DE102010030575A1

DE102010030575A1 - Antriebsstrang mit einem automatisierten Gruppengetriebe

Info

Publication number: DE102010030575A1
Application number: DE102010030575A
Authority: DE
Inventors: Dr. Kaltenbach Johannes
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2011-12-29
Also published as: US8663065B2; US20110315462A1

Abstract

Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor (VM) und eine elektrische Maschine (EM) aufweisenden Hybridantrieb und einem automatisierten Gruppengetriebe (CT), wobei das automatisierte Gruppengetriebe (CT) zumindest ein Hauptgetriebe (HG) und eine dem Hauptgetriebe (HG) antriebstechnisch nachgeschaltete Nachschaltgruppe (GP) aufweist, wobei eine Eingangswelle (W_GE) des automatisierten Gruppengetriebes (CT) über eine steuerbare Anfahrkupplung (AK) mit dem Verbrennungsmotor (VM) des Hybridantriebs und eine Ausgangswelle (W_GA) des automatisierten Gruppengetriebes (CT) mit einem Achsantrieb (AB) in Verbindung steht, wobei die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs abhängig von der Schaltstellung mindestens eines Schaltelements (S1, S2) zwischen dem Hauptgetriebe (HG) und einer in Vorgelegebauweise ausgeführten Nachschaltgruppe (GP) und/oder zwischen der in Vorgelegebauweise ausgeführten Nachschaltgruppe (GP) und dem Achsantrieb (AB) an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs koppelbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einem automatisierten Gruppengetriebe. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs.
Als Gruppengetriebe ausgebildete, automatisierte Schaltgetriebe mit einem mehrstufigen Hauptgetriebe und einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschalteten, insbesondere als Bereichsgruppe ausgeführten, Nachschaltgruppe und/oder einer dem Hauptgetriebe antriebstechnisch vorgeschalteten, insbesondere als Splitgruppe ausgeführten, Vorschaltgruppe sind z. B. aus der DE 10 2007 010 829 A1 bekannt und kommen z. B. in Nutzfahrzeugen zur Anwendung. Durch eine beispielsweise zweistufig ausgeführte Splitgruppe mit einem in etwa der Hälfte eines mittleren Übersetzungssprungs zwischen zwei aufeinander folgenden Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes entsprechenden Übersetzungssprung werden die Übersetzungssprünge des Hauptgetriebes halbiert und die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Gänge verdoppelt. Durch eine beispielsweise zweistufige Bereichsgruppe mit einem in etwa um einen mittleren Übersetzungssprung zwischen zwei aufeinander folgenden Übersetzungsstufen des Hauptgetriebes über dem gesamten Übersetzungssprung des Hauptgetriebes liegenden Übersetzungssprung wird die Spreizung des Gruppengetriebes in etwa verdoppelt und die Anzahl der insgesamt zur Verfügung stehenden Gänge nochmals verdoppelt.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang mit einem automatisierten Gruppengetriebe und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs, dessen Gruppengetriebe zumindest ein Hauptgetriebe und eine Nachschaltgruppe umfasst. Die Vorschaltgruppe ist optional. Die Nachschaltgruppe ist vorzugsweise als eine Bereichsgruppe ausgeführt, dieselbe kann jedoch auch als eine Splitgruppe ausgeführt sein.
Dann, wenn ein solches automatisiertes Gruppengetriebe in einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs integriert ist, ist eine Eingangswelle des automatisierten Gruppengetriebes, nämlich eine Eingangswelle des Hauptgetriebes oder bei Vorhandensein einer Vorschaltgruppe eine Eingangswelle der Vorschaltgruppe, über eine steuerbare Anfahrkupplung mit dem Antriebsaggregat und eine Ausgangswelle des automatisierten Gruppengetriebes mit einem Achsantrieb verbunden.
Dann, wenn das Antriebsaggregat als reiner Verbrennungsmotor oder als Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor ausgeführt ist, ist der Verbrennungsmotor über die Anfahrkupplung mit der Eingangswelle des Gruppengetriebes gekoppelt. Dann, wenn das Antriebsaggregat als Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine ausgeführt ist, ist die elektrische Maschine bei aus der Praxis bekannten Antriebssträngen entweder unter Bereitstellung eines sogenannten Kurbelwellenstartergenerators (KSG) zwischen den Verbrennungsmotor und die Anfahrkupplung oder unter Bereitstellung eines sogenannten integrierten Startergenerators (ISG) zwischen die Anfahrkupplung und die Eingangswelle des Gruppengetriebes geschaltet.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Antriebsstränge, die als Getriebe ein automatisiertes Gruppengetriebe und als Antriebsaggregat einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine aufweisen, verfügen über den Nachteil, dass während der Ausführung einer Schaltung im Gruppengetriebe keine Zugkraftunterstützung zur Kompensation oder zum Ausgleich einer Zugkraftunterbrechung bereitgestellt werden kann, wodurch sich eine Komforteinbuße einstellt.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde, einen neuartigen Antriebsstrang mit einem automatisierten Gruppengetriebe zu schaffen.
Dieses Problem wird durch einen Antriebsstrang gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist die elektrische Maschine des Hybridantriebs abhängig von der Schaltstellung mindestens eines Schaltelements zwischen dem Hauptgetriebe und einer in Vorgelegebauweise ausgeführten Nachschaltgruppe und/oder zwischen der in Vorgelegebauweise ausgeführten Nachschaltgruppe und dem Achsantrieb an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs koppelbar.
Beim erfindungsgemäßen Antriebsstrang kann während der Ausführung einer Schaltung im Gruppengetriebe eine Zugkraftunterstützung am Abtrieb bzw. Achsantrieb des Antriebsstrangs bereitgestellt werden, um eine Zugkraftunterbrechung auszugleichen bzw. zu kompensieren. Dadurch kann der Komfort bei der Schaltungsausführung gesteigert werden. Die Zugkraftunterstützung kann bei Ausführung einer Schaltung im Hauptgetriebe, bei Ausführung einer Schaltung in der gegebenenfalls vorhandenen Vorschaltgruppe sowie bei Ausführung einer Schaltung in der Nachschaltgruppe bereitgestellt werden.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
4 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einem Hybridantrieb, einem automatisierten Gruppengetriebe CT sowie einem Achsantrieb AB. Der Hybridantrieb des Antriebsstrangs wird von einem Verbrennungsmotor VM und einer elektrischen Maschine EM bereitgestellt. Das automatisierte Gruppengetriebe CT umfasst zumindest ein Hauptgetriebe HG sowie einem dem Hauptgetriebe HG antriebstechnisch nachgeschaltete Nachschaltgruppe GP. Zusätzlich kann eine dem Hauptgetriebe HG antriebstechnisch vorgeschaltete Vorschaltgruppe GV vorhanden sein, wobei jedoch die Vorschaltgruppe GV optional ist.
Der Verbrennungsmotor VM des Antriebsstrangs ist über eine Anfahrkupplung AK an eine Eingangswelle W_GE des automatisierten Gruppengetriebes CT koppelbar. Dann, wenn die Anfahrkupplung AK geöffnet ist, ist der Verbrennungsmotor VM von der Eingangswelle W_GE des automatisierten Gruppengetriebes CT abgekoppelt. Dann, wenn die Anfahrkupplung geschlossen ist, ist der Verbrennungsmotors VM an die Eingangswelle W_GE des automatisierten Gruppengetriebes CT gekoppelt. Eine Ausgangswelle W_GA des automatisierten Gruppengetriebes steht mit dem Achsantrieb AB in Verbindung.
Die elektrische Maschine EM des Hybridantriebs des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs ist abhängig von der Schaltstellung mindestens eines Schaltelements S1, S2 zwischen dem Hauptgetriebe HG und einer in Vorgelegebauweise ausgeführten Nachschaltgruppe GP und/oder zwischen der in Vorgelegebauweise ausgeführten Nachschaltgruppe GP und den Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs koppelbar.
So ist es möglich, dass abhängig von der Schaltstellung des oder jedes Schaltelements S1, S2 die elektrische Maschine EM des Hybridantriebs ausschließlich zwischen dem Hauptgetriebe HG und der in Vorgelegebauweise ausgeführten Nachschaltgruppe GP an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt ist.
Ebenfalls ist es möglich, dass abhängig von der Schaltstellung des oder jedes Schaltelements S1, S2 die elektrische Maschine EM ausschließlich zwischen der in Vorgelegebauweise ausgeführten Nachschaltgruppe GP und dem Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt ist.
Ferner ist es möglich, dass die elektrische Maschine EM des Hybridantriebs abhängig von der Schaltstellung des oder jedes Schaltelements S1, S2 sowohl zwischen dem Hauptgetriebe HG und der Nachschaltgruppe GP als auch zwischen der Nachschaltgruppe GP und dem Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt ist.
Ebenfalls kann die elektrische Maschine EM des Hybridantriebs abhängig von der Schaltstellung des oder jedes Schaltelements S1, S2 vom Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs vollständig abgekoppelt sein.
Dann, wenn zwei unabhängig ansteuerbare bzw. schaltbare Schaltelemente S1 und S2 vorhanden sind, sind sämtliche der vier oben genannten Varianten für die Ankopplung bzw. Abkopplung der elektrischen Maschine EM des Hybridantriebs an den Kraftfluss bzw. des Momentfluss des Antriebsstrangs realisierbar. Die elektrische Maschine EM ist dann abhängig von der Schaltung der beiden unabhängigen Schaltelemente S1, S2 entweder ausschließlich zwischen dem Hauptgetriebe HG und der Nachschaltgruppe GP oder ausschließlich zwischen der Nachschaltgruppe GP und dem Achsantrieb AB oder sowohl zwischen den Hauptgetriebe HG und der Nachschaltgruppe GP als auch zwischen der Nachschaltgruppe GP und dem Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss gekoppelt oder vom Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs vollständig abgekoppelt.
Dann hingegen, wenn ein als Doppelschaltelement ausgebildetes Schaltelement S1, S2 verwendet wird, sind lediglich drei der oben genannten Varianten zur Ankopplung bzw. Abkopplung der elektrischen Maschine EM in den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs realisierbar. In diesem Fall ist also die elektrische Maschine EM abhängig von der Schaltstellung des Doppelschaltelements entweder ausschließlich zwischen dem Hauptgetriebe HG und der Nachschaltgruppe GP oder ausschließlich zwischen der Nachschaltgruppe GP und dem Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt oder vom Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs vollständig abgekoppelt.
Wie bereits ausgeführt, ist bei der Erfindung die Nachschaltgruppe GP, die antriebstechnisch dem Hauptgetriebe HG nachgeschaltet ist, in Vorgelegebauweise ausgeführt. 1 bis 3 zeigen dabei Varianten der Erfindung, in welcher die in Vorgelegebauweise ausgeführte Nachschaltgruppe GP als Bereichsgruppe bzw. Range-Gruppe GP1 ausgeführt ist, wohingegen 4 eine Ausführungsform der Erfindung zeigt, in welcher die Nachschaltgruppe GP als Splitgruppe GP2 ausgeführt ist. In jedem Fall kann über die elektrische Maschine EM bei Ausführung einer Schaltung im automatisierten Gruppengetriebe CT eine Zugkraftunterstützung am Achsantrieb AB bereitgestellt werden.
Wie bereits ausgeführt, zeigt 1 eine Variante der Erfindung, in welcher die Nachschaltgruppe GP als Bereichsgruppe GP1 in Vorgelegebauweise ausgeführt ist, wobei die als Bereichsgruppe GP1 ausgeführte Nachschaltgruppe GP ein auf einer Hauptwelle W_H des Gruppengetriebes CT gelagertes bzw. ein mit der Hauptwelle W_H gekoppeltes Losrad LR, ein mit der Getriebeausgangswelle W_GA gekoppeltes Festrad FR und mindestens eine Vorgelegewelle umfasst, wobei das Ausführungsbeispiel der 1 zwei Vorgelegewellen W_VG1 und W_VG2 umfasst.
Mit jeder Vorgelegewelle W_VG1 und W_VG2 sind jeweils zwei Festräder FR1, FR3 bzw. FR2 und FR4 gekoppelt, wobei das Festrad FR1 der Vorgelegewelle W_VG1 ebenso wie das Festrad FR2 der Vorgelegewelle W_VG2 in das Losrad LR kämmen, und wobei sowohl das Festrad FR3 der Vorgelegewelle W_VG1 als auch das Festrad FR4 der Vorgelegewelle W_VG2 das auf der Ausgangswelle W_GA positionierte Festrad FR kämmen. Über ein Schaltpaket SP kann die Bereichsgruppe GP1 zwischen einer Rangefahrtstufe R einer Direktfahrtstufe D überführt bzw. geschaltet werden.
Wie bereits erwähnt, ist die elektrische Maschine EM abhängig von der Schaltposition mindestens eines Schaltelements S1, S2 an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt bzw. vom Kraftfluss bzw. Momentfluss abgekoppelt, wobei in 1 dann, wenn die Schaltstellung S1 des als Doppelschaltelement ausgeführten Schaltelements S1/S2 geschlossen ist, die elektrische Maschine EM an die Hauptwelle W_H des Gruppengetriebes CT angebunden und dann zwischen dem Hauptgetriebe HG und der Bereichsgruppe GP1 an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt ist. Dann hingegen, wenn die Schaltstellung S2 geschlossen ist, ist die elektrische Maschine EM an das Losrad LR gekoppelt und über die Vorgelegewellen W_VG1 und W_VG2 an die Getriebeausgangswelle W_GA angebunden, sodass dann die elektrische Maschine EM zwischen der Bereichsgruppe GP1 und dem Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt ist.
Dann, wenn in dem Ausführungsbeispiel der 1 die elektrische Maschine EM bei geschlossener Schaltstellung S2 des Doppelschaltelements an die Getriebeausgangswelle W_GA angebunden ist, ist die elektrische Maschine EM über die Übersetzung der Nachschaltgruppe GP bzw. der Bereichsgruppe GP1 an den Achsantrieb AB angebunden.
Dies erfolgt unabhängig von der Schaltposition der Bereichsgruppe GP1 selbst, also unabhängig davon, ob die Bereichsgruppe GP1 in die Direktfahrtstufe D oder in die Rangefahrtstufe R geschaltet ist.
Selbst dann, wenn in der Nachschaltgruppe GP eine Schaltung ausgeführt wird, kann am Achsantrieb AB eine Zugkraftunterstützung bereitgestellt werden. Dann, wenn in der Nachschaltgruppe GP eine Schaltung ausgeführt wird, wird vor Ausführung der Schaltung in der Nachschaltgruppe GP die elektrische Maschine EM des Hybridantriebs an den Achsantrieb AB angekoppelt, wobei die elektrische Maschine EM während der Ausführung der Schaltung der Nachschaltgruppe GP zur Kompensation bzw. Auffüllung der Zugkraftunterbrechung an den Achsantrieb AB angekoppelt bleibt.
Wie bereits ausgeführt, wirkt hierbei die elektrische Maschine EM über die Übersetzung der Nachschaltgruppe GP auf den Achsantrieb AB ein. Auch bei Ausführung einer Schaltung im Hauptgetriebe HG und der gegebenenfalls vorhandenen Vorschaltgruppe GV kann eine derartige Zugkraftunterstützung am Achsantrieb AB bereitgestellt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn das Doppelschaltelement die Schaltstellung S1 einnimmt und die Bereichsgruppe GP1 in die Direktfahrtstufe D geschaltet ist, die Übersetzung der Bereichsgruppe GP1 nicht wirksam ist.
Dann, wenn mit dem Antriebsstrang der 1 aus dem Stillstand heraus angefahren und nachfolgend weiter beschleunigt wird und sich die Nachschaltgruppe GP bzw. Bereichsgruppe GP1 in der Rangefahrtstufe R befindet, kann die elektrische Maschine EM von Anfang an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs angekoppelt sein. Unabhängig davon, ob nun die Schaltstellung S1 oder S2 geschlossen ist, wirkt die elektrische Maschine EM über die Übersetzung der Nachschaltgruppe GP auf den Achsantrieb AB ein.
Nach Überführung der Bereichsgruppe GP1 in die Direktfahrtstufe D kann die elektrische Maschine EM über die Schaltstellung S1 ebenfalls im Direktgang übersetzungsfrei zum Achsantrieb AB hin geschaltet werden.
Dann, wenn der Antriebsstrang der 1 bei einer hohen Fahrtgeschwindigkeit betrieben wird, wird die elektrische Maschine EM vorzugsweise über die Schaltstellung S1 bei der Bereichsgruppe GP1 in Direktfahrtstufe D zwischen dem Hauptgetriebe HG und der Nachschaltgruppe GP bzw. der Bereichsgruppe GP1 an die Hauptwelle W_H gekoppelt und wirkt in der Direkt-Fahrtstufe der Bereichsgruppe GP1 übersetzungsfrei auf den Achsantrieb AB. Verlangsamt sich die Fahrtgeschwindigkeit und soll ein Gangwechsel ausgeführt werden, so wird die elektrische Maschine EM kurz vor Ausführung der Schaltung in der Bereichsgruppe GP1 über eine Anbindung an das Losrad LR bei geschlossener Schaltstellung S2 an die Ausgangswelle W_GA gekoppelt und so zwischen der Bereichsgruppe GP1 und dem Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss angekoppelt.
Nach Ausführung der Schaltung in der Bereichsgruppe GP1 kann die elektrische Maschine EM entweder über die Schaltstellung S1 an die Hauptwelle W_H oder über die Schaltstellung S2 an die Ausgangswelle W_GA des Gruppengetriebes CT angekoppelt sein bzw. werden.
2 und 3 zeigen vorteilhafte Weiterbildungen des Antriebsstrangs der 1, in welchen die elektrische Maschine EM unter Zwischenschaltung einer Übersetzungsstufe I1 an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt ist.
So zeigt 2 eine Variante der Erfindung, in welcher zwischen der elektrischen Maschine EM und der Bereichsgruppe GP1 eine Konstantübersetzungsstufe I1 in Planetenbauweise positioniert ist.
Die Übersetzungsstufe I1 in Planetenbauweise ist derart zwischen die elektrische Maschine EM und das Doppelschaltelement mit den Schaltstellungen S1, S2 geschaltet, dass die Konstantübersetzungsstufe I1 sowohl dann wirksam ist, wenn die elektrische Maschine EM zwischen dem Hauptgetriebe HG und der Nachschaltgruppe GP in der Schaltstellung S1 an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt ist, als auch dann, wenn die elektrische Maschine EM in der Schaltstellung S2 zwischen der Nachschaltgruppe GP und dem Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt ist.
2 kann entnommen werden, dass die elektrische Maschine EM dabei mit dem Sonnenrad PS der Konstantübersetzungsstufe I1 in Planetenbauweise gekoppelt ist, wobei das Doppelschaltelement mit den Schaltstellungen S1 und S2 am Steg ST der Übersetzungsstufe S1 angreift. Ein Hohlrad HR der Konstantübersetzungsstufe I1 in Planetenbauweise ist gehäusefest angebunden.
3 zeigt eine Variante der Erfindung, in welcher die Konstantübersetzungsstufe I1, die zwischen die elektrische Maschine EM und das Doppelschaltelement mit den beiden Schaltstellungen S1 und S2 geschaltet ist, in Vorgelegebauweise ausgeführt ist.
So verfügt die Konstantübersetzungsstufe I1 des Ausführungsbeispiels der 3 über mit der Hauptwelle W_H und mit der oder jeder Vorgelegewelle W_VG1 und W_VG2 gekoppelte Losräder LR1, LR2 und LR3. Das Losrad LR3 ist dabei auf der Hauptwelle W_H des automatisierten Gruppengetriebes CT gelagert. Die Losräder LR1 und LR2 sind hingegen auf den Vorgelegewellen W_VG1 und W_VG2 gelagert. Die auf den Vorgelegewellen W_VG1 und W_VG2 gelagerten Losräder LR1 und LR2 kämmen dabei in das auf der Hauptwelle W_H gelagerte Losrad LR3.
Auch die Konstantübersetzungsstufe I1 der 3 ist in beiden Schaltstellungen S1 und S2 des Doppelschaltelements wirksam, also sowohl dann, wenn die elektrische Maschine EM in der Schaltstellung S1 zwischen dem Hauptgetriebe HG und der Bereichsgruppe GP1 an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt ist, als auch dann, wenn die elektrische Maschine EM in der Schaltstellung S2 über das Losrad LR und die Vorgelegewellen W_VG1 und W_VG2 zwischen der Nachschaltgruppe GP bzw. Bereichsgruppe GP1 und dem Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs gekoppelt ist.
4 zeigt eine Variante der Erfindung, in welcher die Nachschaltgruppe GP als Splitgruppe GP2 ausgeführt ist, wobei die in 2 gezeigte Splitgruppe GP2 zwei Schaltpakete SP1 und SP2 umfasst, um unterschiedliche Fahrtstufen der Splitgruppe GP2 zu schalten, nämlich eine Direktfahrtstufe D, eine Low-Fahrtstufe L bzw. eine High-Fahrtstufe H.
Die elektrische Maschine EM ist abhängig von der Schaltstellung des Doppelschaltelements S1, S2 entweder in Schaltstellung S1 an die Hauptwelle W_H des Gruppengetriebes CT angebunden und damit zwischen Hauptgetriebe HG und Splitsruppe GP2 an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs angekoppelt, oder in der Schaltstellung S1 über das Losrad LR und die Vorgelegewellen W_VG1 und W_VG2 der Splitgruppe GP2 an die Ausgangswelle W_GA gekoppelt und damit zwischen der Splitgruppe GP2 und dem Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebsstrangs angebunden.
Immer dann, wenn in der Splitgruppe GP2 eine Schaltung ausgeführt wird, wird die elektrische Maschine EM über die Schaltstellung S2 des Doppelschaltelements an die Getriebeausgangswelle W_GA über die Vorgelegewellen W_VG1 und W_VG2 angebunden, um so bei Ausführung einer Schaltung in der Splitgruppe GP2 eine Zugkraftunterstützung am Achsantrieb AB bereitzustellen.
In den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3, in welchen die Nachschaltgruppe GP als 2-Gang Bereichsgruppe GP1 ausgeführt ist, handelt es sich beim Losrad LR, über welches die elektrische Maschine EM über die Vorgelegewellen W_VG1 und W_VG2 an die Ausgangswelle W_GA des Gruppengetriebes CT angebunden werden kann, um ein ohnehin vorhandenes Losrad der Bereichsgruppe GP1.
Im Ausführungsbeispiel der 4 hingegen wird ein separates Losrad LR, in welches die Festräder FR1 und FR2 der Vorgelegewellen W_VG1 und W_VG2 einkämmen, genutzt, da bei der 3-Gang Splitgruppe GP2 der 4 vorhandene Losräder nicht frei zugänglich sind. Daher bilden das Losrad LR und die Festräder FR1 und FR2 im Ausführungsbeispiel der 4 ein zusätzliches Radpaar.
Obwohl nicht erforderlich, kann auch in den Varianten der 1 bis 3 ein derartiges zusätzliches Radpaar genutzt werden.
Durch Nutzung eines zusätzlichen Radpaars ist die für die elektrische Maschine EM zum Achsantrieb AB hinwirkende Übersetzung der Nachschaltgruppe GP veränderbar.
Durch die Verwendung eines derartigen zusätzlichen Radpaars zur Anbindung der elektrischen Maschine EM an die Vorgelegewellen W_VG1 und W_VG2 der Nachschaltgruppe kann für die elektrische Maschine EM ein zusätzlicher Gang erzeugt bzw. bereitgestellt werden. Der zusätzliche Gang kann entweder unterhalb der Übersetzung der Nachschaltgruppe oder oberhalb der Übersetzung der Nachschaltgruppe liegen. Dann, wenn der zusätzliche Gang unterhalb der Übersetzung der Nachschaltgruppe liegt, kann bei kleinen Fahrtgeschwindigkeiten ein elektrisches Moment bereitgestellt werden.
Dann, wenn der zusätzliche Gang oberhalb der Übersetzung der Nachschaltgruppe liegt, kann ein Stufensprung zur Direktfahrtstufe D hin verkleinert werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da in diesem Fall eine harmonische Gangfolge für die elektrische Maschine EM bei der Ausführung einer Schaltung in der Nachschaltgruppe GP erzielt werden kann.
Mit der Variante der 4 wird der zusätzliche Gang, der durch das zusätzliche Radpaar realisiert werden kann, in vorteilhafter Weise so gewählt, dass sich für die elektrische Maschine EM ein günstiger Stufensprung zwischen den Schaltstellungen S1 und S2 ergibt, und zwar unabhängig von der in der 3-Gang Splitgruppe GP2 gewählten Fahrtstufe L, H oder D.
Auch in der Variante der 4 kann in Übereinstimmung zu den Ausführungsbeispielen der 2 und 3 zwischen die elektrische Maschine EM und das Doppelschaltelement mit den Schaltstellungen S1 und S2 die Konstantübersetzung I1 in Planentenbauweise oder Vorgelegebauweise geschaltet sein.
Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der 1 bis 4 ist es möglich, anstelle der Doppelschaltelemente S1, S2 separat ansteuerbare Schaltelemente S1 und S2 zu wählen. Dann kann die elektrische Maschine EM sowohl zwischen den Hauptgetriebe HG und der Nachschaltgruppe GP als auch zwischen der Nachschaltgruppe GP und dem Achsantrieb AB an den Kraftfluss bzw. Momentfluss gekoppelt, um die Ausgangswelle zum Beispiel zum Bereistellen einer Parksperre zu blockieren.
Bezugszeichen

AB

Achsantrieb

AK

Anfahrkupplung

CT

Gruppengetriebe

D

Direktfahrtstufe

EM

elektrische Maschine

FR

Festrad

FR1

Festrad

FR2

Festrad

FR3

Festrad

FR4

Festrad

GV

Vorschaltgruppe

GP

Nachschaltgruppe

GP1

Bereichsgruppe

GP2

Splitgruppe

H

High-Fahrtstufe

HG

Hauptgetriebe

HR

Hohlrad

I1

Übersetzungsstufe

L

Low-Fahrtstufe

LR

Losrad

LR1

Losrad

LR2

Losrad

LR3

Losrad

PS

Sonnenrad

R

Rangefahrtstufe

SP

Schaltpaket

SP1

Schaltpaket

SP2

Schaltpaket

S1

Schaltelement/Schaltstellung

S2

Schaltelement/Schaltstellung

ST

Steg

VM

Verbrennungsmotor

W_GA

Ausgangswelle

W_GE

Eingangswelle

W_H

Hauptwelle

W_VG1

Vorgelegewelle

W_VG2

Vorgelegewelle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007010829 A1 [0002]

Claims

Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor (VM) und eine elektrische Maschine (EM) aufweisenden Hybridantrieb und einem automatisierten Gruppengetriebe (CT), wobei das automatisierte Gruppengetriebe (CT) zumindest ein Hauptgetriebe (HG) und eine dem Hauptgetriebe (HG) antriebstechnisch nachgeschaltete Nachschaltgruppe (GP) aufweist, wobei eine Eingangswelle (W_GE) des automatisierten Gruppengetriebes (CT) über eine steuerbare Anfahrkupplung (AK) mit dem Verbrennungsmotor (VM) des Hybridantriebs und eine Ausgangswelle (W_GA) des automatisierten Gruppengetriebes (CT) mit einem Achsantrieb (AB) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs abhängig von der Schaltstellung mindestens eines Schaltelements (S1, S2) zwischen dem Hauptgetriebe (HG) und einer in Vorgelegebauweise ausgeführten Nachschaltgruppe (GP) und/oder zwischen der in Vorgelegebauweise ausgeführten Nachschaltgruppe (GP) und dem Achsantrieb (AB) an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs koppelbar ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs abhängig von der Schaltstellung von mindestens zwei Schaltelementen (S1, S2) entweder ausschließlich zwischen dem Hauptgetriebe (HG) und der Nachschaltgruppe (GP), oder ausschließlich zwischen der Nachschaltgruppe (GP) und dem Achsantrieb (AB), oder sowohl zwischen dem Hauptgetriebe (HG) und der Nachschaltgruppe (GP) als auch zwischen der Nachschaltgruppe (GP) und dem Achsantrieb (AB) an den Kraftfluss bzw. an den Momentfluss des Antriebstrangs gekoppelt ist, oder vom Kraftfluss bzw. vom Momentfluss des Antriebstrangs vollständig abgekoppelt ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs abhängig von der Schaltstellung eines als Doppelschaltelement ausgebildeten Schaltelements (S1, S2) entweder ausschließlich zwischen dem Hauptgetriebe (HG) und der Nachschaltgruppe (GP) oder ausschließlich zwischen der Nachschaltgruppe (GP) und dem Achsantrieb (AB) an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs gekoppelt oder vom Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs vollständig abgekoppelt ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in Vorgelegebauweise ausgeführte Nachschaltgruppe (GP) ein mit einer Hauptwelle (W_H) des Gruppengetriebes (CT) gekoppeltes Losrad (LR), ein mit einer Getriebeausgangswelle (W_GA) des Gruppengetriebes (CT) gekoppeltes Festrad (FR) und mindestens eine Vorgelegewelle (W_VG1, W_VG2) umfasst, wobei mit der oder jeder Vorgelegewelle (W_VG1, W_VG2) jeweils zwei Festräder (FR1, FR3; FR2, FR4) gekoppelt sind, nämlich ein erstes, in das mit der Hauptwelle (W_H) gekoppelte Losrad (LR) kämmendes Festrad (FR1, FR2) und ein zweites, in das mit der Getriebeausgangswelle (W_GA) gekoppelte Festrad (FR) kämmendes Festrad (FR3, FR4), wobei die elektrische Maschine (EM) dann, wenn dieselbe zwischen dem Hauptgetriebe (HG) und der Nachschaltgruppe (GP) an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs gekoppelt ist, an die Hauptwelle (W_H) angebunden ist, und wobei die elektrische Maschine (EM) dann, wenn dieselbe zwischen der Nachschaltgruppe (GP) und dem Achsantrieb (AB) an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs gekoppelt ist, über das oder jedes Losrad (LR) und die oder jede Vorgelegewelle (W_VG1, W_VG2) an Getriebeausgangswelle (W_GA) angebunden ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs unter Zwischenschaltung einer Übersetzungsstufe (I1) an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs gekoppelt ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungsstufe (I1) in Platenbauweise ausgeführt und derart zwischen die elektrische Maschine (EM) und das oder jedes Schaltelement (S1, S2) geschaltet ist, dass dieselbe sowohl dann wirksam ist, wenn die elektrische Maschine (EM) zwischen dem Hauptgetriebe (HG) und der Nachschaltgruppe (GP) an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs gekoppelt ist, als auch dann, wenn die elektrische Maschine (EM) zwischen der Nachschaltgruppe (GP) und dem Achsantrieb (AB) an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs gekoppelt ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungsstufe (I1) über auf der Hauptwelle (W_H) und auf der oder jeder Vorgelegewelle (W_VG1, W_VG2) gelagerte Losräder (LR1, LR2, LR3) ausgeführt und derart zwischen die elektrische Maschine (EM) und das oder jedes Schaltelement (S1, S2) geschaltet ist, dass dieselbe sowohl dann wirksam ist, wenn die elektrische Maschine (EM) zwischen dem Hauptgetriebe (HG) und der Nachschaltgruppe (GP) an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs gekoppelt ist, als auch dann, wenn die elektrische Maschine (EM) zwischen der Nachschaltgruppe (GP) und dem Achsantrieb (AB) an den Kraftfluss bzw. Momentfluss des Antriebstrangs gekoppelt ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachschaltgruppe (GP) als eine Bereichsgruppe (GP1) ausgeführt ist.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachschaltgruppe (GP) als eine Splitgruppe (GP2) ausgeführt ist.
Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Ausführung einer Schaltung im Hauptgetriebe (HG) mit der elektrischen Maschine (EM) des Hybridantriebs eine Zugkraftunterbrechung am Achsantrieb (AB) kompensiert bzw. aufgefüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn dem Hauptgetriebe (HG) antriebstechnisch eine Vorschaltgruppe (GV) vorgeschaltet ist, bei Ausführung einer Schaltung in der Vorschaltgruppe (GV) mit der elektrischen Maschine (EM) des Hybridantriebs eine Zugkraftunterbrechung am Achsantrieb (AB) kompensiert bzw. aufgefüllt wird.
Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn in der Nachschaltgruppe (GP) eine Schaltung ausgeführt wird, vor Ausführung der Schaltung in der Nachschaltgruppe (GP) die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs an den Achsantrieb (AB) angekoppelt wird und während der Ausführung der Schaltung in der Nachschaltgruppe (GP) zur Kompensation oder Auffüllung der Zugkraftunterbrechung an den Achsantrieb (AB) angekoppelt bleibt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer als Bereichsgruppe (GP1) ausgebildeten Nachschaltgruppe (GP) außerhalb der Ausführung einer Schaltung insbesondere bei hohen Fahrtgeschwindigkeiten die elektrische Maschine (EM) des Hybridantriebs zwischen dem Hauptgetriebe (HG) und der Nachschaltgruppe (GP) an die Hauptwelle (W_H) gekoppelt und hierbei in der Nachschaltgruppe (GP) eine Direktfahrtstufe derselben genutzt wird, wobei unmittelbar vor Ausführung einer Schaltung in der Nachschaltgruppe (GP) die elektrische Maschine (EM) zwischen Nachschaltgruppe (GP) und Achsantrieb (AB) an die Getriebeausgangswelle (W_GA) gekoppelt und hierbei in der Nachschaltgruppe (GP) eine Rangefahrtstufe derselben genutzt wird.