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WO2011000345A1 - Hybridischer antriebsstrang - Google Patents

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WO2011000345A1
WO2011000345A1 PCT/DE2010/000690 DE2010000690W WO2011000345A1 WO 2011000345 A1 WO2011000345 A1 WO 2011000345A1 DE 2010000690 W DE2010000690 W DE 2010000690W WO 2011000345 A1 WO2011000345 A1 WO 2011000345A1
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WO
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electric machine
gear
transmission
drive train
internal combustion
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Application number
PCT/DE2010/000690
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English (en)
French (fr)
Inventor
James Antony Lethbridge
Dierk Reitz
Original Assignee
Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F16H2061/0433—Bridging torque interruption by torque supply with an electric motor
    • 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
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Definitions

  • the invention relates to a hybrid powertrain with an internal combustion engine, an electric machine and an automated transmission and a single, arranged between a crankshaft of the internal combustion engine and the transmission input shaft of the gearbox, automated friction clutch.
  • a drive train for a motor vehicle in which a single friction clutch between an internal combustion engine and the transmission is arranged.
  • the transmission is an electric machine connected, which is selectively connectable to the transmission input shaft or the transmission output shaft of the transmission, so that when the friction clutch is open and optionally stopped internal combustion engine can be driven or approached electrically by means of the electric machine.
  • a circuit between the transmission input shaft and transmission output shaft allows better utilization of the characteristics of the electric machine optionally with or without the use of the ratio of the transmission and adding a further gear ratio between the electric machine and transmission output shaft.
  • a start of the internal combustion engine must be done by the electric machine is connected to the transmission input shaft, all gears are designed in the transmission and the friction clutch is closed or is.
  • the drag losses of the transmission input shaft increase the efficiency of the electric machine and the efficiency of the battery is also low at these temperatures.
  • a renewed start-up is only bad, that is, time-delayed. Gert be done because after the start of the engine first still a starting gear must be inserted.
  • the object of the invention is therefore to propose a hybrid powertrain especially for a motor vehicle with a single, arranged between the engine and the transmission friction clutch whose electric machine with high efficiency, the functions start the engine, recuperation, electric driving, Boostbe- operation and electrical traction during a circuit of the transmission allows.
  • a drive train for a motor vehicle having an internal combustion engine, an electric machine and an automated transmission with a transmission input shaft and a transmission output shaft with a switching actuator for engaging as gears, arranged between the transmission input shaft and the transmission output shaft gear pairs and a single, between a crankshaft arranged the internal combustion engine and the transmission input shaft of the gearbox, automated friction clutch, wherein the electric machine is alternatively switchable between the crankshaft and the transmission.
  • the electric machine can be connected directly or by means of another clutch switchable with the transmission input shaft and / or with the transmission output shaft.
  • connection to the transmission input shaft or the transmission output shaft via the gear pair of a gear can be done so that the electric machine in case of a circuit of the electric machine to gear the electric machine is engaged gear with the transmission input shaft and the transmission output shaft and gear is exclusively connected to the transmission input shaft.
  • a circuit of the gears and the electric machine by means of one, for example, one or more electric motors driven, two-dimensionally displaceable switching shaft with at least one actuator, such as a shift finger and / or secondary operating elements containing Wegaktor, wherein in a first direction of movement of the shift shaft, for example in a longitudinal displacement of the switching shaft, of which at least one actuating element selected a switching position and in a substantially perpendicular to the first direction of movement extending second direction of movement of the switching shaft, for example, in a rotation of these, starting from a zero position such as neutral by means of the at least one actuating element.
  • actuator such as a shift finger and / or secondary operating elements containing Wegaktor
  • a first actuating element such as shift fingers can be moved back into the zero position after switching a gear and optionally switch by changing the first direction of movement of the electric machine, with a second actuator selectively stabilizes the gear engaged in its shift position or when inserting another gear this during the same Movement of the shift shaft interprets.
  • a switching principle has become known under the name Active Interlock and is explained in more detail, for example, in DE 102 065 61 A1.
  • the circuit of the electric machine is independent of the circuit of the gears possible. It is provided to switch the electric machine of the first or one of the second actuating elements between the crankshaft, a zero position and the transmission, for example, between the transmission input shaft and / or transmission output shaft.
  • Electric machine to be coupled to an air conditioning compressor, so that preferably in the case of unnecessary operation of the electric machine can drive the air conditioning compressor.
  • the air compressor can be driven at not or only with partial load operated electric machine via the connection from the transmission, for example in non-kuper Schlden towing.
  • the proposed drive train is suitable for high-efficiency operation for starting the internal combustion engine by means of the electric machine with the friction clutch open and the electric machine connected to the crankshaft.
  • a particularly high efficiency is achieved by the direct connection with the crankshaft and entragendem drag torque of the transmission components.
  • the motor vehicle When connected to the transmission electric machine, the motor vehicle can be approached by the electric motor, in an ideal manner with open friction clutch regardless of the internal combustion engine, driven and in Schubbe- - A -
  • the internal combustion engine can be operated, for example, idle or turned off.
  • the friction clutch can additionally be at least partially closed, at the expense of a decrease in the efficiency of the recuperation, in order to achieve a faster deceleration, for which purpose the drag torque of the internal combustion engine is preferably used at standstill.
  • the electric motor and the internal combustion engine can drive the motor vehicle together in boost mode.
  • a torque input or a torque output by corresponding driving or driven state of the electric machine during a shift is particularly advantageous in connected or connectable with the transmission output shaft.
  • FIG. 1 shows the drive train 1 in a schematic representation, which does not reflect the actual geometric arrangement of the components of the better overview of the transmission layout.
  • the drive train 1 includes an internal combustion engine 2 - here in the form of an internal combustion engine - with a crankshaft 3, is firmly received on the automatically actuated friction clutch 4.
  • the output part is fixedly connected to the transmission input shaft 5 of the automated transmission 6.
  • In the gearbox 6 are a plurality of gear pairs 7, 8, 9, 10, 11 for the formation of gears I 1 II, IM, IV, R, wherein the gear R is the reverse gear, between the transmission input shaft 5 and the transmission output shaft 12, via the Differential 13 is connected to the drive wheels 14.
  • the gear pairs 7, 8, 9, 10, 11 are each formed by a fixed gear 15, 16, 17, 18, 19 and a loose wheel 20, 21, 22, 23, 24 and in the case of the gear R additionally by a Reversierrad 25.
  • the idler gears 20, 21, 22, 23, 24 are each supported by a clutch 26, 27, 28 in a desired gear shift with the corresponding shaft such as gearbox output shaft 5 and transmission output shaft 12 connected.
  • an unillustrated Heidelbergaktor according to the H-switching principle by longitudinal movement of a switching shaft with an actuator in a selector gate a corresponding clutch 26, 27, 28 an Ltd and inserts the appropriate gear by turning, being apart from the reverse gear R, the separate clutch 28, the remaining gears in pairs by selecting the direction of rotation of the switching shaft of a clutch 26, 27 are inserted.
  • the illustrated embodiment shows the transmission 6 with five gears I, II, III, IV, R. It is understood that a different number of gears and a different arrangement and distribution of the translations of the individual gear pairs 7, 8, 9, 10 on the Clutches 26, 27, 28 and their arrangement on the transmission input shaft 5 or transmission output shaft 12 are encompassed by the invention.
  • the electric machine 29 by means of another of the switching actuator actuated clutch 30, which connects the idler gears 31, 32 with the auxiliary shaft 33 or a neutral position, in which none of the idler gears 31, 32 connected to the auxiliary shaft 33 and therefore the Electric machine 29 is completely decoupled from the drive train 1, either by means of fixed to the input part of the friction clutch 4 and thus with the crankshaft 3 permanently connected wheel 34 or by means of the idler gear 20 of the passage I 1 which may be a starting gear, with the transmission 6 is connectable. Due to the connection to the idler gear 20, the electric machine 29 is always rotationally connected to the transmission output shaft 12 via the fixed gear 15 of the gear I when switching the idler gear 32. If gear I is also connected to the transmission input shaft 5.
  • the idler gear 32 is fixedly connected to the fixed gear 35, which meshes with the arranged on the rotor shaft 36 fixed gear 37 and sets a predetermined ratio. Coaxial with the rotor shaft 36, the air compressor 38 is arranged and is driven by this. Depending on the operating mode, the electric machine 29 is fed by the accumulator 39 as a motor or generator or feeds electrical energy into it.
  • the shift clutch 30 is disposed together with the claw clutches 26, 27, 28 for common operation by the shift actuator.
  • the switch actuator together with the corresponding actuators according to the active interlock principle is designed so that in one of the gears I, II, III, IV, R additionally and independently of the switching state of these by means of the clutch 30, the electric motor 29 of the crankshaft 3 or the transmission output shaft 12 is switchable.
  • the following operating modes result from this arrangement below, among others: Starting the internal combustion engine 2:
  • the air compressor 38 can be driven in the engine or generator mode.
  • the air-conditioning compressor 38 is driven when the friction clutch 4 is switched and the idler gear 31 is engaged or not in gear or in overrun mode with the friction clutch 4 open by the drive wheels 14 with the auxiliary shaft 33 connected idler gear 32 by rotating the rotor shaft 36 with short-circuited electric machine 29 are driven.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen hybridischen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine, einer Elektromaschine und einem automatisierten Schaltgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle mit einem Schaltaktor zum Einlegen von als Gänge wirksamen, zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle angeordneten Zahnradpaaren sowie einer einzigen, zwischen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes angeordneten, automatisierten Reibungskupplung. Um mittels einer einzigen Reibungskupplung ein elektrisches Fahren, Rekuperation ohne Schleppmoment der Brennkraftmaschine beeinflusstes Rekuperieren und einen Start der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, die Elektromaschine alternativ zwischen Kurbelwelle und dem Getriebe schaltbar auszugestalten.

Description

Hybridischer Antriebsstranq
Die Erfindung betrifft einen hybridischen Antriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine, einer Elektromaschine und einem automatisierten Schaltgetriebe und einer einzigen, zwischen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes angeordneten, automatisierten Reibungskupplung.
Gattungsgemäße Antriebstränge wurden bereits zur Verwendung in Kraftfahrzeugen vorgeschlagen. Beispielsweise können mit der Kurbelwelle verbundene Elektromaschinen bei geöffneter Reibungskupplung die Brennkraftmaschine starten und einen Boostbetrieb ermöglichen, bei dem die Elektromaschine die Brennkraftmaschine insbesondere während einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs unterstützt. Ein rein elektrischer Betrieb oder ein Rekuperie- ren, das heißt ein Konvertieren der kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs im Schubbetrieb unter dessen Abbremsung ist nur beschränkt möglich, da das Schleppmoment der Brennkraftmaschine sich störend auswirkt und den Wirkungsgrad vermindert. Weiterhin ist eine Auffüllung der Zugkraft während einer Schaltung des Getriebes nicht möglich.
Aus der DE 199 60 621 A1 ist ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei dem eine einzige Reibungskupplung zwischen einer Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordnet ist. Dem Getriebe ist eine Elektromaschine zugeschaltet, die wahlweise mit der Getriebeeingangswelle oder der Getriebeausgangswelle des Getriebes verbindbar ist, so dass bei geöffneter Reibungskupplung und gegebenenfalls abgestellter Brennkraftmaschine elektrisch mittels der Elektromaschine gefahren beziehungsweise angefahren werden kann. Dabei ermöglicht eine Schaltung zwischen Getriebeeingangswelle und Getriebeausgangswelle eine bessere Ausnutzung der Eigenschaften der Elektromaschine wahlweise mit oder ohne Nutzung der Übersetzung des Getriebes und Hinzufügen einer weiteren Übersetzungsstufe zwischen Elektromaschine und Getriebeausgangswelle. Ein Start der Brennkraftmaschine muss erfolgen, indem die Elektromaschine mit der Getriebeeingangswelle verbunden wird, im Getriebe alle Gänge ausgelegt werden und die Reibungskupplung geschlossen ist oder wird. Insbesondere bei niedrigen Temperaturen erhöhen die Schleppverluste der Getriebeeingangswelle den Wirkungsgrad der Elektromaschine und der Wirkungsrad der Batterie ist bei diesen Temperaturen ebenfalls gering. Weiterhin kann insbesondere in StarWStopp-Situationen beispielsweise im Stau oder an Ampeln ein erneutes Anfahren nur schlecht, das heißt, zeitverzö- gert erfolgen, weil nach dem Start der Brennkraftmaschine zuerst noch ein Anfahrgang eingelegt werden muss.
Aufgabe der Erfindung ist daher, einen hybridischen Antriebsstrang insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einer einzigen, zwischen der Brennkraftmaschine und dem Getriebe angeordneten Reibungskupplung vorzuschlagen, dessen Elektromaschine mit hohem Wirkungsgrad die Funktionen Start der Brennkraftmaschine, Rekuperieren, elektrisch Fahren, Boostbe- trieb und elektrische Zugkraftauffüllung während einer Schaltung des Getriebes ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einer Elektromaschine und einem automatisierten Schaltgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle und einer Getriebeausgangswelle mit einem Schaltaktor zum Einlegen von als Gänge wirksamen, zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle angeordneten Zahnradpaaren sowie einer einzigen, zwischen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und der Getriebeeingangswelle des Schaltgetriebes angeordneten, automatisierten Reibungskupplung gelöst, wobei die Elektromaschine alternativ zwischen Kurbelwelle und dem Getriebe schaltbar ist. Die Elektromaschine kann dabei direkt oder mittels einer weiteren Schaltkupplung schaltbar mit der Getriebeeingangswelle und/oder mit der Getriebeausgangswelle verbunden werden.
Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, die Schaltung der Elektromaschine unabhängig von einem Schaltzustand des Getriebes auszuführen, so dass die Elektromaschine quasi bei jedem eingelegten Gang mit der Kurbelwelle und der Getriebeeingangswelle verbunden und auch während eines Gangwechsels die Elektromaschine umgeschaltet werden kann. Dabei wird in vorteilhafter Weise keine zusätzliche Aktorik vorgesehen sondern die Elektromaschine mittels des Schaltaktors geschaltet. Hierzu werden entsprechende Schaltmittel wie Schaltkupplungen mit Schiebemuffen, Schaltgabeln und Schaltschienen vorgesehen und an die Schaltkupplungen zur Schaltung der Gänge an- oder zwischen gereiht. Dabei kann die Verbindung zur Getriebeeingangswelle oder der Getriebeausgangswelle über die Zahnradpaarung eines Gangs erfolgen, so dass die Elektromaschine im Falle einer Schaltung der Elektromaschine zum Getriebe die Elektromaschine bei eingelegtem Gang mit der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle und bei ausgelegtem Gang ausschließlich mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist. Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel erfolgt eine Schaltung der Gänge und der Elektromaschine mittels einer beispielsweise von einem oder mehreren Elektromotoren angetriebenen, zweidimensional verlagerbaren Schaltwelle mit zumindest einem Betätigungselement, beispielsweise einem Schaltfinger und/oder Nebenbetätigungselemente enthaltenden Schaltaktors, wobei in eine erste Bewegungsrichtung der Schaltwelle, beispielsweise bei einer Längsverlagerung der Schaltwelle, von dem zumindest einen Betätigungselement eine Schaltposition ausgewählt und in einer hierzu im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung verlaufenden zweiten Bewegungsrichtung der Schaltwelle, beispielsweise bei einer Verdrehung dieser, ausgehend von einer Nulllage wie Neutralgasse mittels des zumindest einen Betätigungselements geschaltet wird. Dabei kann ein erstes Betätigungselement wie Schaltfinger nach dem Schalten eines Gangs in die Nulllage zurückbewegt werden und wahlweise durch Wechsel der ersten Bewegungsrichtung die Elektromaschine schalten, wobei ein zweites Betätigungselement wahlweise den eingelegten Gang in seiner Schaltposition stabilisiert oder bei einem Einlegen eines anderen Gangs diesen während derselben Bewegung der Schaltwelle auslegt. Ein derartiges Schaltprinzip ist unter der Bezeichnung Active In- terlock bekannt geworden und wird beispielsweise in der DE 102 065 61 A1 näher erläutert. Auf diese Weise ist die Schaltung der Elektromaschine unabhängig von der Schaltung der Gänge möglich. Es wird dabei vorgesehen, die Elektromaschine von dem ersten oder einem der zweiten Betätigungselemente zwischen der Kurbelwelle, einer Nulllage und dem Getriebe, beispielsweise zwischen Getriebeeingangswelle und/oder Getriebeausgangswelle zu schalten.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann direkt oder kuppelbar mit der
Elektromaschine ein Klimakompressor gekuppelt sein, so dass bevorzugt im Falle des nicht notwendigen Betriebs der Elektromaschine diese den Klimakompressor antreiben kann. Andererseits kann der Klimakompressor bei nicht oder nur mit Teillast betriebener Elektromaschine über die Verbindung vom Getriebe beispielsweise im nicht kuperierenden Schleppbetrieb angetrieben werden.
Der vorgeschlagene Antriebsstrang eignet sich für einen Betrieb mit hohem Wirkungsgrad zum Start der Brennkraftmaschine mittels der Elektromaschine bei geöffneter Reibungskupplung und mit der Kurbelwelle verbundener Elektromaschine. Dabei wird durch die direkte Verbindung mit der Kurbelwelle und entfallendem Schleppmoment der Getriebekomponenten ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt. Bei mit dem Getriebe verbundener Elektromaschine kann in idealer Weise bei geöffneter Reibungskupplung unabhängig von der Brennkraftmaschine das Kraftfahrzeug mittels der Elektromaschine angefahren, gefahren und im Schubbe- - A -
trieb durch Wandlung der kinetische Energie in elektrische Energie durch die Elektromaschine rekuperiert werden. Ein entsprechender Gang mit geeigneter Übersetzung ist dabei eingelegt. Dabei kann die Brennkraftmaschine beispielsweise im Leerlauf betrieben oder abgestellt werden. Zur besonders effektiven Abbremsung des Kraftfahrzeugs kann zusätzlich unter Inkaufnahme einer Abnahme des Wirkungsgrads der Rekuperation die Reibungskupplung zumindest teilweise geschlossen werden, um eine schnellere Verzögerung zu erzielen, indem hierzu das Schleppmoment der Brennkraftmaschine bevorzugt im Stillstand genutzt wird.
Bei schlupfender oder geschlossener Reibungskupplung können Elektromaschine und Brennkraftmaschine das Kraftfahrzeug gemeinsam im Boostbetrieb antreiben.
Besonders vorteilhaft ist bei mit der Getriebeausgangswelle verbundener beziehungsweise verbindbarer Elektromaschine je nach Fahrsituation im Zug- oder Schub sowie bei einer Hoch- oder Zurückschaltung ein Drehmomenteintrag oder eine Drehmomentausleitung durch entsprechenden antreibenden oder angetriebenen Zustand der Elektromaschine während einer Schaltung.
Die Erfindung wird anhand des in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Diese zeigt einen hybridischen Antriebsstrang in einer schematischen Darstellung.
Figur 1 zeigt den Antriebsstrang 1 in schematischer Darstellung, die der besseren Übersicht des Getriebelayouts wegen nicht die tatsächliche geometrische Anordnung der Komponenten wiedergibt. Der Antriebsstrang 1 enthält eine Brennkraftmaschine 2 - hier in Form eines Verbrennungsmotors - mit einer Kurbelwelle 3, an der automatisiert betätigten Reibungskupplung 4 fest aufgenommen ist. Das Ausgangsteil ist fest mit der Getriebeeingangswelle 5 des automatisierten Schaltgetriebes 6 verbunden. In dem Schaltgetriebe 6 sind mehrere Zahnradpaare 7, 8, 9, 10, 11 zur Bildung von Gängen I1 II, IM, IV, R, wobei der Gang R der Rückwärtsgang ist, zwischen der Getriebeeingangswelle 5 und der Getriebeausgangswelle 12, die über das Differenzial 13 mit den Antriebsrädern 14 verbunden ist.
Die Zahnradpaare 7, 8, 9, 10, 11 werden durch jeweils ein Festrad 15, 16, 17, 18, 19 und ein Losrad 20, 21, 22, 23, 24 und im Falle des Gangs R zusätzlich durch ein Reversierrad 25 gebildet. Die Losräder 20, 21 , 22, 23, 24 werden jeweils von einer Schaltkupplung 26, 27, 28 bei einer erwünschten Schaltung eines Gangs mit der entsprechenden Welle wie Getriebeein- gangswelle 5 beziehungsweise Getriebeausgangswelle 12 verbunden. Hierzu dient ein nicht dargestellter Schaltaktor, der nach dem H-Schaltprinzip durch Längsbewegung einer Schaltwelle mit einem Betätigungselement in einer Wählgasse eine entsprechende Schaltkupplung 26, 27, 28 anfährt und durch Drehen den entsprechenden Gang einlegt, wobei abgesehen vom Rückwärtsgang R, der eine separate Schaltkupplung 28 aufweist, die übrigen Gänge jeweils paarweise durch Auswahl der Drehrichtung der Schaltwelle von einer Schaltkupplung 26, 27 eingelegt werden. Das gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt das Schaltgetriebe 6 mit fünf Gängen I, II, III, IV, R. Es versteht sich, dass eine andere Anzahl von Gängen und eine andere Anordnung und Verteilung der Übersetzungen der einzelnen Zahnradpaare 7, 8, 9, 10 auf die Schaltkupplungen 26, 27, 28 und deren Anordnung auf der Getriebeeingangswelle 5 oder Getriebeausgangswelle 12 von der Erfindung umfasst sind.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Elektromaschine 29 mittels einer weiteren von dem Schaltaktor betätigten Schaltkupplung 30, die die Losräder 31 , 32 mit der Hilfswelle 33 verbindet oder eine Neutralstellung einstellt, bei der keines der Losräder 31 , 32 mit der Hilfswelle 33 verbunden und daher die Elektromaschine 29 vollständig vom Antriebsstrang 1 abgekoppelt ist, wahlweise mittels des mit dem Eingangsteil der Reibungskupplung 4 und damit mit der Kurbelwelle 3 fest verbundenen Festrads 34 oder mittels des Losrads 20 des Gangs I1 der ein Anfahrgang sein kann, mit dem Schaltgetriebe 6 verbindbar ist. Durch die Anbindung an das Losrad 20 ist die Elektromaschine 29 bei Schaltung des Losrads 32 stets drehschlüssig mit der Getriebeausgangswelle 12 über das Festrad 15 des Gangs I verbunden. Wird Gang I geschaltet erfolgt zusätzlich eine Anbindung an die Getriebeeingangswelle 5. Das Losrad 32 ist fest mit dem Festrad 35 verbunden, das mit dem auf der Rotorwelle 36 angeordneten Festrad 37 kämmt und eine vorgegebene Übersetzung einstellt. Koaxial zu der Rotorwelle 36 ist der Klimakompressor 38 angeordnet und wird von dieser angetrieben. Die Elektromaschine 29 wird je nach Betriebsmodus als Motor oder Generator von dem Akkumulator 39 gespeist oder speist elektrische Energie in diesen ein.
Die Schaltkupplung 30 wird zusammen mit den Schalkupplungen 26, 27, 28 zur gemeinsamen Betätigung durch den Schaltaktor angeordnet. Dabei wird der Schaltaktor samt den entsprechenden Betätigungseinrichtungen nach dem Active Interlock-Prinzip ausgelegt, so dass bei einem der eingelegten Gänge I, II, III, IV, R zusätzlich und unabhängig von dem Schaltzustand dieser mittels der Schaltkupplung 30 die Elektromaschine 29 der Kurbelwelle 3 oder der Getriebeausgangswelle 12 zuschaltbar ist. Aus dieser Anordnung ergeben sich nachfolgend unter anderem folgende Betriebsweisen: Starten der Brennkraftmaschine 2:
Betätigung der Schaltkupplung 30 und damit Verbindung von Losrad 31 mit dem Festrad 34, so dass die Elektromaschine 29 der Kurbelwelle 3 zugeschaltet ist. Öffnen der Reibungskupplung 4. Bestromen der Elektromaschine 29 und damit Start der Brennkraftmaschine 2. In diesem Fall kann bereits ein Anfahrgang, beispielsweise Gang Il eingelegt sein, so dass zum sofortigen Losfahren lediglich die Reibungskupplung 4 geschlossen zu werden braucht.
Fahren mit der Elektromaschine 29:
Betätigung der Schaltkupplung 30 zur Verbindung von Losrad 32 mit dem Losrad 20 von Gang I. Bestromen der Elektromaschine 29. Über das Festrad 15 wird das Kraftfahrzeug direkt angetrieben.
Fahren mit der von der Elektromaschine 29 unterstützten Brennkraftmaschine 2:
Betätigung der Schaltkupplung 30 zur Verbindung von Losrad 32 mit dem Losrad 20 von Gang I. Bestromen der Elektromaschine 29. Schließen der Reibungskupplung 4. Zusätzlich kann mittels der Schaltkupplungen 26, 27 ein weiterer Gang II, IM, IV eingelegt sein. Bei Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl der Rotorwelle 36 mit zunehmender Drehzahl der Kurbelwelle 3 beziehungsweise Getriebeeingangswelle 5 während eines Beschleunigungsvorgangs kann die Drehzahl der Rotorwelle 36 beispielsweise durch einen Motoreingriff in die Steuerung der Brennkraftmaschine 2 begrenzt werden.
Rekuperieren:
Betätigung der Schaltkupplung 30 zur Verbindung von Losrad 32 mit dem Losrad 20 von Gang I. Öffnen der Reibungskupplung 4. Betrieb der Elektromaschine 29 im Generatormodus. Wahlweise kann zur Erhöhung des Verzögerungseffekts die stillgelegte oder im Leerlauf betriebene Brennkraftmaschine 2 die Reibungskupplung 4 zumindest teilweise geschlossen und deren Schleppmoment zur Verzögerung genutzt werden.
Elektromaschine 29 im von dem Schaltgetriebe 6 abgekoppelten Betrieb:
Schalten der Schaltkupplung 30 in Neutralstellung. So weit notwendig Betrieb des Klimakompressors 38. Es versteht sich, dass in dringenden Fällen der Klimakompressor 38 auch im Motor- oder Generatorbetrieb angetrieben werden kann. Alternativ kann bei nicht aktiver Elektromaschine 29 der Klimakompressor 38 bei geschlossener Reibungskupplung 4 und geschaltetem Losrad 31 bei eingelegtem oder nicht eingelegtem Gang angetrieben oder im Schubbetrieb bei geöffneter Reibungskupplung 4 durch die Antriebsräder 14 bei mit der Hilfswelle 33 verbundenem Losrad 32 durch Drehen der Rotorwelle 36 bei kurzgeschlossener Elektroma- schine 29 angetrieben werden.
Drehmomentausgleich durch die Elektromaschine 29 während eines Gangwechsels:
soll von einem Gang I, II, III, IV in einen anderen Gang hoch- oder zurückgeschaltet werden, tritt bei Hoch- oder Rückschaltvorgängen unter Zug ein Zugkraftverlust während des Gangwechsels und bei einer Schubrückschaltung ein Übermoment auf. Zum Ausgleich wird mittels der Elektromaschine 29 entsprechend Drehmoment in die Getriebeausgangswelle 12 eingespeist und bei einer Schubrückschaltung durch Generatorbetrieb abgezogen. Hierzu wird die Schaltkupplung 30 zum Verbinden der Losräder 20, 32 betätigt und Drehmoment eingespeist oder abgezogen.
Bezugszeichenliste
Antriebsstrang
Brennkraftmaschine
Kurbelwelle
Reibungskupplung
Getriebeeingangswelle
Schaltgetriebe
Zahnradpaar
Zahnradpaar
Zahnradpaar
Zahnradpaar
Zahnradpaar
Getriebeausgangswelle
Differenzial
Antriebsrad
Festrad
Festrad
Festrad
Festrad
Festrad
Losrad
Losrad
Losrad
Losrad
Losrad
Reversierrad
Schaltkupplung
Schaltkupplung
Schaltkupplung
Elektromaschine
Schaltkupplung
Losrad
Losrad 33 Hilfswelle
34 Festrad
35 Festrad
36 Rotorwelle
37 Festrad
38 Klimakompressor
39 Akkumulator
I Gang
Il Gang
III Gang
IV Gang
R Gang

Claims

Patentansprüche
1. Antriebsstrang (1 ) für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine (2), einer Elek- tromaschine (29) und einem automatisierten Schaltgetriebe (6) mit einer Getriebeeingangswelle (5) und einer Getriebeausgangswelle (12) mit einem Schaltaktor zum Einlegen von als Gänge (I1 II, III, IV, R) wirksamen, zwischen der Getriebeeingangswelle (5) und der Getriebeausgangswelle (12) angeordneten Zahnradpaaren (7, 8, 9, 10, 11) sowie einer einzigen, zwischen einer Kurbelwelle (3) der Brennkraftmaschine (2) und der Getriebeeingangswelle (5) des Schaltgetriebes (6) angeordneten, automatisierten Reibungskupplung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (29) alternativ zwischen Kurbelwelle (3) und Schaltgetriebe (6) schaltbar ist.
2. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung der Elektromaschine (29) unabhängig von einem Schaltzustand des Schaltgetriebes (6) erfolgt.
3. Antriebstrang (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung der Elektromaschine (29) mittels des Schaltaktors erfolgt.
4. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung der Gänge (I1 II, IM, IV, R) und der Elektromaschine (29) mittels des eine zweidimensional verlagerbare Schaltwelle mit zumindest einem Betätigungselement enthaltenden Schaltaktors erfolgt, wobei in eine erste Bewegungsrichtung der Schaltwelle von dem zumindest einen Betätigungselement eine Schaltposition ausgewählt und in einer hierzu im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Bewegungsrichtung verlaufenden zweiten Bewegungsrichtung der Schaltwelle ausgehend von einer Nulllage mittels des zumindest einen Betätigungselements geschaltet wird.
5. Antriebsstrang (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Betätigungselement nach dem Schalten eines Gangs (I, II, III, IV, R) in die Nulllage zurückbewegt und wahlweise die Elektromaschine (29) schaltet, wobei ein zweites Betätigungselement wahlweise den eingelegten Gang (I1 II, III, IV, R) in seiner Schaltposition stabilisiert oder bei einem Einlegen eines anderen Gangs diesen während derselben Bewegung der Schaltwelle auslegt.
6. Antriebsstrang (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (29) von dem ersten oder einem der zweiten Betätigungselemente zwischen der Kurbelwelle (3), einer Nulllage und der Getriebeausgangswelle (12) geschaltet wird.
7. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass von der Elektromaschine (29) direkt ein Klimakompressor (38) angetrieben wird.
8. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2) bei geöffneter Reibungskupplung (4) und mit der Kurbelwelle (3) verbundener Elektromaschine (29) von dieser gestartet wird.
9. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Schubbetrieb des Antriebsstrangs (1) bei geöffneter Reibungskupplung (4), gegebenenfalls abgestellter Brennkraftmaschine (2) und mit dem Schaltgetriebe (6) verbundener Elektromaschine (29) sowie einem passend eingelegten Gang (I1 II, III, IV, R) von der Elektromaschine (29) kinetische Energie in elektrische Energie gewandelt wird.
10. Antriebsstrang (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei geöffneter Reibungskupplung (4), gegebenenfalls abgestellter Brennkraftmaschine (2) und mit dem Schaltgetriebe (6) verbundener Elektromaschine (29) sowie passend eingelegtem Gang (I, II, Mi, IV, R) mittels der Elektromaschine (29) gefahren oder angefahren wird.
11. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei schlupfender oder geschlossener Reibungskupplung (4), laufender Brennkraftmaschine (2) und mit dem Schaltgetriebe (6) verbundener Elektromaschine (29) sowie passend eingelegtem Gang (I1 II, III, IV, R) mittels der Elektromaschine (29) und der Brennkraftmaschine (2) gefahren oder angefahren wird.
12. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Klimakompressor (38) bei nicht antreibender oder rekuperierender Elektromaschine (29) angetrieben wird.
13. Antriebsstrang (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei mit der Getriebeausgangswelle (12) verbundener Elektromaschine (29) die Elektromaschine (29) während eines Gangwechsels zu einem Drehmomentausgleich des Antriebsstrangs (1) betrieben wird.
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