WO2006099982A2 - Verfahren zum betreiben eines antriebsstrangs eines kraftfahrzeugs - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a drive train of a motor vehicle, which in the direction of force flow in the order combustion engine - clutch - electric motor - manual transmission - axle or internal combustion engine - clutch - electric motor - input shaft of the gearbox - manual transmission - axle transmission is constructed, according to the preamble of the claim 1.
  • Drive trains for motor vehicles are known from the prior art, which comprise an electric motor, wherein electric motors as drive motors enable low-emission and almost noiseless driving, but disadvantageously have limited driving performance.
  • so-called hybrid drives have been developed, in which the main drive unit is an internal combustion engine and as an auxiliary unit, an electric motor is used, which is arranged in series or parallel to the drive train between the engine and the transmission.
  • a hybrid drive for a motor vehicle which in the drive train between the engine and the transmission has a first electric machine and a permanently connected to the transmission input shaft second electric machine.
  • the two electrical machines which are each operable as a motor and as a generator, and the internal combustion engine each have a switchable clutch arranged.
  • this design has the advantage that electrical components, such as starters, generators or pump drives, can be dispensed with, since one of the electrical machines is a starter, generator or pump drive is operable.
  • two electrical machines are disadvantageously required, which adversely affects the production costs.
  • an arrangement of components of the drive train of a motor vehicle comprising an electric motor, in which by the use of an electric motor electrical components, such as starter, generator, etc. may be omitted.
  • the drive train in the direction of force flow in the order combustion engine - clutch - electric motor - manual transmission - axle or internal combustion engine - clutch - electric motor - input shaft of the gearbox - manual transmission - axle built.
  • This arrangement also has the advantage that only one electric motor is needed.
  • some applications are known, such as the use of the electric motor for synchronizing the circuits in a manual transmission or the use of the electric motor as traction and / or maneuvering, wherein the starting process or the maneuvering is supported by the electric motor or carried out independently ,
  • the electric motor for torque adaptation of the clutch characteristic can be used, for which purpose switched to neutral and the clutch is brought into slip position. Subsequently, a defined torque is set on the electric motor. With constant slip, the torque on the electric motor corresponds to the transmittable torque at the clutch for the corresponding waypoint of the clutch. In the context of a further advantageous use of the electric motor this is used for plausibility of the engine torque of the internal combustion engine.
  • the present invention has for its object to provide a method for operating a drive train of a motor vehicle, which in the direction of power flow in the order combustion engine - clutch - electric motor - manual transmission - axle or internal combustion engine - clutch - electric motor - input shaft of the gearbox - manual transmission - axle is constructed specify in which a versatile use of the integrated into the drive train electric motor is made possible.
  • the electric motor for prelubricating and warming up the transmission, wherein in separate vehicle clutch, the lubricant pump of the transmission is driven by means of the electric motor.
  • the bearings are supplied with lubricant prior to engine startup, with the heat generated by slipping additionally preheating the transmission.
  • a lubricant film is distributed on the tooth flanks and other movable components of the transmission by spraying lubricant.
  • the clutch is opened, the split group and the main transmission are switched, the range group is switched to "neutral" and the transmission input shaft is driven by the electric motor.
  • the electric motor for starting the drive engine (combustion engine). motors) of the vehicle to use.
  • the clutch when the clutch is open, the masses suspended on the transmission input shaft are accelerated by the electric motor, so that when the clutch is closed for starting the engine, the inertia of the already accelerated masses during starting of the internal combustion engine has a supporting effect.
  • the design of the shift actuators needed to shift automated manual transmissions is essentially determined by the force needed to disconnect a shift dog which sticks together by the adhesion force of cold oil.
  • the shift claw free to vibrate, so that the shift actuators can be dimensioned smaller in an advantageous manner.
  • the electric motor takes over the drive in the desired direction with separate clutch. For reversing, either all possible gear ratios or a specific selection of the available gear ratios can be used.

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Abstract

Im Rahmen des Verfahrens zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welcher in Kraftflussrichtung in der Reihenfolge Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Schaltgetriebe - Achsgetriebe oder Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Eingangswelle des Schaltgetriebes - Schaltgetriebe - Achsgetriebe aufgebaut ist, wird der Elektromotor zum Vorschmieren und Aufwärmen des Getriebes verwendet, wobei bei getrennter Fahrzeugkupplung die Schmiermittelpumpe des Getriebes mittels des Elektromotors angetrieben wird, derart, dass die Lagerstellen vor dem Motorstart mit Schmiermittel versorgt werden, wobei die durch Panschen entstehende Wärme das Getriebe zusätzlich vorwärmt.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranαs eines Kraftfahrzeugs
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welcher in Kraftflussrichtung in der Reihenfolge Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Schaltgetriebe - Achsgetriebe oder Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Eingangswelle des Schaltgetriebes - Schaltgetriebe - Achsgetriebe aufgebaut ist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen Elektromotor umfassen, wobei Elektromotoren als Antriebsmotoren ein emissionsarmes und fast geräuschloses Fahren ermöglichen, jedoch in nachteiliger Weise begrenzte Fahrleistungen aufweisen. Aus diesem Grunde sind sogenannte Hybridantriebe entwickelt worden, bei denen das Hauptantriebsaggregat ein Verbrennungsmotor ist und als Nebenaggregat ein Elektromotor dient, der seriell oder parallel zum Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet ist.
Aus der DE 199 17 665 ist beispielsweise ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, welcher im Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe eine erste elektrische Maschine und eine mit der Getriebeeingangswelle permanent verbundene zweite elektrische Maschine aufweist. Hierbei ist zwischen den beiden elektrischen Maschinen, die jeweils als Motor und als Generator betreibbar sind, und dem Verbrennungsmotor jeweils eine schaltbare Kupplung angeordnet. Diese Konstruktion weist einerseits den Vorteil auf, dass elektrische Bauteile, wie Starter, Generator oder Pumpenantrieb entfallen können, da eine der elektrischen Maschinen als Starter, Generator oder Pumpenantrieb betreibbar ist. Andererseits werden in nachteiliger Weise zwei elektrische Maschinen benötigt, was die Herstellungskosten negativ be- einflusst.
Des weiteren ist aus dem Stand der Technik eine Anordnung von Komponenten des Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs bekannt, umfassend einen Elektromotor, bei der durch die Verwendung eines Elektromotors elektrische Bauteile, wie beispielsweise Starter, Generator etc. entfallen können. Im Rahmen dieser Anordnung ist der Antriebsstrang in Kraftflussrichtung in der Reihenfolge Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Schaltgetriebe - Achsgetriebe oder Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Eingangswelle des Schaltgetriebes - Schaltgetriebe - Achsgetriebe aufgebaut.
Diese Anordnung weist zudem den Vorteil auf, dass nur ein Elektromotor benötigt wird. Für eine derartige Anordnung sind auch einige Anwendungen bekannt, wie beispielsweise die Verwendung des Elektromotors zur Synchronisierung der Schaltungen in einem Schaltgetriebe oder die Verwendung des Elektromotor als Anfahrhilfe und/oder Rangierhilfe, wobei der Anfahrvorgang bzw. der Rangiervorgang durch den Elektromotor unterstützt oder selbständig durchgeführt wird.
Außerdem kann der Elektromotor zur Drehmomentadaption der Kupplungskennlinie verwendet werden, wobei zu diesem Zweck nach Neutral geschaltet und die Kupplung in Schlupfposition gebracht wird. Anschließend wird am Elektromotor ein definiertes Drehmoment eingestellt. Bei konstantem Schlupf entspricht das Drehmoment am Elektromotor dem übertragbaren Drehmoment an der Kupplung für den entsprechenden Wegpunkt der Kupplung. Im Rahmen einer weiteren vorteilhaften Verwendung des Elektromotors wird dieser zur Plausibilisierung des Motormoments des Verbrennungsmotors eingesetzt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welcher in Kraftflussrichtung in der Reihenfolge Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Schaltgetriebe - Achsgetriebe oder Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Eingangswelle des Schaltgetriebes - Schaltgetriebe - Achsgetriebe aufgebaut ist, anzugeben, im Rahmen dessen eine vielseitige Verwendung des in den Antriebsstrang integrierten Elektromotors ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 , 3, 5, 6 und 7 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den entsprechenden Unteransprüchen hervor.
Demnach wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, den Elektromotor zum Vorschmieren und Aufwärmen des Getriebes zu verwenden, wobei bei getrennter Fahrzeugkupplung die Schmiermittelpumpe des Getriebes mittels des Elektromotors angetrieben wird. Auf diese Weise werden die Lagerstellen vor dem Motorstart mit Schmiermittel versorgt, wobei die durch Panschen entstehende Wärme das Getriebe zusätzlich vorwärmt. In vorteilhafter Weise wird durch spritzendes Schmiermittel ein Schmiermittelfilm auf den Zahnflanken und sonstigen beweglichen Bauteilen des Getriebes verteilt.
Beispielsweise kann für den Fall eines Mehrgruppengetriebes zum Vorschmieren und Aufwärmen des Getriebes die Kupplung geöffnet, die Splitgrup- pe und das Hauptgetriebe geschaltet, die Bereichsgruppe nach „Neutral" geschaltet und die Getriebeeingangswelle durch den Elektromotor angetrieben werden.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Elektromotor zum Starten des Antriebsmotors (Verbrennungs- motors) des Fahrzeugs zu verwenden. Hierbei werden bei geöffneter Kupplung die an der Getriebeeingangswelle hängenden Massen durch den Elektromotor beschleunigt, so dass, wenn die Kupplung zum Motorstart geschlossen wird, die Trägheit der bereits beschleunigten Massen beim Andrehen des Verbrennungsmotors unterstützend wirkt.
Dies kann beispielsweise für den Fall eines Mehrgruppengetriebes dadurch erfolgen, dass bei geöffneter Kupplung die Splitgruppe und das Hauptgetriebe geschaltet, die Bereichsgruppe nach „Neutral" geschaltet, die Getriebeeingangswelle mittels des Elektromotors beschleunigt, der Verbrennungsmotor für den Start vorbereitet und anschließend die Kupplung geschlossen wird.
Im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, den Elektromotor zur Diagnose eines automatisierten Schaltgetriebes zu verwenden, wobei zu diesem Zweck über den Elektromotor die einzelnen Elemente des Getriebes bewegt werden. Dies ist bei Komponenten ohne Synchroneinrichtungen und nur mit sich drehenden Rädern besonders vorteilhaft. Zudem kann der Elektromotor zur Getriebekalibrierung verwendet werden, wobei über den Elektromotor die einzelnen Komponenten des Getriebes bewegt werden. Dies ist insbesondere für Komponenten ohne Syn- • chroneinrichtungen durchführbar. Auf diese Weise entfällt die Abhängigkeit vom Verbrennungsmotor. ;
Die Auslegung der zum Schalten von automatisierten Schaltgetrieben benötigten Schaltaktuatoren wird im Wesentlichen durch die Kraft bestimmt, die benötigt wird, um eine Schaltklaue zu trennen, die durch die Adhäsionskraft kalten Öls zusammenklebt. Durch schnelle und kurz aufeinanderfolgende Drehrichtungswechsel des Elektromotors lässt sich gemäß der Erfindung die Schaltklaue freivibrieren, so dass die Schaltaktuatoren in vorteilhafter Weise kleiner dimensioniert werden können. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch vorgeschlagen, den Elektromotor bei entsprechender Dimensionierung zur Realisierung zumindest eines Rückwärtsgangs zu verwenden. Hierbei übernimmt der Elektromotor bei getrennter Kupplung den Antrieb in die gewünschte Richtung. Zum Rückwärtsfahren können dabei entweder alle möglichen Getriebeübersetzungen oder eine bestimmte Auswahl der zur Verfügung stehenden Getriebeübersetzungen verwendet werden.

Claims

P atentan sprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, weicher in Kraftflussrichtung in der Reihenfolge Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Schaltgetriebe - Achsgetriebe oder Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Eingangswelle des Schaltgetriebes - Schaltgetriebe - Achsgetriebe aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor zum Vorschmieren und Aufwärmen des Getriebes verwendet wird, wobei bei getrennter Fahrzeugkupplung die Schmiermittelpumpe des Getriebes mittels des Elektromotors angetrieben wird, derart, dass die Lagerstellen vor dem Motorstart mit Schmiermittel versorgt werden, wobei die durch Panschen entstehende Wärme das Getriebe zusätzlich vorwärmt.
2. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zum Vorschmieren und Aufwärmen des Getriebes, für den Fall eines Mehrgruppengetriebes die Kupplung geöffnet, die Splitgruppe und das Hauptgetriebe geschaltet, die Bereichsgruppe nach „Neutral" geschaltet und die Getriebeeingangswelle durch den Elektromotor angetrieben wird.
3. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welcher in Kraftflussrichtung in der Reihenfolge Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Schaltgetriebe - Achsgetriebe oder Verbrennungsmotor-Kupplung - Elektromotor- Eingangswelle des Schaltgetriebes - Schaltgetriebe - Achsgetriebe aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor zum Starten des Antriebsmotors (Verbrennungsmotors) des Fahrzeugs verwendet wird, wobei bei geöffneter Kupplung die an der Getriebeeingangswelle hängenden Massen durch den Elektromotor beschleunigt werden, so dass, wenn die Kupplung zum Motorstart geschlossen wird, die Trägheit der bereits beschleunigten Massen beim Andrehen des Verbrennungsmotors unterstützend wirkt.
4. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Starten des Antriebsmotors für den Fall eines Mehrgruppengetriebes bei geöffneter Kupplung die Splitgruppe und das Hauptgetriebe geschaltet, die Bereichsgruppe nach „Neutral" geschaltet, die Getriebeeingangswelle mittels des Elektromotors beschleunigt, der Verbrennungsmotor für den Start vorbereitet und anschließend die Kupplung geschlossen wird.
5. Verfahren zuni Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welcher in Kraftflussrichtung in der Reihenfolge Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Schaltgetriebe - Achsgetriebe oder Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Eingangswelle des Schaltgetriebes - Schaltgetriebe - Achsgetriebe aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor zur Diagnose und zur Getriebekalibrierung eines automatisierten Schaltgetriebes, dessen Komponenten keine Synchroneinrichtungen aufweisen, verwendet wird, wobei über den Elektromotor die einzelnen Komponenten des Getriebes bewegt werden.
6. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welcher in Kraftflussrichtung in der Reihenfolge Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Schaltgetriebe - Achsgetriebe oder Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Eingangswelle des Schaltgetriebes - Schaltgetriebe - Achsgetriebe aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor zum Freivibrieren von Schaltklauen des Getriebes verwendet wird, wobei dies durch schnelle und kurz aufeinanderfolgende Drehrichtungswechsel des Elektromotors erfolgt.
7. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, welcher in Kraftflussrichtung in der Reihenfolge Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Schaltgetriebe - Achsgetriebe oder Verbrennungsmotor - Kupplung - Elektromotor - Eingangswelle des Schaltgetriebes - Schaltgetriebe - Achsgetriebe aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor zur Realisierung zumindest eines Rückwärtsgangs verwendet wird, wobei der Elektromotor bei getrennter Kupplung den Antrieb in die gewünschte Richtung übernimmt.
8. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Rückwärtsfahren entweder alle möglichen Getriebeübersetzungen oder eine bestimmte Auswahl der zur Verfügung stehenden Getriebeübersetzungen verwendet werden.
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