WO2012083916A1 - Antriebsstrang - Google Patents

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WO2012083916A1
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Bernhard Walter
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
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Definitions

  • the invention relates to a drive train, by means of which a torque provided, for example, by an internal combustion engine can be converted in order to set a desired torque and / or a desired rotational speed at the output of the drive train.
  • a typical powertrain for a motor vehicle includes an internal combustion engine that provides torque that may be introduced into a torque converter power transmission.
  • the power-split or non-power-split power transmission can be configured as a planetary gear in order to vary the torque and speed continuously in a defined range.
  • the powertrain according to the invention for a motor vehicle has a power transmission for torque conversion and a first drive motor, in particular an internal combustion engine, which can be coupled to the power transmission.
  • a detachable with the power transmission second drive motor, in particular internal combustion engine is provided, wherein both the first drive motor and the second drive motor are power-split or not power split via a common variable transmission with the power transmission.
  • CONFIRMATION COPY Operate internal combustion engine, while the other internal combustion engine is not coupled to the power transmission and / or off.
  • This makes it possible, instead of a single engine with a high performance to provide two or more engines with low power, so that at partial load, if only one internal combustion engine is operated, the operated Brennkraftma machine can be operated in the vicinity of the optimum operating point.
  • a plurality of internal combustion engines can be operated simultaneously, whereby it is possible to operate both the first internal combustion engine and the second internal combustion engine in the vicinity of the optimum operating point.
  • This makes it possible to operate at different power ranges of the drive train, the internal combustion engine in the vicinity of the optimum operating point, whereby the fuel consumption in different power ranges can be kept particularly low.
  • a power branch may be provided on the variational transmission to the power transmission, so that only part of the power of the first drive motor and / or only a part of the power of the second drive motor is passed through the variator ,
  • the power transmission can be designed in particular as a planetary gear, wherein the power transmission is part of a It can also be an automatic transmission or a manual transmission upstream of the direction of the flow of force, and it is also possible for the power transmission to transmit the power steplessly or in steps, and for example example is designed as a belt drive or step transmission.
  • the first drive motor can be uncoupled via a first motor coupling and / or the second drive motor can be uncoupled via a second motor coupling.
  • the associated drive motor can be separated from the drive train in such a way that no power flow between the uncoupled drive motor and the rest of the drive train can take place.
  • a decoupled drive motor which is not in operation, can not slow down the drive train, so that unnecessary power is lost. kungsgradmule are avoided.
  • a maximum of one variator is provided.
  • a summing gear to split and / or merge the output from the first drive motor and the second drive motor power is not required. Instead, the power delivered by the drive motors in the variator can be completely or partially merged and introduced via a defined unbranched flow of power in the power transmission. This for a compact and space-saving design of the powertrain.
  • the variator is designed as a continuously variable transmission, in particular Wälzgetriebe or belt transmission.
  • the variator may have a belt drive, which is stretched between two Kegelradcrustation.
  • the radius on which the belt drive bears frictionally on the bevel gears can be adjusted continuously, so that stepless speed and torque conversion can take place.
  • the torque introduced into the power transmission via the variator can be set very precisely.
  • a separating device in particular a freewheel and / or a separating clutch, is provided for completely decoupling the second drive motor between the second drive motor and the variational gear.
  • the separating device allows a mechanical interruption, so that parts of the second drive motor need not be dragged by the first drive motor during operation. The effective moment of inertia of the moving components of the drive train is thereby reduced, so that with a lower fuel consumption particularly fast and strong Load changes can be realized.
  • the freewheel a separate mechanical operation for coupling and / or uncoupling of the second drive motor is not required. If the second drive motor provides a sufficiently high speed after a start, the second drive motor can overcome the freewheel and automatically initiate a torque in the drive train.
  • a control device for interrupting and / or connecting a power flow from the second drive motor to the variator as a function of a requested total engine power is connected to the separator.
  • the second drive motor can be coupled or disconnected with the aid of the control device in order to be able to set the most fuel-efficient operating mode possible for different power ranges.
  • the control device is optionally connected via a separate variator with the variator, so that for example via a feed-forward control, the variator can be prepared in time for a sudden uncoupling and / or coupling of the second drive motor. Undesirable effects of a sudden load change when coupling and / or uncoupling the second drive motor on the ride comfort can be alleviated.
  • the second drive motor can be connected to the variational gear via the first drive motor, or the first drive motor and the second drive motor can each be connected separately to the variational gear arranged between the first drive motor and the second drive motor.
  • the first drive motor and the second drive motor may be connected in series and coupled to the variator from one side only via the first drive motor.
  • the second drive motor can thereby be easily started by the first drive motor when coupling the first drive motor.
  • a torque for starting a designed as a combustion engine second drive motor can thereby be provided without a plurality of intermediate elements, so that unnecessary efficiency losses are avoided when starting the second drive motor.
  • several second drive motors can be connected in series one behind the other.
  • the variator can be arranged between the first drive motor and the second drive motor, resulting in a substantially T-shaped arrangement of the drive motors and the variator, depending on the available Installation space for the drive train may be advantageous.
  • the first drive motor and the second drive motor may be separately and independently coupled to the variator, for example, to selectively couple the drive motor most suitable for the desired operating point.
  • only the first drive motor can be connected to the power transmission via a reverse gear, in particular past the variation gear.
  • a reverse gear in particular past the variation gear.
  • the knowledge is exploited that reversing only at a low speed, for example, when parking the motor vehicle, takes place, so that it is sufficient only to connect the first drive motor via the reverse gear to the power transmission.
  • the reverse gear Through the reverse gear, the direction of rotation of an output shaft of the power transmission can be reversed.
  • the insight can be exploited that the reverse gear is used comparatively rarely.
  • an electrical machine can be coupled in the power flow direction behind the variation gear.
  • the output from the electric machine speed and / or the output from the electric machine torque can be easily adjusted without a conversion of speed and / or torque by a variator is absolutely necessary to the electric machine over a certain Power range close to the optimum operating point.
  • the electric machine it is possible to switch from a motor operation of the motor vehicle in an electrical operation of the motor vehicle when needed.
  • the drive train is preferably used for a motor vehicle with automatic start-stop system After starting the motor vehicle, the drive motor can then be started, for example, to replace the electric machine, in particular if the first drive motor and the second drive motor and the electric motor Machine are designed for different power ratings, it is possible, depending on the currently requested power range between the different drive units to change and provide for the respective operating range the optimum combination of drive units, so that the fuel consumption can be further reduced.
  • a transmission clutch for interrupting and / or connecting a force flow between the variator and the electric machine is provided in the power flow direction between the electric machine and the variator.
  • an electric auxiliary machine in particular for generating electrical energy and / or starting the first drive motor, is provided in the force flow direction in front of the variation gear.
  • the electrical auxiliary machine may be designed in particular as an electric starter to start the first drive motor and / or to drive the motor vehicle.
  • the electric auxiliary machine is preferably arranged in the direction of power flow between the first drive motor and the variation gear.
  • the electric auxiliary machine can also be operated as a generator in order to generate electrical energy at a desired deceleration of the motor vehicle, which can be stored in particular in a motor vehicle battery.
  • enough electrical energy can be generated and stored by the generator operation of the electrical auxiliary machine. It can be ensured that purely electrical operation of the drive train is possible with the aid of the auxiliary electric machine.
  • a motor vehicle can be driven purely electrically, thereby increasing the range of the motor vehicle without increasing the C0 2 emissions.
  • the invention further relates to a motor vehicle, in particular passenger car, with a drive train, which can be trained and developed as described above. With the help of the powertrain low fuel consumption can be made possible in a high driving comfort, especially when starting, in a variety of performance areas.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a drive train according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic view of a drive train according to the invention in a second embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic view of a drive train according to the invention in a third embodiment
  • FIG. 4 shows a schematic view of a drive train according to the invention in a fourth embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic view of a drive train according to the invention in a fifth embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic view of a drive train according to the invention in one
  • the power-split drive train 10 shown in FIG. 1 has a first drive motor 12 designed as an internal combustion engine, which is connected to a power transmission 16 via a variator 14.
  • the variator 14 is configured in the illustrated embodiment as a continuously variable transmission.
  • the power transmission 16 is designed as a planetary gear and the drive side connected to a differential gear 18. In the forward gears of the powertrain 10 for a motor vehicle, the power flow from the first drive motor 12 via the variator 14 and the power transmission 16 to the differential gear 18, which may be connected to drive wheels of the motor vehicle.
  • a second drive motor 22 is provided which can be selectively coupled and / or decoupled via a particular designed as a freewheeling separator 24 with the variator 14.
  • the first drive motor 12 and the second drive motor 22 can be connected to the variator 14 from different sides.
  • the variator 14 is preferably arranged between the first drive motor 12 and the second drive motor 22, which may result in a depending on the available space in an engine compartment of a motor vehicle suitable spatial configuration of the drive train 10.
  • the second drive motor 22 can be selectively coupled and / or decoupled via the separating device 24 with the first drive motor 12.
  • the drive train 10 is designed branched power, so that a part of the output from the second drive motor 2 power can be introduced past the variation gear 14 in the power transmission 16.
  • an electric machine 26 can be coupled to the power transmission 16 in comparison to the embodiment of the drive train 10 shown in FIG.
  • a gear coupling 28 the part of the drive train 10 which is not required for pure electrical operation of the drive train 10 can be uncoupled so that only a force flow from the electric machine 26 to the differential gear 18 via a remaining part of the power transmission 16 takes place.
  • an auxiliary electric machine 30 is provided in comparison to the embodiment of the drive train 10 shown in Fig. 1 between the variator 14 and the first drive motor 12. With the help of the electrical auxiliary machine 30 electrical energy can be generated to feed a battery or another electric machine.
  • the auxiliary electric machine 30 or the electric machine 26 can be operated as a motor to enable a purely electric operation, whereby the range of a motor vehicle is increased with such a drive train 10.
  • the drive train 10 is designed to be power-split, so that a part of the output from the second drive motor 12 power can be introduced past the variation gear 14 in the power transmission 16.
  • the power split is omitted.
  • the power transmission 16 may be configured in this case as a simple gear stage, as well as be designed stepless or stepped.
  • the electrical auxiliary device 30 is provided between the first drive motor 12 and the variator 14 in comparison to the embodiment of the drive train 10 shown in FIG. 4 in order to generate and / or generate electrical energy to allow a purely electrical operation.
  • the electric machine 26 is provided and the gearbox clutch 28, the variator 14 and the engageable with the variator 14 drive machines 12,22 can be uncoupled.

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Abstract

Ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Hybrid-Fahrzeug, weist ein Leistungsgetriebe zur Drehmomentwandlung und einen mit dem Leistungsgetriebe kuppelbaren ersten Antriebsmotor, insbesondere Brennkraftmaschine, auf. Zusätzlich ist ein mit dem Leistungsgetriebe kuppelbarer zweiter Antriebsmotor, insbesondere Brennkraftmaschine, vorgesehen, wobei sowohl der erste Antriebsmotor als auch der zweite Antriebsmotor leistungsverzweigt oder nicht leistungsverzweigt über ein gemeinsames Variationsgetriebe mit dem Leistungsgetriebe verbindbar sind. Dadurch ist ein Antriebsstrang geschaffen, mit dessen Hilfe bei hohem Fahrkomfort ein geringer Kraftstoffverbrauch ermöglicht ist.

Description

Antriebsstrang
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, mit dessen Hilfe ein beispielsweise von einer Brennkraftmaschine bereitgestelltes Drehmoment gewandelt werden kann, um am Ausgang des Antriebsstrangs ein gewünschtes Drehmoment und/oder eine gewünschte Drehzahl einzustellen.
Ein typischer Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug weist eine Brennkraftmaschine auf, die ein Drehmoment bereitstellt, das in ein Leistungsgetriebe zur Drehmomentwandlung eingeleitet werden kann. Das leistungsverzweigte oder nicht leistungsverzweigte Leistungsgetriebe kann als Planetengetriebe ausgestaltet sein, um in einem definierten Bereich das Drehmoment und die Drehzahl stufenlos variieren zu können.
Es besteht ein ständiges Bedürfnis einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug derart auszulegen, dass bei einem hohen Fahrkomfort ein geringer Kraftstoffverbrauch ermöglicht ist.
Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Antriebsstrang zu schaffen, mit dessen Hilfe bei hohem Fahrkomfort ein geringer Kraftstoffverbrauch ermöglicht ist.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Hybrid-Fahrzeug, weist ein Leistungsgetriebe zur Drehmomentwandlung und einen mit dem Leistungsgetriebe kuppelbaren ersten Antriebsmotor, insbesondere Brennkraftmaschine, auf. Zusätzlich ist ein mit dem Leistungsgetriebe kuppelbarer zweiter Antriebsmotor, insbesondere Brennkraftmaschine, vorgesehen, wobei sowohl der erste Antriebsmotor als auch der zweite Antriebsmotor leistungsverzweigt oder nicht leistungsverzweigt über ein gemeinsames Variationsgetriebe mit dem Leistungsgetriebe sind.
Dadurch, dass mindestens zwei verschiedene Brennkraftmaschinen mit dem Leistungsgetriebe je nach Bedarf gekoppelt werden können, ist es insbesondere bei Teillast möglich, nur eine
BESTÄTIGUNGSKOPIE Brennkraftmaschine zu betreiben, während die andere Brennkraftmaschine mit dem Leistungsgetriebe nicht gekoppelt ist und/oder ausgeschaltet ist. Dadurch ist es möglich, anstelle einer einzelnen Brennkraftmaschine mit einer hohen Leistung zwei oder mehr Brennkraftmaschinen mit geringer Leistung vorzusehen, so dass bei Teillast, wenn nur eine Brennkraftmaschine betrieben wird, die betriebene Brennkraftma schine in der Nähe des optimalen Betriebspunktes betrieben werden kann. Im Volllastbereich können mehrere Brennkraftmaschinen gleichzeitig betrieben werden, wodurch es möglich ist, sowohl die erste Brennkraftmaschine als auch die zweite Brennkraftmaschine in der Nähe des optimalen Betriebspunktes zu betreiben. Dadurch ist es möglich, bei unterschiedlichen Leistungsbereichen des Antriebsstrangs die Brennkraftmaschinen in der Nähe des optimalen Betriebspunktes zu betreiben, wodurch der Kraftstoffverbrauch in unterschiedlichen Leistungsbereichen besonders gering gehalten werden kann. Insbesondere kann für den ersten Antriebsmotor und/oder für den zweiten Antriebsmotor eine Leistungsverzweigung an dem Variationsgetriebe vorbei zum Leistungsgetriebe vorgesehen sein, so dass nur ein Teil der Leistung des ersten Antriebsmotors und/oder nur ein Teil der Leistung des zweiten Antriebsmotors über das Variationsgetriebe geleitet wird. Dadurch kann insbesondere bei beiden angekuppelten Antriebsmotoren ein Betrieb beider Antriebsmotoren in der Nähe des optimalen Betriebspunktes erleichtert werden. Gleichzeitig kann eine hohe Drehzahl- und Drehmoment-Spreizung erreicht werden, so dass in einem besonders großen Drehzahl- und Drehmomentbereich eine Wandlung der Drehzahl und des Drehmoments erfolgen kann, insbesondere kann dadurch aus einer Neutralstellung („geared neutral position") ein besonders komfortables Anfahren ermöglicht werden, ohne dass hierzu ein hydrodynamischer Drehmomentwandler erforderlich ist. Wrkungsgradverluste durch hydrodynamische Strömungsverluste eines Drehmomentwandlers können dadurch vermieden werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch und C02-Emissionen weiter reduziert werden können. Das Leistungsgetriebe kann insbesondere als Planetengetriebe ausgestaltet sein, wobei das Leistungsgetriebe Teil eines Automatikgetriebes oder Schaltgetriebes sein kann oder einem Automatikgetriebe oder Schaltgetriebe in Kraftflussrichtung vorgeschaltet sein kann. Ferner ist es möglich, dass das Leistungsgetriebe stufenlos oder stufig die Leistung überträgt und beispielsweise als Umschlingungsgetriebe oder Stufengetriebe ausgestaltet ist.
Insbesondere ist der erste Antriebsmotor über eine erste otorkupplung abkuppelbar und/oder der zweite Antriebsmotor ist über eine zweite Motorkupplung abkuppelbar. Mit Hilfe der jeweiligen Motorkupplung kann der zugeordnete Antriebsmotor derart von dem Antriebstrang getrennt werden, dass kein Kraftfluss zwischen dem abgekuppelten Antriebsmotor und dem übrigen Antriebsstrang mehr erfolgen kann. Dadurch kann ein abgekuppelter, nicht im Betrieb befindliche Antriebsmotor den Antriebsstrang nicht bremsen, so dass unnötige Wir- kungsgradverluste vermieden sind. Insbesondere ist es möglich, bei Bedarf den jeweiligen Antriebsmotor erst zu starten und anschließend über die zugeordnete Motorkupplung mit dem Antriebsstrang zu kuppeln, so dass das Starten des jeweiligen Antriebsmotors aufgrund der geringeren zu überwindenden Trägheitsmomente leichter durchgeführt werden kann. Ferner erfolgt auch beim Starten des jeweiligen Antriebsmotors kein Abbremsen des Antriebsstrangs.
Vorzugsweise ist maximal ein Variationsgetriebe vorgesehen. Ein Summiergetriebe, um die von dem ersten Antriebsmotor und von dem zweiten Antriebsmotor abgegebene Leistung aufzuteilen und/oder zusammenzuführen ist nicht erforderlich. Stattdessen kann die von den Antriebsmotoren abgegebene Leistung im Variationsgetriebe vollständig oder teilweise zusammengeführt werden und über einen definierten unverzweigten Kraftfluss in das Leistungsgetriebe eingeleitet werden. Dies für zu einem kompakten und bauraumsparenden Aufbau des Antriebsstrangs.
Besonders bevorzugt ist das Variationsgetriebe als stufenloses Getriebe, insbesondere Wälzgetriebe oder Umschlingungsgetriebe, ausgestaltet. Beispielsweise kann das Variationsgetriebe einen Riementrieb aufweisen, der zwischen zwei Kegelradpaarungen gespannt ist. Durch eine Verteilung des Abstands der Kegelräder der jeweiligen Kegelradpaarung kann der Radius, auf dem der Riementrieb an den Kegelrädern reibschlüssig anliegt, stufenlos verstellt werden, so dass eine stufenlose Drehzahl- und Drehmomentwandlung erfolgen kann. Mit Hilfe des stufenlosen Getriebes kann das über das Variationsgetriebe in das Leistungsgetriebe eingeleitete Drehmoment sehr genau eingestellt werden. Insbesondere ist es möglich, das jeweilige Variationsgetriebe vor das Leistungsgetriebe und/oder zu dem Leistungsgetriebe beabstandet zu positionieren, so dass das Variationsgetriebe an einer Position angeordnet werden kann, die für einen großen Wandlungsbereich des Variationsgetriebes entsprechend viel Bauraum zur Verfügung stellt. Dies ermöglicht einen besonders großen Wandlungsbereich für eine besonders hohe Drehzahl- und Drehmomentspreizung,
In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem zweiten Antriebsmotor und dem Variationsgetriebe eine Trenneinrichtung, insbesondere ein Freilauf und/oder eine Trennkupplung, zum vollständigen Abkoppeln des zweiten Antriebsmotors vorgesehen. Die Trenneinrichtung ermöglicht eine mechanische Unterbrechung, so dass Teile des zweiten Antriebsmotors von dem ersten Antriebsmotor im Betrieb nicht mitgeschleppt werden müssen. Das wirksame Massenträgheitsmoment der sich bewegenden Bauteile des Antriebsstrangs wird dadurch reduziert, so dass mit einem geringeren Kraftstoffverbrauch besonders schnelle und starke Lastwechsel realisiert werden können. Durch den Freilauf ist eine gesonderte mechanische Betätigung zum Ankuppeln und/oder Abkuppeln des zweiten Antriebsmotors nicht erforderlich. Wenn der zweite Antriebsmotor nach einem Start eine hinreichend große Drehzahl bereitstellt, kann der zweite Antriebsmotor den Freilauf überwinden und automatisch ein Drehmoment in den Antriebsstrang einleiten.
Insbesondere ist mit der Trenneinrichtung eine Steuereinrichtung zum Unterbrechen und/oder Verbinden eines Kraftflusses von dem zweiten Antriebsmotor zu dem Variationsgetriebe in Abhängigkeit von einer abgeforderten Gesamtmotorleistung verbunden. Je nach benötigter Leistung kann mit Hilfe der Steuereinrichtung der zweite Antriebsmotor angekoppelt beziehungsweise abgekoppelt werden, um für verschiedene Leistungsbereiche eine möglichst kraftstoffsparende Betriebsweise einstellen zu können. Besonders bevorzugt ist die Steuereinrichtung gegebenenfalls über eine separate Variatorsteuerung mit dem Variationsgetriebe verbunden, damit beispielsweise über eine Feed-Forward-Regelung das Variationsgetriebe rechtzeitig für ein plötzliches Abkuppeln und/oder Ankuppeln des zweiten Antriebsmotors vorbereitet werden kann. Unerwünschte Auswirkungen eines plötzlichen Lastwechsels beim Ankuppeln und/oder Abkuppeln des zweiten Antriebsmotors auf den Fahrkomfort können dadurch gemildert werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist der zweite Antriebsmotor über den ersten Antriebsmotor mit dem Variationsgetriebe verbindbar oder der erste Antriebsmotor und der zweite Antriebsmotor sind jeweils separat mit dem zwischen dem ersten Antriebsmotor und dem zweiten Antriebsmotor angeordneten Variationsgetriebe verbindbar. Der erste Antriebsmotor und der zweite Antriebsmotor können in Reihe geschaltet sein und nur von einer Seite her über den ersten Antriebsmotor an das Variationsgetriebe angekoppelt werden. Der zweite Antriebsmotor kann dadurch von dem ersten Antriebsmotor beim Ankuppeln des ersten Antriebsmotors einfach gestartet werden. Ein Drehmoment zum Starten eines als Brenn kraftmaschine ausgestalteten zweiten Antriebsmotors kann dadurch ohne eine Vielzahl zwischengeschalteter Elemente bereitgestellt werden, so dass unnötige Wirkungsgradverluste beim Starten des zweiten Antriebsmotors vermieden sind. Insbesondere können mehrere zweite Antriebsmotoren hintereinander in Reihe geschaltet werden. Dadurch kann sich eine im Wesentlichen L-förmige Anordnung der Antriebsmotoren und des Variationsgetriebes ergeben, die je nach zur Verfügung stehendem Bauraum für den Antriebsstrang vorteilhaft sein kann. Alternativ kann das Variationsgetriebe zwischen dem ersten Antriebsmotor und dem zweiten Anträebs- motor angeordnet werden, wodurch sich eine im Wesentlichen T-förmige Anordnung der Antriebsmotoren und des Variationsgetriebes ergeben, die je nach zur Verfügung stehendem Bauraum für den Antriebsstrang vorteilhaft sein kann. In dieser Ausführungsform können der erste Antriebsmotor und der zweite Antriebsmotor separat voneinander und unabhängig voneinander mit dem Variationsgetnebe gekoppelt werden, beispielsweise um wahlweise den für den gewünschten Betriebspunkt am besten geeigneten Antriebsmotor anzukuppeln.
Insbesondere ist von dem ersten Antriebsmotor und dem zweiten Antriebsmotor nur der erste Antriebsmotor über einen Rückwärtsgang, insbesondere an dem Variationsgetriebe vorbei, mit dem Leistungsgetriebe verbindbar. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass ein Rückwärtsfahren nur mit einer geringen Geschwindigkeit, beispielsweise beim Einparken des Kraftfahrzeugs, erfolgt, so dass es ausreichend ist nur den ersten Antriebsmotor über den Rückwärtsgang mit dem Leistungsgetriebe zu verbinden. Durch den Rückwärtsgang kann die Drehrichtung einer Abtriebswelle des Leistungsgetriebes umgekehrt werden. Gleichzeit kann die Erkenntnis ausgenutzt werden, dass der Rückwärtsgang vergleichsweise selten genutzt wird. Daher ist es möglich eine Wirkungsgradverbesserung des Antriebsstrangs über die gesamte Lebensdauer des Antriebsstrangs zu erreichen, wenn der Kraftfluss über den Rückwärtsgang insbesondere optional an dem Variationsgetriebe vorbei erfolgt, so dass das Variationsgetriebe allein für die Vorwärtsfahrt optimiert werden kann. Ferner ist es möglich den Rückwärtsgang neben dem Variationsgetriebe zu positionieren, so dass eine kompakte und bauraumsparende Ausgestaltung des Antriebsstrangs erreicht werden kann.
Vorzugsweise ist in Kraftflussrichtung hinter dem Variationsgetriebe eine elektrische Maschine ankuppelbar. Über eine geeignete Leistungselektronik kann die von der elektrischen Maschine abgegebene Drehzahl und/oder das von der elektrischen Maschine abgegebene Drehmoment leicht eingestellt werden, ohne dass eine Wandlung von Drehzahl und/oder Drehmoment durch ein Variationsgetriebe zwingend erforderlich ist, um die elektrische Maschine über einen bestimmten Leistungsbereich in der Nähe des optimalen Betriebspunkts betreiben zu können. Durch die elektrische Maschine ist es möglich, bei Bedarf von einem motorischen Betrieb des Kraftfahrzeugs in einen elektrischen Betrieb des Kraftfahrzeugs zu wechseln. Ferner ist es möglich, mit Hilfe der elektrischen Maschine zusätzlich zu dem Antriebsmotor ein Drehmoment bereitzustellen („Boost-Betrieb"). Dadurch ist es nicht erforderlich, bei kurzzeitig benötigten Leistungsspitzen eine Brennkraftmaschine deutlich über ihren optimalen Betriebspunkt hinaus betreiben zu müssen, so dass auch bei Leistungsspitzen ein geringer Kraftstoffverbrauch ermöglicht ist. Mit Hilfe der elektrischen Maschine kann der Betriebspunkt des zugeordneten Antriebsmotors verschoben werden, so dass der jeweilige Antriebsmotor näher am optimalen Betriebspunkt betrieben werden kann, wodurch der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann. Ferner ist es möglich, insbesondere bei einem Abbremsen des Kraftfahr- zeugs, die elektrische Maschine im Generatorbetrieb zu betreiben und Bremsenergie elektrisch zu speichern {„Rekuperation"). Vorzugsweise wird der Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit Start-Stopp-Automatik verwendet. Das Starten des Kraftfahrzeugs bei einer zwischenzeitlich ausgeschalteter Brenn kraftmasch ine kann dabei insbesondere mit Hilfe der e- lektrischen Maschine erfolgen, so dass das Kraftfahrzeug schnell gestartet werden kann. Nach dem Anfahren des Kraftfahrzeugs kann dann der Antriebsmotor gestartet werden, beispielsweise um die elektrische Maschine zu ersetzen. Insbesondere, wenn der erste Antriebsmotor und der zweite Antriebsmotor sowie die elektrische Maschine für unterschiedliche Nennleistungen ausgelegt sind, ist es möglich, je nach aktuell angefordertem Leistungsbereich zwischen den unterschiedlichen Antriebsaggregaten zu wechseln und für den jeweiligen Betriebsbereich die optimale Kombination von Antriebsaggregaten vorzusehen, so dass der Kraftstoffverbrauch weiter reduziert werden kann. Ferner ist es möglich, in einem definierten Betriebsbereich für den ersten Antriebsmotor und die elektrische Maschine mit Hilfe des Variationsgetriebes eine Leistungsteilung vorzusehen, die von einer Leistungsteilung für den zweiten Antriebsmotor abweicht. Durch diese Vielzahl von Einflussmöglichkeiten kann in jedem Teilbereich einer beabsichtigten Leistungskurve des Antriebsstrangs eine besonders kraftstoffsparende Betriebsweise eingestellt werden.
Besonders bevorzugt ist in Kraftflussrichtung zwischen der elektrischen Maschine und dem Variationsgetriebe eine Getriebekupplung zum Unterbrechen und/oder Verbinden eines Kraftflusses zwischen dem Variationsgetriebe und der elektrischen Maschine vorgesehen. Dies ermöglicht es bei einem rein elektrischen Betrieb des Antriebsstrangs das Variationsgetriebe mechanisch von der elektrischen Maschine und dem Leistungsgetriebe zu trennen, so dass die elektrische Maschine nicht das Variationsgetriebe mitschleppen muss. Der Wirkungsgrad beim rein elektrischen Betrieb kann dadurch verbessert werden.
Insbesondere ist in Kraftflussrichtung vor dem Variationsgetriebe eine elektrische Hilfsmaschine, insbesondere zur Erzeugung elektrischer Energie und/oder Starten des ersten Antriebsmotors, vorgesehen. Die elektrische Hilfsmaschine kann insbesondere als elektrischer Starter ausgebildet sein, um den ersten Antriebsmotor zu starten und/oder das Kraftfahrzeug anzufahren. Die elektrische Hilfsmaschine ist hierzu vorzugsweise in Kraftflussrichtung zwischen dem ersten Antriebsmotor und dem Variationsgetriebe angeordnet. Vorzugsweise kann die elektrische Hilfsmaschine auch als Generator betrieben werden, um bei einem gewünschten Abbremsen des Kraftfahrzeugs elektrische Energie erzeugen zu können, die insbesondere in einer Kraftfahrzeugbatterie gespeichert werden kann. Insbesondere kann durch den Generatorbetrieb der elektrischen Hilfsmaschine genügend elektrische Energie erzeugt und gespei- chert werden, dass ein rein elektrischer Betrieb des Antriebsstrangs mit Hilfe der elektrischen Hilfsmaschine möglich ist. Ein Kraftfahrzeug kann dadurch rein elektrisch angetrieben werden, wodurch sich die Reichweite des Kraftfahrzeugs vergrößert ohne die C02-Emissionen zu erhöhen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug, insbesondere Personenkraftfahrzeug, mit einem Antriebsstrang, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann. Mit Hilfe des Antriebsstrangs kann bei einem hohen Fahrkomfort, insbesondere beim Anfahren, in einer Vielzahl von Leistungsbereichen ein geringer Kraftstoffverbrauch ermöglicht werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2: eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstrang in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3: eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs in einer dritten Ausführungsform,
Fig. 4: eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs in einer vierten Ausführungsform,
Fig. 5: eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs in einer fünften Ausführungsform und
Fig. 6: eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs in einer
sechsten Ausführungsform. Der in Fig. 1 dargestellte leistungsverzweigte Antriebsstrang 10 weist einen als Brennkraftmaschine ausgestalteten ersten Antriebsmotor 12 auf, der über ein Variationsgetriebe 14 mit einem Leistungsgetriebe 16 verbunden ist. Das Variationsgetriebe 14 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als stufenloses Umschlingungsgetriebe ausgestaltet. Im Der Antriebsstrang 10 ist leistungsverzweigt ausgestaltet, so dass ein Teil der von dem zweiten Antriebsmotor 12 abgegeben Leistung an dem Variationsgetriebe 14 vorbei in das Leistungsgetriebe 16 eingeleitet werden kann. Das Leistungsgetriebe 16 ist als Planetengetriebe ausgestaltet und ab- triebsseitig mit einem Differentialgetriebe 18 verbunden. In den Vorwärtsgängen des Antriebsstrangs 10 für ein Kraftfahrzeug erfolgt der Kraftfluss von den ersten Antriebsmotor 12 über das Variationsgetriebe 14 und das Leistungsgetriebe 16 zum Differentialgetriebe 18, das mit Antriebsrädern des Kraftfahrzeugs verbunden sein kann. Gegenüberliegend zum ersten Antriebsmotor 12 ist ein zweiter Antriebsmotor 22 vorgesehen, der über eine insbesondere als Freilauf ausgestaltete Trenneinrichtung 24 wahlweise mit dem Variationsgetriebe 14 angekoppelt und/oder abgekoppelt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind der erste Antriebsmotor 12 und der zweite Antriebsmotor 22 von jeweils unterschiedlichen Seiten her an das Variationsgetriebe 14 anschließbar. Das Variationsgetriebe 14 ist vorzugsweise zwischen dem ersten Antriebsmotor 12 und dem zweiten Antriebsmotor 22 angeordnet, wodurch sich eine je nach zur Verfügung stehenden Bauraum in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs geeignete räumliche Ausgestaltung des Antriebsstrangs 10 ergeben kann.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 sind der erste
Antriebsmotor 12 und der zweite Antriebsmotor 22 direkt hintereinander in Reihe geschaltet. Der zweite Antriebsmotor 22 ist über die Trenneinrichtung 24 mit dem ersten Antriebsmotor 12 wahlweise ankoppelbar und/oder abkoppelbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsstrang 10 leistungsverzweigt ausgestaltet, so dass ein Teil der von dem zweiten Antriebsmotor 2 abgegeben Leistung an dem Variationsgetriebe 14 vorbei in das Leistungsgetriebe 16 eingeleitet werden kann.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 ist im Vergleich zu der in Fig.1 dargestellten Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 eine elektrische Maschine 26 an dem Leistungsgetriebe 16 ankoppelbar. Über eine Getriebekupplung 28 kann der bei einem rein elektrischen Betrieb des Antriebsstrangs 10 nicht erforderliche Teil des Antriebsstrangs 10 abgekoppelt werden, so dass nur eine Kraftfluss von der elektrischen Maschine 26 über einen verbliebenden Teil des Leistungsgetriebe 16 zum Differentialgetriebe 18 erfolgt. Zusätzlich ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im Vergleich zu dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Antriebsstrangs 10 zwischen dem Variationsgetriebe 14 und dem ersten Antriebsmotor 12 eine elektrische Hilfsmaschine 30 vorgesehen. Mit Hilfe der elektrischen Hilfsmaschine 30 kann elektrische Energie erzeugt werden, um eine Batterie oder eine weitere elektrische Maschine Zuspeisen. Mit der in der Batterie gespeicherten elektrischen Energie kann die elektrische Hilfsmaschine 30 oder die elektrische Maschine 26 als Motor betrieben werden, um einen rein elektrischen Betrieb zu ermöglichen, wodurch die Reichweite eines Kraftfahrzeugs mit einem derartigen Antriebsstrang 10 erhöht ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsstrang 10 leistungsverzweigt ausgestaltet, so dass ein Teil der von dem zweiten Antriebsmotor 12 abgegeben Leistung an dem Variationsgetriebe 14 vorbei in das Leistungsgetriebe 16 eingeleitet werden kann.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 ist die Leistungsverzweigung entfallen. Das Leistungsgetriebe 16 kann in diesem Fall als einfache Getriebestufe ausgestaltet sein, sowie stufenlos oder stufig ausgestaltet sein.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform des nicht leistungsverzweigten Antriebsstrangs 10 ist im Vergleich zu der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform des Antriebsstrangs 10 zwischen den ersten Antriebsmotor 12 und dem Variationsgetriebe 14 die elektrische Hilfseinrichtung 30 vorgesehen, um elektrische Energie zu erzeugen und/oder einen rein elektrischen Betrieb zu ermöglichen. Das gleiche gilt, wenn wie in Fig. 6 dargestellt, zusätzlich die elektrische Maschine 26 vorgesehen ist und über die Getriebekupplung 28 das Variationsgetriebe 14 und die mit dem Variationsgetriebe 14 ankuppelbaren Antriebsmaschinen 12,22 abgekuppelt werden können.
Bezuqszeichenliste Antriebsstrang
erster Antriebs motor
Variationsgetriebe
Leistungsgetriebe
Differentialgetriebe
zweiter Antriebsmotor
Trenneinrichtung
elektrische Maschine
Getriebekupplung
elektrische Hilfsmaschine

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Hybrid-Fahrzeug, mit einem Leistungsgetriebe (16) zur Drehmomentwandlung, einem mit dem Leistungsgetriebe (16) kuppelbaren ersten Antriebsmotor (12), insbesondere Brennkraftmaschine, einem mit dem Leistungsgetriebe (16) kuppelbaren zweiten Antnebsmotor (22), insbesondere Brennkraftmaschine, wobei sowohl der erste Antriebsmotor (12) als auch der zweite Antriebsmotor (22) leistungsverzweigt oder nicht leistungsverzweigt über ein gemeinsames Variationsgetriebe (14) mit dem Leistungsgetriebe (16) verbindbar sind.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass maximal ein Variationsgetriebe (14) vorgesehen ist.
3. Antnebsstrang nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Variationsgetriebe (14) als stufenloses Getriebe, insbesondere Wälzgetriebe oder Umschlin- gungsgetriebe, ausgestaltet ist.
4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Antriebsmotor (22) und dem Variationsgetriebe eine Trenneinrichtung (24), insbesondere ein Freilauf und/oder eine Trennkupplung, zum vollständigen Abkoppeln des zweiten Antriebsmotors (22) vorgesehen ist.
5. Antriebsstrang nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass mit der Trenneinrichtung (24) eine Steuereinrichtung zum Unterbrechen und/oder Verbinden eines Kraftflusses von dem zweiten Antriebsmotor (22) zu dem Variationsgetriebe (14) in Abhängigkeit von einer abgeforderten Gesamtmotorleistung verbunden ist.
6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antriebsnnotor (22) über den ersten Antriebsmotor (12) mit dem Variationsgetriebe (14) verbindbar ist oder der erste Antriebsmotor (12) und der zweite Antriebsmotor (22) jeweils separat mit dem zwischen dem ersten Antriebsmotor (12) und dem zweiten Antriebsmotor (22) angeordneten Variationsgetriebe (14) verbindbar sind.
7. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass von dem ersten Antriebsmotor (12) und dem zweiten Antriebsmotor (22) nur der erste Antriebsmotor (12) über einen Rückwärtsgang, insbesondere an dem Variationsgetriebe (14) vorbei, mit dem Leistungsgetriebe (16) verbindbar ist.
8. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass in Kraftflussrichtung hinter dem Variationsgetriebe (14) eine elektrische Maschine (26) ankuppelbar ist.
9. Antriebsstrang nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass in Kraftflussrichtung zwischen der elektrischen Maschine (26) und dem Variationsgetriebe (14) eine Getriebekupplung (28) zum Unterbrechen und/oder Verbinden eines Kraftflusses zwischen dem Variationsgetriebe (14) und der elektrischen Maschine (26) vorgesehen ist. 0. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass in Kraftflussrichtung vor dem Variationsgetriebe (14) eine elektrische Hilfsmaschine (30), insbesondere zur Erzeugung elektrischer Energie und/oder Starten des ersten Antriebsmotors (12), vorgesehen ist.
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