl von den an der ersten Getriebeeinrichtung auftretenden
Drehzahlen entspricht, wobei die an der ersten Getriebeeinrichtung auftretenden
Drehzahlen insbesondere die Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl der ersten Getriebeeinrichtung umfaßt.
8. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Drehzahl der ersten Getriebeeiπrichtung, die insbesondere die
Eingangsdrehzahl und die Ausgangsdrehzahl umfaßt, von der Überlagerungs-
Getriebeeinrichtung insbesondere in dem Planetengetriebe, beeinflußbar ist.
9. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Brennkraftmaschine, zur Erzeugung einer Eingangsgröße,
insbesondere eines Eingangsdrehmoments, und mit wenigstens einer
Abtriebswelle, auf die eine Abtriebsgröße, insbesondere eine Abtriebsdrehzahl
übertragbar ist, wobei der Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs wenigstens zwei
parallel geschaltete Teilantriebsstränge aufweist.
10. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in
wenigstens zwei der parallel geschalteten zwei Teilsträπge des Antriebsstrangs jeweils eine Getriebeeinrichtung, insbesondere eine Getriebeeinrichtung mit
variierbarer Übersetzung, angeordnet ist.
11. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
wenigstens eine der Getriebeeinrichtungen ein Planetengetriebe aufweist.
12. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Brennkraftmaschine zur Erzeugung einer Eingangsgröße,
insbesondere eines Eingangsdrehmoments, und wenigstens einer Abtriebswelle,
auf die eine Abtriebsgröße, insbesondere eine Abtriebsdrehzahl übertragbar ist,
und mit wenigstens zwei Antriebseinrichtungen, insbesondere einer
Brennkraftmaschine und einer Elektromaschine, die zur Erzeugung einer
Abtriebsdrehzahl gesteuert aufeinander abstimmbar sind.
13. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Brennkraftmaschine zur Erzeugung einer Eingangsgröße,
insbesondere einer Eingangsdrehzahl, und mit wenigstens einer Abtriebswelle,
auf die eine Abtriebsgröße, insbesondere eine Abtriebsdrehzahl übertragbar ist,
und mit wenigstens einer Energiespeicher-Einrichtung, wobei von der
Antriebseinrichtung der Antriebsstrang mit Energie versorgbar ist und wobei von
der Energiespeicher-Einrichtung speicherbare Energie dem Antriebsstrang
entnehmbar ist.
14. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Energiespeicher-Einrichtung eine Generatoreinrichtung ist.
15. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 13 und 14, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Energiespeicher-Einrichtung gespeicherte Energie wenigstens zeitweise in den Antriebsstrang rückführbar ist.
16. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Brennkraftmaschine, zur Erzeugung einer Eingangsgröße,
insbesondere eines Eingangsdrehmoments, und wenigstens einer Abtriebswelle,
auf die eine Ausgangsgröße, insbesondere eine Abtriebsdrehzahl übertragbar ist
und mit wenigstens einer Elektromaschine, wobei diese Elektromaschine
wenigstens zeitweise motorisch betreibbar ist und wenigstens zeitweise generatorisch betreibbar ist.
17. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit
wenigstens einer ersten Einrichtung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs und mit
wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs,
wobei diese Antriebseinrichtungen wenigstens zeitweise gleichzeitig betätigbar
sind.
18. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung zum Antreiben des Kraftfahrzeugs
und wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung zum Antreiben des
Kraftfahrzeugs, wobei wenigstens zeitweise eine dieser Antriebseinrichtungen inaktivierbar ist, während zeitgleich wenigstens eine zweite Antriebseinrichtung
aktivierbar ist.
19. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Antriebseinrichtuπgen eine
Elektromaschine ist.
20. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
5 gekennzeichnet, daß wenigstens eine erste Antriebseinrichtung und wenigstens
eine zweite Antriebseinrichtung in Reihe geschaltet sind.
21. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine erste Antriebseinrichtung und wenigstens
eine zweite Antriebseinrichtung parallel geschaltet sind.
10 22. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß im Antriebsstrang zwischen der Brennkraftmaschine und
dem Differential wenigstens eine erste Getriebeeiπrichtung und wenigstens eine zweite Getriebeeinrichtung angeordnet ist.
23. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die
15 wenigstens eine erste Getriebeeinrichtung und die wenigstens eine zweite
Getriebeeinrichtung jeweils mit wenigstens zwei unterschiedlichen Übersetzungen einstellbar ist.
24. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Getriebeeinrichtung in Reihe
20 geschaltet ist.
25. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine erste und wenigstens eine zweite Getriebeeinrichtung parallel geschaltet sind.
26. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch
5 gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Getriebeeinrichtungen ein Radgetriebe,
insbesondere ein Zahnradgetriebe, ist.
27. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Getriebeeinrichtungen ein
Planetengetriebe aufweist.
10 28. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Getriebeeinrichtungen über eine
Kupplung betätigbar ist.
29. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die
wenigstens eine Kupplung im wesentlichen um eine Welle herum, insbesondere
15 konzentrisch um eine Welle herum, angeordnet ist.
30. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Getriebeeinrichtung ein außenverzahntes
Stirnradgetriebe aufweist und die zweite Getriebeeinrichtung ein Planetengetriebe
aufweist.
31. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch
gekennzeichnet, daß das Sonnenrad des Planetengetriebes mit einer
antriebseitigen Welle im wesentlichen drehfest gekoppelt ist.
32. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 27 bis 31 , dadurch
gekennzeichnet, daß das Sonnenrad des Planetengetriebes gegenüber einer
antriebseitigen Welle im wesentlichen drehbeweglich angeordnet ist,
insbesondere drehbeweglich auf einer antriebseitigen Welle gelagert ist.
33. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 27 bis 32, dadurch
gekennzeichnet, daß das Sonnenrad des Planetengetriebes mit einer
abtriebseitigen Welle im wesentlichen drehfest gekoppelt ist.
34. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 27 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad des Planetengetriebes gegenüber
wenigstens einer abtriebseitigen Welle im wesentlichen drehbeweglich
angeordnet ist, insbesondere auf einer abtriebseitigen Welle im wesentlichen
drehbeweglich gelagert ist.
35. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steg des Planetengetriebes mit wenigstens einer
antriebseitigen Welle drehfest gekoppelt ist.
36. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 35, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steg des Planetengetriebes im wesentlichen mit einer abtriebseitigen Welle drehfest gekoppelt ist.
37. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 36, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steg des Planetengetriebes über wenigstens eine
Getriebestufe, insbesondere über wenigstens eine Zahnradstufe, wenigstens
zeitweise mit einer antriebseitigen Welle gekoppelt ist.
5 38. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 37, dadurch
gekennzeichnet, daß der Steg des Planetengetriebes über eine Getriebestufe,
insbesondere eine Zahnradstufe, wenigstens zeitweise mit wenigstens einer
abtriebseitigen Welle gekoppelt ist.
39. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 30 bis 38, dadurch 10 gekennzeichnet, daß die wenigstens eine drehfeste Verbindung lösbar ist,
insbesondere über eine Kupplungseinrichtung lösbar ist.
40. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 39, dadurch
gekennzeichnet, daß das Hohlrad des Planetengetriebes mit wenigstens einer
antriebseitigen Welle wenigstens zeitweise drehfest gekoppelt ist.
15 41. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 40, dadurch
gekennzeichnet, daß das Hohlrad des Planetengetriebes wenigstens zeitweise
mit wenigstens einer abtriebseitigen Welle drehfest gekoppelt ist.
42. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 41 , dadurch
gekennzeichnet, daß das Hohlrad des Planetengetriebes im Drehmomentfluß 20 zwischen einer Bewegungseinrichtung und einer Anordnung aus Planetenrädern
angeordnet ist.
43. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 42, dadurch
gekennzeichnet, daß das Hohlrad des Planetengetriebes wenigstens zeitweise
mit wenigstens einer Elektromaschine wenigstens elektromagnetisch gekoppelt ist.
44. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 43, dadurch
gekennzeichnet, daß das Hohlrad des Planetengetriebes im wesentlichen mit
einem Rotor gekoppelt ist.
45. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 44, dadurch
gekennzeichnet, daß das Hohlrad des Planetengetriebes im wesentlichen
konzentrisch zu einem Stator angeordnet ist.
46. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 26 bis 45, dadurch
gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe auf der der Brennkraftmaschine
zugewandten Seite der ersten Getriebeeinrichtung angeordnet ist.
47. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe auf der der Brennkraftmaschine abgewandten Seite der ersten Getriebeeinrichtung angeordnet ist.
48. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer Kupplung, insbesondere mit wenigstens einer Anfahrkupplung,
die zwischen der Brennkraftmaschine und der Abtriebswelle angeordnet ist.
49. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Getriebeeinrichtung, insbesondere das Planetengetriebe, auf der der
Brennkraftmaschine zugewandten Seite der Kupplung, insbesondere der
Anfahrkupplung, angeordnet ist.
50. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 48 und 49, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Getriebeeinrichtung, insbesondere das
Planetengetriebe, auf der der Brennkraftmaschine abgewandten Seite der
Kupplung, insbesondere der Anfahrkupplung, angeordnet ist.
51. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 48 bis 50, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Getriebeeinrichtung auf der der
Brennkraftmaschine zugewandten Seite der Kupplung, insbesondere der
Anfahrkupplung, angeordnet ist.
52. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 48 bis 51 , dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Getriebeeinrichtung auf der der
Brennkraftmaschine abgewandteπ Seite der Kupplung, insbesondere der
Anfahrkupplung, angeordnet ist.
53. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 48 bis 52, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Getriebeeinrichtung auf der
gleichen Seite der Kupplung, insbesondere der Anfahrkupplung, im
Antriebsstrang angeordnet ist.
54. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 48 bis 53, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Getriebeeiπrichtung auf
unterschiedlichen Seiten der Kupplung, insbesondere der Anfahrkupplung, im
Antriebsstrang angeordnet ist.
55. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Sonnenrad des Plaπetengetriebes und eine
Getriebekupplung der ersten Getriebeeinrichtung zum wenigstens teilweise
Schließen des Antriebsstrangs auf der gleichen Welle angeordnet sind.
56. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad des Planetengetriebes und die
Getriebekupplung der ersten Getriebeeinrichtung zum wenigstens teilweise Schließen des Antriebsstrangs im Bereich der ersten Getriebeeinrichtung auf
verschiedenen Wellen angeordnet sind.
57. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß im wesentlichen brennkraftmaschinenseitig der ersten
Getriebeeinrichtung eine Getriebeeingangswelle angeordnet ist und die Sonne
des Planetengetriebes wenigstens konzentrisch zur Getriebeeingangswelle
angeordnet ist.
58. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß abtriebswellenseitig der ersten Getriebeeinrichtung eine
Getriebeausgangswelle angeordnet ist und das Sonπenrad des Planetengetriebes
wenigstens konzentrisch zur Getriebeausgangswelle angeordnet ist.
59. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 57 und 58, dadurch
gekennzeichnet, daß das Sonnenrad auf der Getriebeeingangswelle angeordnet
ist.
60. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 57 bis 59, dadurch
5 gekennzeichnet, daß das Sonnenrad des Planetengetriebes auf der
Getriebeausgangswelle angeordnet ist.
61. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe wenigstens ein Planetenrad, insbesondere wenigstens drei Planetenräder, aufweist.
10 62. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer Kupplungseinrichtung, die zwischen der Brennkraftmaschine
und der Abtriebswelle angeordnet ist, wobei die Kupplungseinrichtung, insbesondere die Anfahrkupplung, eine selbst nachstellende Kupplung aufweist.
63. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 62, dadurch gekennzeichnet, daß die
15 selbst nachstellende Kupplung eine kraftgesteuerte Kupplung ist.
64. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 62 und 63, dadurch
gekennzeichnet, daß die selbst nachstellende Kupplung eine weggesteuerte
Kupplung ist.
65. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß wenigstens eine Getriebeeinrichtung, insbesondere die erste Getriebeeiπrichtung, ein Stufengetriebe aufweist.
66. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
5 gekennzeichnet, daß die erste Getriebeeinrichtung ein stufenloses Getriebe aufweist.
67. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Getriebeeinrichtung ein automatisches Getriebe aufweist.
10 68. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Getriebeeinrichtung ein Schaltgetriebe aufweist.
69. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die erste Getriebeeiπrichtung ein automatisiertes Getriebe,
insbesondere ein automatisiertes Schaltgetriebe, aufweist.
15 70. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer elektronisch gesteuerten Kuppluπgseinrichtung.
71. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß im Antriebsstrang wenigstens ein Zweimassenschwungrad angeordnet ist.
72. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß im Antriebsstrang eine Baugruppe angeordnet ist, die
wenigstens eine Kupplungseinrichtung und wenigstens ein
Zweimassenschwungrad umfaßt.
73. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kupplungseinrichtung und das Zweimassenschwungrad im wesentlichen
miteinander verschraubt sind.
74. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 72 und 73, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zweimassenschwungrad und die Kupplungseinrichtung
wenigstens teilweise radial ineinanderliegend angeordnet sind.
75. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer Einrichtung zum Erzeugen einer Drehrichtungsumkehr der
wenigstens einen Abtriebswelle.
76. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, daß die
Einrichtung zum Erzeugen einer Drehrichtungsumkehr wenigstens eine weitere
Kupplung aufweist.
77. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 75 und 76, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen einer Drehrichtungsumkehr
wenigstens eine Getriebeeinrichtung, insbesondere eine Getriebeeinrichtung zur
Drehrichtungsumkehr, aufweist.
78. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer Steuerungseinrichtung, wobei von dieser Steuerungseinrichtung
wenigstens eine Einrichtung aus einer Gruppe von Einrichtungen steuerbar ist,
wobei diese Gruppe insbesondere eine Getriebekupplung, eine Elektromaschine
und eine Anfahrkupplung umfaßt.
79. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer
Brennkraftmaschine, und mit wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Elektromaschine, wobei das Kraftfahrzeug wenigstens
zeitweise mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb bewegbar ist.
80. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer
ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, und einer
zweiten Antriebseinrichtung, insbesondere einer Elektromaschine, wobei das
Fahrzeug wenigstens zeitweise mit verbrennungsmotorischem Antrieb bewegbar ist und wobei die Übersetzung einer vom Kraftfahrzeug umfaßten
Getriebeeinrichtung von der Elektromaschine steuerbar ist.
81 . Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer
Brennkraftmaschine, und wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Elektromaschine, wobei das Kraftfahrzeug im wesentlichen
durch wenigstens teilweise zeitgleiche Aktivierung der ersten Antriebseinrichtung
und der zweiten Antriebseinrichtung bewegbar ist.
82. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer
Brenπkraftmaschine, und wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Elektromaschine, wobei die Elektromaschine wenigstens
zeitweise als Generator betreibbar ist, so daß Energie aus dem Antriebsstrang
rückspeisbar ist.
83. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem Bremsenergie rückspeisbar ist.
84. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 83, mit wenigstens einer ersten
Antriebseinrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, und wenigstens
einer zweiten Antriebseinrichtung, insbesondere einer Elektromaschine, bei dem
die Elektromaschine als Generator betreibbar ist und wobei Bremsenergie mittels
der als Generator betriebenen Elektromaschine rückspeisbar ist.
85. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer
Brennkraftmaschine, und wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Elektromaschine, wobei das Fahrzeug wenigstens zeitweise
mit elektromotorischem Antrieb bewegbar ist.
86. Kraftfahrzeug, insbesondere nach Anspruch 85, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kraftfahrzeug wenigstens zeitweise mit elektromotorischem Antrieb im
Vorwärtsbetrieb bewegbar ist.
87. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der Ansprüche 85 und 86, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kraftfahrzeug wenigstens zeitweise mit
elektromotorischem Antrieb im Rückwärtsbetrieb bewegbar ist.
88. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer
Brennkraftmaschine, und wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Elektromaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die
Elektromaschine wenigstens teilweise im Aπtriebsstrang angeordnet ist und die
Brennkraftmaschine bei stehendem Fahrzeug von der Elektromaschine anlaßbar
ist.
89. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer
Brennkraftmaschine, und wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Elektromaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die
Brennkraftmaschine bei bewegtem Fahrzeug von der Elektromaschine anlaßbar
ist.
90. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer
Brennkraftmaschine, und wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Elektromaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zugkraftunterbrechung eines Schaltgetriebes mittels der Elektromaschine
unterbrechbar und/oder verminderbar und/oder vermeidbar ist.
91. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer
Brennkraftmaschine, und wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung, insbesondere einer Elektromaschine, wobei antriebsseitige Schwingungen des
5 Antriebsstrangs wenigstens teilweise von der Elektromaschine dämpfbar und/oder
isolierbar sind.
92. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer
Brennkraftmaschine, und wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung,
10 insbesondere einer Elektromaschine, wobei abtriebseitige Schwingungen
wenigstens teilweise von der Elektromaschine dämpfbar und/oder isolierbar sind.
93. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftfahrzeug von der im Antriebsstrang angeordneten
Elektromaschine anlaßbar ist und zusätzlich ein weiterer Anlasser vorgesehen ist.
15 94. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche mit
wenigstens einer ersten Antriebseinrichtung, insbesondere einer
Brennkraftmaschine, und wenigstens einer zweiten Antriebseinrichtung,
insbesondere einer Elektromaschine, wobei durch Betätigung der
Elektromaschine die von der ersten Antriebseinrichtung erzeugte Drehrichtung
20 wenigstens einer Abtriebswelle umkehrbar ist.
95. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Elektromaschine eine fremderregte Elektromaschine ist.
96. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromaschine eine Einrichtung aus einer Gruppe von
Einrichtungen aufweist, wobei diese Gruppe von Einrichtungen insbesondere eine
Reluktanzmaschine, einen Asynchronmotor, einen EC-Motor, eine Gleichstrom-
5 Nebenschluß-Maschine, einen Synchronmotor sowie einen Schrittmotor aufweist.
97. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Planetenträger als Tiefziehstanzteil hergestellt ist.
98. Kraftfahrzeug, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad als Tiefziehstanzteil hergestellt ist.
10 99. Kraftfahrzeug, insbesondere mit einer Antriebseinrichtung, gekennzeichnet durch
seine besondere Wirkungsweise und Ausgestaltung entsprechend den
vorliegenden Anmeldeunterlagen.
100. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
gekennzeichnet durch wenigstens ein Merkmal aus wenigstens einem der
15 vorangehenden Ansprüche.
101. Kraftfahrzeug, insbesondere mit einer Aπtriebseinrichtung, gekennzeichnet durch
die Kombination aus wenigstens zwei Merkmalen, die wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche entstammen.
102. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
20 gekennzeichnet durch wenigstens ein Merkmal gemäß der Beschreibung.
103. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
gekennzeichnet durch die Kombination aus wenigstens einem Merkmal der
Beschreibung mit wenigstens einem Merkmal gemäß wenigstens einem der
vorangehenden Ansprüche.
5 104. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
gekennzeichnet durch wenigstens ein Merkmal gemäß wenigstens einer Figur
dieser Offenbarung.
105. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung,
gekennzeichnet durch die Kombination aus wenigstens einem Merkmal gemäß
0 den Figuren und/oder wenigstens einem Merkmal gemäß der Beschreibung
und/oder wenigstens einem Merkmal gemäß wenigstens einem Patentanspruch.
106. Kraftfahrzeug, insbesondere mit wenigstens einer Antriebseinrichtung gemäß
wenigstens einem Einzelmerkmal gemäß der vorliegenden Offenbarung.
107. Kraftfahrzeug gemäß wenigstens zwei der vorangehenden Ansprüche.
5
108. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit den Schritten
Betätigen einer Brennkraftmaschine zu vorbestimmten Zeitpunkten gemäß
einer ersten Charakteristik; und Betätigen einer Elektromaschine gemäß einer zweiten Charakteristik zu vorbestimmten Zeitpunkten,
wobei die Antriebsbewegung des Fahrzeugs von der Intensität der Betätigung
der Brennkraftmaschine und von der Intensität der Betätigung der
Elektromaschine abhängt.
Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einer ersten
Antriebseinrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, und wenigstens
einer zweiten Antriebseinrichtung, insbesondere einer Elektromaschine, mit dem Schritt: Betreiben der Elektromaschine zu vorbestimmten Zeitpunkten im
generatorischen Betrieb, wobei im generatorischen Betrieb Energie aus dem
Antriebsstrang abgezweigt wird.
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