DE102010062381A1 - Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

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Abstract

Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem zumindest einen Verbrennungsmotor (1) aufweisenden Antriebsaggregat, mit einem zwischen den Verbrennungsmotor (1) und einen Abtrieb (2) geschalteten Getriebe (3), und mit einer zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (3) geschalteten Anfahrkupplung (4), mit einem parallel zur Anfahrkupplung (4) schaltbaren Umgehungsgetriebe (5) mit mindestens einer Übersetzungsstufe (6) und mit einer Zusatzkupplung (7), wobei zur Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors (1) im Schubbetrieb des Antriebsstrangs die Zusatzkupplung (7) geschlossen und die Anfahrkupplung (4) zumindest teilweise geöffnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang und ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs.
  • Ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs umfasst neben einem Antriebsaggregat ein Getriebe, wobei das Getriebe zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb geschaltet ist. Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebstrangs, dessen Antriebsaggregat zumindest einen Verbrennungsmotor und gegebenenfalls zusätzlich eine elektrische Maschine umfasst. Ein Antriebsaggregat, das zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor auch eine elektrische Maschine umfasst, wird auch als Hybridantrieb bezeichnet.
  • Aus der Praxis ist es bereits bekannt, einen Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor im Schubbetrieb des Antriebsstrangs mit einer sogenannten Schubabschaltung zu betreiben, wobei in der Schubabschaltung in den Verbrennungsmotor bei geschlossenem Antriebsstrang kein Kraftstoff eingespritzt wird.
  • In einer solchen Schubabschaltung läuft der Verbrennungsmotor abhängig von einem im Getriebe eingelegten Gang mit, wobei insbesondere bedingt durch innere Reibung im Verbrennungsmotor Schleppverluste entstehen. Je höher die Drehzahl des im Schubbetrieb mitlaufenden Verbrennungsmotors ist, desto höher sind die Schleppverluste desselben.
  • Es ist daher von Vorteil, wenn im Schubbetrieb eines Antriebsstrangs die Drehzahl des Verbrennungsmotors gering gehalten werden kann, um Schleppverluste des Verbrennungsmotors zu reduzieren.
  • Aus der DE 10 2007 004 412 A1 ist es bereits bekannt, dass ein Getriebe zusätzlich zu den für den Fahrbetrieb vorgesehenen Übersetzungen zusätzliche Übersetzungen für den Schubbetrieb mit Schubabschaltung bereithält, wobei diese zusätzlichen Übersetzungen niedrigere Übersetzungsverhältnisse als die Übersetzungen für den Fahrbetrieb ermöglichen, um so das am Abtrieb wirksame Schleppmoment des Verbrennungsmotors zu verringern. Das Vorsehen zusätzlicher Übersetzungen für den Schubbetrieb im Getriebe des Antriebsstrangs ermöglicht zwar die Reduzierung von Schleppverlusten im Schubbetrieb des Antriebsstrangs, eine derartige Lösung erfordert jedoch konstruktive Änderungen am Getriebe. Es besteht Bedarf an einem Antriebsstrang und einem Verfahren zum Betreiben desselben, mithilfe dessen Schleppverluste auch ohne konstruktive Änderung des Getriebes reduziert werden können.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuartigen Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs bereitzustellen, mit welchen im Schubbetrieb des Antriebsstrangs Schleppverluste des Verbrennungsmotors reduziert werden können.
  • Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch einen Antriebsstrang gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs gemäß Anspruch 5 gelöst.
  • Hiernach umfasst der Antriebsstrang ein parallel zur Anfahrkupplung schaltbares Umgehungsgetriebe mit mindestens einer Übersetzungsstufe und eine Zusatzkupplung, wobei zur Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb des Antriebsstrangs die Zusatzkupplung geschlossen und die Anfahrkupplung zumindest teilweise geöffnet ist bzw. wird.
  • Diese Aufgabe wird nach einem zweiten Aspekt der Erfindung durch einen Antriebsstrang gemäß Anspruch 9 und ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs gemäß Anspruch 10 gelöst.
  • Hiernach umfasst der Antriebsstrang ein schaltbares Achsgetriebe, welches zwischen das Getriebe und den Abtrieb geschaltet ist, wobei zur Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb des Antriebsstrangs im Achsgetriebe eine Schaltung ausführbar ist bzw. ausgeführt wird.
  • Mit beiden erfindungsgemäßen Aspekten der Erfindung ist es möglich, im Schubbetrieb des Antriebsstrangs die Drehzahl des Verbrennungsmotors und damit Schleppverluste desselben zu reduzieren, und zwar ohne eine konstruktive Änderung des Getriebes.
  • 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 eine schematisierte Darstellung eines Antriebsstrangs nach einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt;
  • 2 eine schematisierte Darstellung eines Antriebsstrangs nach einem ersten erfindungsgemäßen Aspekt; und
  • 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mithilfe deren im Schubbetrieb des Antriebsstrangs Schleppverluste eines Verbrennungsmotors des Antriebsstrangs reduziert werden können. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 1 bis 3 im Detail beschrieben.
  • 1 zeigt ein Antriebsstrangschema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs nach einem ersten Aspekt der Erfindung, wobei gemäß 1 der dort gezeigte Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor 1 umfasst, und wobei zwischen den Verbrennungsmotor 1 und einem Abtrieb 2 ein Getriebe 3 geschaltet ist. Bei dem Getriebe 3 handelt es sich vorzugsweise um ein automatisches bzw. automatisiertes Schaltgetriebe.
  • Zwischen den Verbrennungsmotor 1 und das Getriebe 3 ist eine Anfahrkupplung 4 geschaltet, wobei die Anfahrkupplung 4 als reibschlüssige Kupplung ausgebildet ist. Dann, wenn die Kupplung 4 vollständig geöffnet ist, kann dieselbe kein Moment übertragen, wobei dann der Antriebsstrang geöffnet und der Verbrennungsmotor 1 vom Abtrieb 2 abgekoppelt ist. Dann hingegen, wenn die Kupplung 4 vollständig geschlossen ist, ist der Verbrennungsmotor 1 an den Abtrieb 2 angekoppelt und der Antriebsstrang geschlossen. Ferner kann die als reibschlüssige Kupplung ausgeführte Anfahrkupplung 4 schlupfend betrieben werden, wobei dann an der Kupplung 4 Reibleistung entsteht.
  • Der in 1 gezeigte, erfindungsgemäße Antriebsstrang umfasst zusätzlich zum Verbrennungsmotor 1, zum Getriebe 3 und zur Anfahrkupplung 4 ein parallel zur Anfahrkupplung 4 schaltbares Umgehungsgetriebe 5 mit mindestens einer Übersetzungsstufe 6 sowie eine Zusatzkupplung 7, wobei dann, wenn die Zusatzkupplung 7 geschlossen ist, über das Umgehungsgetriebe 5 die Anfahrkupplung 4 umgangen werden kann, wohingegen dann, wenn die Zusatzkupplung 7 geöffnet ist, die Anfahrkupplung 4 nicht umgangen werden kann.
  • Um nun im Schubbetrieb des Antriebsstrangs die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 abzusenken, ist im Schubbetrieb des Antriebsstrangs die Zusatzkupplung 7 geschlossen, wohingegen die Anfahrkupplung 4 zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, geöffnet ist.
  • Bei der Zusatzkupplung 7 handelt es sich im Unterschied zur Anfahrkupplung 4 vorzugsweise um eine formschlüssige Kupplung, die entweder geöffnet oder geschlossen ist und demnach nicht schlupfend betrieben werden kann.
  • Im Schubbetrieb, in welchem der Verbrennungsmotor 1 in einer Schubabschaltung betrieben wird, ist die formschlüssige Zusatzkupplung 7 geschlossen und die reibschlüssige Anfahrkupplung 4 vorzugsweise zumindest so weit geöffnet, dass dieselbe kein Moment überträgt.
  • Bei dem Umgehungsgetriebe 5 handelt es sich vorzugsweise um ein Planetengetriebe oder Stirnradgetriebe mit mindestens einer Übersetzungsstufe 6, wobei die oder jede Übersetzungsstufe 6 des Umgehungsgetriebes 5 so gewählt ist, dass im Schubbetrieb die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 reduziert wird und demnach langsamer bzw. kleiner ist als eine Drehzahl einer Eingangswelle 8 des Getriebes 3.
  • Obwohl im Schubbetrieb des Antriebsstrangs der 1 die reibschlüssige Anfahrkupplung 4 vorzugsweise zumindest soweit geöffnet ist, dass dieselbe kein Moment mehr überträgt, kann gegebenenfalls die Anfahrkupplung 4 im Schubbetrieb bei geschlossener Zusatzkupplung 7 auch schlupfend betrieben werden. Ebenfalls ist es möglich, bei geöffneter Zusatzkupplung 7 die Anfahrkupplung 4 schlupfend zu betreiben, um die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 im Schubbetrieb zu reduzieren.
  • Wie bereits ausgeführt, handelt es sich bei der Zusatzkupplung 7, die im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen die reibschlüssige Anfahrkupplung 4 und das Getriebe 3 geschaltet ist, um eine formschlüssige Kupplung, vorzugsweise um eine formschlüssige Klauenkupplung.
  • Um die Zusatzkupplung 7 zu schließen, kann mithilfe der schlupfend betriebenen Anfahrkupplung 4 eine Drehzahlsynchronisierung für die formschlüssige Zusatzkupplung 7 durchgeführt werden.
  • Um die formschlüssige Zusatzkupplung 7 zu öffnen, kann über eine schlupfend betriebene Anfahrkupplung 4 eine Momententlastung für die Zusatzkupplung 7 durchgeführt werden.
  • Zum Öffnen und Schließen der Zusatzkupplung 7 wird demnach die Anfahrkupplung 4 schlupfend betrieben.
  • Eine weitere Alternative der Erfindung zeigt 2, wobei in 2 ein Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor 1 und einem zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und einen Abtrieb 2 geschalteten Getriebe 3 sowie einer Anfahrkupplung 4 gezeigt ist, die zwischen den Verbrennungsmotor 1 und das Getriebe 3 geschaltet ist.
  • Zusätzlich umfasst der Antriebsstrang der 2 ein Achsgetriebe 9, welches zwischen das Getriebe 3 und den Abtrieb 2 geschaltet ist, wobei es sich beim Achsgetriebe 9 um ein schaltbares Achsgetriebe 9 handelt, in welchem zur Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors 1 im Schubbetrieb des Antriebsstrangs eine Schaltung in einem Gang ausführbar ist, in welchem eine Drehzahl einer Getriebeeingangswelle 10 des Getriebes 3 reduziert werden kann, um so letztendlich auch die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 im Schubbetrieb bei einer Schubabschaltung zu reduzieren.
  • Mit beiden Aspekten der Erfindung ist es möglich, im Schubbetrieb des Antriebsstrangs, also dann, wenn der Verbrennungsmotor 1 in einer Schubabschaltung ohne Kraftstoffzufuhr betrieben wird, die Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 zu reduzieren, um so Schleppverluste des Verbrennungsmotors 1 zu verringern.
  • So zeigt 3 ein Diagramm, in welchem über der Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors 1 ein Schleppmoment Ms desselben aufgetragen ist. 3 kann entnommen werden, dass mit zunehmender Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors 1 das Schleppmoment Ms desselben steigt, wobei mit der Erfindung im Schubbetrieb in 1 durch Schließen der Zusatzkupplung 7 und Öffnen der Anfahrkupplung 4 und in 2 durch eine Schaltung im Achsgetriebe 3 der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 3 vom Betriebspunkt A auf den Betriebspunkt B unter Absenkung der Drehzahl von der Drehzahl nA auf die Drehzahl nB und damit unter Verringerung des Schleppmoments vom Moment MA auf das Moment MB realisiert werden kann. In 3 kann demnach das Schleppmoment MS um den Betrag ΔMS reduziert werden.
  • Mit der Erfindung ist es möglich, zum Beispiel bei einer Bergabfahrt im Schubbetrieb den zurückgelegten Weg des Antriebsstrangs, in welchem dem Verbrennungsmotor 1 kein Kraftstoff zugeführt werden muss, zu verlängern, da durch die Reduzierung des Schleppmoments bzw. der Schleppverluste des Verbrennungsmotors 1 eine Leistungsanforderung desselben heraus gezögert werden kann. Ferner ist es durch die Erfindung möglich, eine Rollfunktion für den Antriebsstrang länger zu nutzen. Dann, wenn das Antriebsaggregat des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs ein Hybridantrieb ist und zusätzlich zum Verbrennungsmotor 1 mindestens eine elektrische Maschine 2 umfasst, kann bei einer Bergabfahrt im Schubbetrieb mehr Bremsenenergie rekuperiert und demnach mehr elektrische Energie gewonnen werden, da weniger Schleppverluste im Verbrennungsmotor 1 auftreten und demnach weniger Energie zur Überwindung der Schleppmomente des Verbrennungsmotors 1 aufgebracht werden muss. Somit kann dann ein elektrischer Energiespeicher stärker geladen und diese Energie für den motorischen Betrieb zur Verfügung gestellt werden. Dies resultiert letztendlich in einer Verringerung des benötigten Kraftstoffs.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Abtrieb
    3
    Getriebe
    4
    Anfahrkupplung
    5
    Umgehungsgetriebe
    6
    Übersetzungsstufe
    7
    Zusatzkupplung
    8
    Eingangswelle
    9
    Achsgetriebe
    10
    Ausgangswelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007004412 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem zumindest einen Verbrennungsmotor (1) aufweisenden Antriebsaggregat, mit einem zwischen den Verbrennungsmotor (1) und einen Abtrieb (2) geschalteten Getriebe (3), und mit einer zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (3) geschalteten Anfahrkupplung (4), gekennzeichnet durch ein parallel zur Anfahrkupplung (4) schaltbares Umgehungsgetriebe (5) mit mindestens einer Übersetzungsstufe (6) und durch eine Zusatzkupplung (7), wobei zur Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors (1) im Schubbetrieb des Antriebsstrangs die Zusatzkupplung (7) geschlossen und die Anfahrkupplung (4) zumindest teilweise geöffnet ist.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors (1) die als formschlüssige Kupplung ausgebildete Zusatzkupplung (7) geschlossen und die als reibschlüssige Kupplung ausgebildete Anfahrkupplung (4) zumindest soweit geöffnet ist, dass dieselbe schlupft.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors (1) die Anfahrkupplung (4) soweit geöffnet ist, dass dieselbe kein Moment überträgt.
  4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umgehungsgetriebe (5) als Planetengetriebe oder Stirnradgetriebe ausgebildet ist.
  5. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors im Schubbetrieb des Antriebsstrangs die Zusatzkupplung geschlossen und die Anfahrkupplung zumindest teilweise geöffnet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schließen der Zusatzkupplung über eine vorzugsweise schlupfend betriebene Anfahrkupplung eine Drehzahlsynchronisierung der Zusatzkupplung durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Öffnen der Zusatzkupplung über eine vorzugsweise schlupfend betriebene Anfahrkupplung eine Momententlastung der Zusatzkupplung durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Umgehungsgetriebe eine Übersetzungsstufe gewählt wird, durch die der Verbrennungsmotor langsamer als eine Getriebeeingangswelle des Getriebes dreht.
  9. Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einem zumindest einen Verbrennungsmotor (1) aufweisenden Antriebsaggregat, mit einem zwischen den Verbrennungsmotor (1) und einen Abtrieb (2) geschalteten Getriebe (3), und mit einer zwischen den Verbrennungsmotor (1) und das Getriebe (3) geschalteten Anfahrkupplung (4), gekennzeichnet durch ein schaltbares Achsgetriebe (9), welches zwischen das Getriebe (3) und den Abtrieb (2) geschaltet ist, wobei zur Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors (1) im Schubbetrieb des Antriebsstrangs im Achsgetriebe (9) eine Schaltung ausführbar ist.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehzahlabsenkung des Verbrennungsmotors (1) im Schubbetrieb des Antriebsstrangs im Achsgetriebe (9) eine Schaltung in einen Gang ausgeführt wird, der die Getriebeausgangsdrehzahl des Getriebes (3) reduziert.
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