DE102017115614A1 - Antriebseinheit für ein Fahrzeug, Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit sowie Steuervorrichtung und Fahrzeug - Google Patents

Antriebseinheit für ein Fahrzeug, Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit sowie Steuervorrichtung und Fahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (4) für ein Fahrzeug, umfassend eine Eingangswelle (8), eine Ausgangswelle (10) und eine Überholkupplung (22) zum Koppeln der Eingangswelle (8) mit der Ausgangswelle (10), wobei mithilfe der Überholkupplung (22) ein Drehmoment von der Eingangswelle (8) auf die Ausgangswelle (10) übertragbar ist. Erfindungsgemäß umfasst die Antriebseinheit (4) eine parallel zu der Überholkupplung (22) angeordnete fremdbetätigte Schaltkupplung (24) zum Koppeln der Eingangswelle (8) mit der Ausgangswelle (10). Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebseinheit (4), eine Steuervorrichtung (18), die dazu eingerichtet ist eine solche Antriebseinheit (4) zu steuern, sowie ein Fahrzeug (2) mit einer solchen Antriebseinheit (4).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug, welche eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Überholkupplung zum Koppeln der Eingangswelle mit der Ausgangswelle umfasst, wobei mithilfe der Überholkupplung ein Drehmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebseinheit sowie eine Steuervorrichtung und ein Fahrzeug.
  • Eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art ist aus der EP 1 698 505 B1 bekannt. Die Antriebseinheit aus der EP 1 698 505 B1 umfasst eine parallel zu ihrer Überholkupplung angeordnete Fliehkraftkupplung zum Koppeln der Eingangswelle mit der Ausgangswelle. Die Fliehkraftkupplung ist so ausgebildet, dass die Fliehkraftkupplung vollständig geöffnet ist, wenn die Drehzahl der Ausgangswelle eine vorgegebene Drehzahl überschreitet, und dadurch ein von einer Kraftmaschine an die Eingangswelle abgegebenes Drehmoment ausschließlich über die Überholkupplung auf die Ausgangswelle übertragen wird.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen sicheren Betrieb einer Antriebseinheit der eingangs genannten Art zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antriebseinheit nach Anspruch 1, durch ein Verfahren nach Anspruch 8, durch eine Steuervorrichtung nach Anspruch 9 und durch ein Fahrzeug nach Anspruch 10.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass es bei einer Antriebseinheit der eingangs genannten Art dazu kommen kann, dass die Drehzahl der Eingangswelle die Drehzahl der Ausgangswelle wiederholt unterschreitet und wieder überschreitet, falls ein von einer Kraftmaschine an die Eingangswelle abgegebenes Drehmoment - wie es zum Beispiel bei Kolbenmotoren typischerweise der Fall ist - um einen Drehmomentmittelwert schwankt. Unterschreitet und überschreitet die Drehzahl der Eingangswelle wiederholt die Drehzahl der Ausgangswelle, öffnet und schließt die Überholkupplung wiederholt. Hierbei kann die Überholkupplung beschädigt werden, insbesondere falls das Schließen der Überholkupplung schlagartig erfolgt. Im Falle einer Beschädigung der Überholkupplung kann ein sicherer Betrieb der Antriebseinheit nicht gewährleistet werden.
  • Bei der Antriebseinheit aus der EP 1 698 505 B1 kann es im geöffneten Zustand der Fliehkraftkupplung - also falls die Drehzahl der Ausgangswelle eine vorgegebene Drehzahl überschreitet - zu dem bereits erwähnten Öffnen und Schließen der Überholkupplung kommen, wenn das von der Kraftmaschine an die Eingangswelle abgegebene Drehmoment um einen Drehmomentmittelwert schwankt. Da hierbei die Überholkupplung beschädigt werden kann, kann ein sicherer Betrieb dieser Antriebseinheit nicht gewährleistet werden.
  • Die erfindungsgemäße Antriebseinheit für ein Fahrzeug umfasst eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle und eine Überholkupplung zum Koppeln der Eingangswelle mit der Ausgangswelle, wobei mithilfe der Überholkupplung ein Drehmoment von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle übertragbar ist. Außerdem umfasst die erfindungsgemäße Antriebseinheit eine parallel zu der Überholkupplung angeordnete fremdbetätigte Schaltkupplung zum Koppeln der Eingangswelle mit der Ausgangswelle.
  • Die Überholkupplung (auch Freilauf genannt) ermöglicht eine Übertragung eines Drehmoments von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle, jedoch nicht in umgekehrter Richtung. Im Gegensatz dazu ermöglicht die fremdbetätigte Schaltkupplung sowohl eine Übertragung eines Drehmoments von der Eingangswelle auf die Ausgangswelle als auch sowohl eine Übertragung eines Drehmoments von der Ausgangswelle auf die Eingangswelle.
  • Mithilfe der fremdbetätigten Schaltkupplung kann verhindert werden, dass die Drehzahl der Ausgangswelle die Drehzahl der Eingangswelle überschreitet, insbesondere in dem Fall, dass ein von einer Kraftmaschine an die Eingangswelle abgegebenes Drehmoment um einen Drehmomentmittelwert schwankt. Dadurch können ein Öffnen und Schließen der Überholkupplung, welche auf Schwankungen eines von einer Kraftmaschine an die Eingangswelle abgegebenen Drehmoments zurückzuführen sind, vermieden werden, wodurch eine geringere Defektanfälligkeit der Überholkupplung erreicht werden kann, oder anders formuliert, mit größerer Sicherheit die Funktionsfähigkeit der Überholkupplung sichergestellt werden kann. Insbesondere durch das Erreichen einer größeren Sicherheit in Bezug auf die Funktionsfähigkeit der Überholkupplung ermöglicht die fremdbetätigte Schaltkupplung einen sicheren Betrieb der Antriebseinheit.
  • Im Sinne der Erfindung ist unter einer fremdbetätigte Schaltkupplung eine Kupplung zu verstehen, bei welcher ein Schaltvorgang der Kupplung mittels eines externen Betätigungsmittels ausgelöst wird. Im Unterschied dazu wird bei einer selbstschaltenden Schaltkupplung ein Schaltvorgang durch die Schaltkupplung selbst ausgelöst.
  • Die Antriebseinheit kann ferner eine Kraftmaschine zum Antreiben der Eingangswelle aufweisen. Die Kraftmaschine kann beispielsweise eine Brennkraftmaschine sein. Besonders bevorzugt ist es, wenn die Kraftmaschine ein Dieselmotor ist. Alternativ kann die Kraftmaschine ein Ottomotor oder ein Gasmotor sein.
  • Des Weiteren kann die Antriebseinheit ein Getriebe aufweisen. Das Getriebe kann mittel- oder unmittelbar mit der Ausgangswelle verbunden sein. Die Eingangswelle ist vorzugsweise mittel- oder unmittelbar mit der Kraftmaschine verbunden.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Überholkupplung derart ausgelegt, dass ein von der Überholkupplung maximal übertragbares Drehmoment mindestens so groß ist wie das Nenndrehmoment der Kraftmaschine. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Ausgestaltungsfreiheit bei der Dimensionierung der fremdbetätigten Schaltkupplung aus. Durch eine solche Ausgestaltung der Überholkupplung wird insbesondere eine kleine Dimensionierung der fremdbetätigten Schaltkupplung ermöglicht. Denn bei solch einer Ausgestaltung der Überholkupplung muss die fremdbetätige Schaltkupplung nicht notwendigerweise ein Drehmoment übertragen können, dessen Betrag dem Nenndrehmoment der Kraftmaschine entspricht.
  • Die Überholkupplung kann insbesondere derart ausgelegt sein, dass das von der Überholkupplung maximal übertragbare Drehmoment mindestens so groß ist wie die Summe aus dem Nenndrehmoment der Kraftmaschine und einem vorbestimmten Sicherheitszuschlag. Der Sicherheitszuschlag kann so gewählt sein, dass die Überholkupplung zusätzlich zu dem Nenndrehmoment der Kraftmaschine auch ein mit dem Nenndrehmoment überlagertes Torsionsschwingungs-Drehmoment übertragen kann. Zum Beispiel kann der Sicherzuschlag zwischen 10 % und 30 % des Nenndrehmoments betragen.
  • In bevorzugter Weise ist die fremdbetätigte Schaltkupplung derart ausgelegt, dass ein von der fremdbetätigten Schaltkupplung maximal übertragbares Drehmoment kleiner ist als das Nenndrehmoment der Kraftmaschine. Dies ermöglicht eine platz- und gewichtsparende Ausführung der fremdbetätigten Schaltkupplung. Ferner kann, da der Leistungsbedarf einer fremdbetätigten Schaltkupplung mit dem durch die Schaltkupplung zu übertragenden Drehmoment steigt, im Falle einer solchen Auslegung der fremdbetätigten Schaltkupplung deren Leistungsaufnahme gering gehalten werden.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die fremdbetätigte Schaltkupplung derart ausgelegt ist, dass das von der fremdbetätigten Schaltkupplung maximal übertragbare Drehmoment zumindest so groß ist wie das Losbrechmoment der Kraftmaschine. Dies ermöglicht es, ein an die Ausgangswelle abgegebenes Drehmoment - beispielsweise ein von einem Anlasser an die Ausgangswelle abgegebenes Drehmoment - über die fremdbetätigte Schaltkupplung auf die Eingangswelle zu übertragen, um die Kraftmaschine zu starten.
  • Weiter ist es vorteilhaft, wenn die fremdbetätigte Schaltkupplung derart ausgelegt ist, dass das von der fremdbetätigten Schaltkupplung maximal übertragbare Drehmoment zumindest so groß ist wie das Schleppmoment der Kraftmaschine oder - falls ein oder mehrere Nebenverbraucher an die Kraftmaschine gekoppelt sind - zumindest so groß ist wie das Gesamt-Schleppmoment der Kraftmaschine und der Nebenverbraucher. Dies ermöglicht einen Schubbetrieb der Kraftmaschine und etwaiger Nebenverbraucher, bei dem die Kraftmaschine und etwaige Nebenverbraucher durch die rotierende Ausgangswelle in (Dreh-)Bewegung gehalten werden. Ein solcher Nebenverbraucher kann unter anderem eine Kühlwasserpumpe, eine Ölpumpe oder ein anderes an die Kraftmaschine gekoppeltes Aggregat sein.
  • Die fremdbetätigte Schaltkupplung kann zum Beispiel derart ausgelegt sein, dass das von der fremdbetätigten Schaltkupplung maximal übertragbare Drehmoment höchstens halb so groß ist wie das Nenndrehmoment der Kraftmaschine, vorzugsweise höchstens so groß ist wie ein Drittel des Nenndrehmoments der Kraftmaschine. Insbesondere im Falle einer Ausgestaltung der Kraftmaschine als Dieselmotor hat sich eine solche Auslegung der fremdbetätigten Schaltkupplung als ausreichend gezeigt, um bei einer Schwankung des von der Kraftmaschine an die Eingangswelle abgegebenen Drehmoments ein Öffnen und Schließen der Überholkupplung sicher zu vermeiden.
  • Vorzugsweise ist die fremdbetätigte Schaltkupplung eine kraftschlüssige Kupplung (auch Reibkupplung genannt). Dies ermöglicht auch bei unterschiedlichen Drehzahlen von Eingangs- und Ausgangswelle eine Ankopplung der Eingangswelle an die Ausgangswelle mittels der fremdbetätigten Schaltkupplung. Mit anderen Worten, auf eine Synchronisierung der Drehzahlen von Eingangs- und Ausgangswelle vor einer Ankopplung der Eingangswelle an die Ausgangswelle kann bei einer solchen Ausgestaltung der fremdbetätigten Schaltkupplung prinzipiell verzichtet werden.
  • Grundsätzlich kann die fremdbetätigte Schaltkupplung als mechanisch betätigte Schaltkupplung ausgebildet sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die fremdbetätigte Schaltkupplung als elektromagnetisch betätigte Schaltkupplung oder als druckmittelbetätigte Schaltkupplung ausgebildet.
  • Ferner kann die Antriebseinheit eine weitere Kraftmaschine aufweisen. In bevorzugter Weise ist die weitere Kraftmaschine dazu eingerichtet, die Ausgangswelle anzutreiben. Darüber hinaus ist die weitere Kraftmaschine vorzugsweise mittel- oder unmittelbar mit der Ausgangswelle verbunden.
  • Die erstgenannte Kraftmaschine und weitere Kraftmaschine können grundsätzlich dieselbe Energieform in mechanische Arbeit umwandeln. Alternativ kann die erstgenannte Kraftmaschine eine andere Energieform in mechanische Arbeit umwandeln als die weitere Kraftmaschine. Bei der Antriebseinheit kann es sich also insbesondere um einen Hybridantrieb handeln.
  • Vorzugsweise ist die weitere Kraftmaschine eine Elektromaschine. Besonders bevorzugt ist es, wenn die weitere Kraftmaschine eine Elektromaschine ist, welche sowohl als Generator als auch als Motor arbeiten kann. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die weitere Kraftmaschine als Anlasser für die erstgenannte Kraftmaschine dient.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Antriebseinheit sieht vor, dass die Antriebseinheit in einem Betriebsmodus betrieben wird, in welchem ein Drehmoment von der Eingangswelle über die Überholkupplung auf die Ausgangswelle übertragen wird, wobei die fremdbetätigte Schaltkupplung geschlossen gehalten wird.
  • Das Geschlossenhalten der fremdbetätigten Schaltkupplung ermöglicht es, dass im Falle einer Abnahme der Drehzahl der Eingangswelle auch die Drehzahl der Ausgangswelle abnimmt. Die Überholkupplung hingegen kann dies nicht leisten. Vielmehr ist die Überholkupplung eigens dafür vorgesehen, eine durch die Überholkupplung hergestellte Verbindung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle zu lösen, wenn die Drehzahl der Ausgangswelle die Drehzahl der Eingangswelle übersteigt. Insofern kann durch das Geschlossenhalten der fremdbetätigten Schaltkupplung vermieden werden, dass aufgrund einer Schwankung eines von einer Kraftmaschine an die Eingangswelle abgegebenen Drehmoments die Drehzahl der Ausgangswelle die Drehzahl der Eingangswelle (wiederkehrend) übersteigt, sodass ein (wiederkehrendes) Öffnen und Schließen der Überholkupplung vermieden werden können.
  • Im Sinne der Erfindung ist ein geschlossener Zustand der fremdbetätigten Schaltkupplung ein Zustand, bei dem die Eingangswelle über die fremdbetätigte Schaltkupplung an die Ausgangswelle gekoppelt ist, also ein Drehmoment über die fremdbetätigte Schaltkupplung von einer der beiden Wellen auf die jeweils andere Welle übertragen werden kann. Entsprechend ist ein geöffneter Zustand der fremdbetätigten Schaltkupplung ein Zustand, bei dem die fremdbetätigte Schaltkupplung keine Kopplung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle bewirkt, also kein Drehmoment über die fremdbetätigte Schaltkupplung von einer der beiden Wellen auf die jeweils andere der beiden Wellen übertragen werden kann.
  • Bei dem Verfahren wird die Ausgangswelle vorzugsweise mithilfe der erstgenannten Kraftmaschine über die Eingangswelle angetrieben. Optional kann die Ausgangswelle zusätzlich mittels der weiteren Kraftmaschine angetrieben werden.
  • Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ist dazu eingerichtet, eine erfindungsgemäße Antriebseinheit derart zu steuern, dass die Antriebseinheit in einem Betriebsmodus betrieben wird, in welchem ein Drehmoment von der Eingangswelle über die Überholkupplung auf die Ausgangswelle übertragen wird, wobei die fremdbetätigte Schaltkupplung geschlossen gehalten wird.
  • Mithilfe der Steuervorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden. Die Steuervorrichtung kann insbesondere ein Bestandteil der Antriebseinheit sein.
  • Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, einen Schaltzustand der fremdbetätigten Schaltkupplung zu steuern. Ferner kann die Steuervorrichtung dazu eingerichtet sein, die erstgenannte Kraftmaschine und/oder die weitere Kraftmaschine der Antriebseinheit zu steuern.
  • Wie eingangs erwähnt, betrifft die Erfindung ein Fahrzeug. Das erfindungsgemäße Fahrzeug umfasst mindestens eine erfindungsgemäße Antriebseinheit.
  • Bei dem Fahrzeug kann es sich beispielsweise um ein landwirtschaftliches Fahrzeug, ein militärisches Fahrzeug, ein Baufahrzeug, ein Schienenfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug handeln.
  • Die bisher gegebene Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen abhängigen Ansprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, dem erfindungsgemäßen Verfahren, der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und dem erfindungsgemäßen Fahrzeug kombinierbar. Ferner können Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gesehen werden.
  • Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Ansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das jeweilige Zahlwort eingeschränkt sein.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Erfindung, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Das Ausführungsbeispiel dient der Erläuterung der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale des Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.
  • Werden in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese im Wesentlichen gleiche oder einander entsprechende Elemente.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs, welches eine Antriebseinheit mit einer Kupplungseinheit umfasst;
    • 2 eine Schnittdarstellung der Kupplungseinheit.
  • 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug 2, genauer gesagt ein Schienenfahrzeug, mit einer Antriebseinheit 4 zum Antreiben eines oder mehrerer Radsätze 6 des Fahrzeugs 2.
  • Die Antriebseinheit 4 umfasst eine Eingangswelle 8 sowie eine Ausgangswelle 10. Ferner umfasst die Antriebseinheit 4 eine mit der Eingangswelle 8 verbundene, als Dieselmotor ausgebildete Brennkraftmaschine 12 zum Antreiben der Eingangswelle 8 sowie eine mit der Ausgangswelle 10 verbundene Elektromaschine 14 zum Antreiben der Ausgangswelle 10, wobei die Elektromaschine 14 sowohl als Motor als auch als Generator arbeiten kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Antriebseinheit 4 als paralleler Hybridantrieb ausgeführt.
  • Des Weiteren umfasst die Antriebseinheit 4 eine Kupplungseinheit 16 zum Koppeln der beiden Wellen 8, 10, welche im Zusammenhang mit der nachfolgenden Figur näher beschrieben wird, sowie eine Steuervorrichtung 18 zum Steuern der Brennkraftmaschine 12 und der Elektromaschine 14.
  • Die Antriebseinheit 4 kann in einem rein elektrischen Antriebsmodus betrieben werden, bei dem die Ausgangswelle 10 mittels der Elektromaschine 14 und nicht mittels der Brennkraftmaschine 12 angetrieben wird. Ferner kann die Antriebseinheit 4 in einem rein verbrennungsmotorischen Antriebsmodus betrieben werden, bei welchem die Ausgangswelle 10 mittels der Brennkraftmaschine 12 und nicht mittels der Elektromaschine 14 angetrieben wird. Darüber hinaus kann die Antriebseinheit 4 in einem kombinierten Antriebsmodus betrieben werden, bei dem die Ausgangswelle 10 mithilfe beider Maschinen 12, 14 angetrieben wird.
  • 2 zeigt die Kupplungseinheit 16 des Fahrzeugs 2 aus 1 in einer Schnittdarstellung.
  • Die Kupplungseinheit 16 umfasst ein Gehäuse 20. Des Weiteren umfasst die Kupplungseinheit 16 eine im Gehäuse 20 angeordnete Überholkupplung 22 zum Koppeln der Eingangswelle 8 mit der Ausgangswelle 10. Die Überholkupplung 22 kann ein Drehmoment von der Eingangswelle 8 auf die Ausgangswelle 10 übertragen, jedoch kein Drehmoment in umgekehrter Richtung übertragen.
  • Außerdem umfasst die Kupplungseinheit 16 eine im Gehäuse 20 angeordnete fremdbetätigte Schaltkupplung 24 zum Koppeln der Eingangswelle 8 mit der Ausgangswelle 10. Die fremdbetätigte Schaltkupplung 24 ist parallel zur Überholkupplung 22 angeordnet und kann sowohl ein Drehmoment von der Eingangswelle 8 auf die Ausgangswelle 10 als auch ein Drehmoment von der Ausgangswelle 8 auf die Eingangswelle 10 übertragen. Bei der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 handelt es sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Reibkupplung, welche elektromagnetisch oder mithilfe eines Druckmittels betätigt werden kann. Der Schaltzustand der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 wird von der zuvor erwähnten Steuervorrichtung 18 gesteuert.
  • Die Überholkupplung 22 ist derart ausgelegt, dass ein von der Überholkupplung 22 maximal übertragbares Drehmoment mindestens so groß ist wie die Summe aus dem Nenndrehmoment der Brennkraftmaschine 12 und einem vorbestimmten Sicherheitszuschlag zur Übertragung eines überlagerten Torsionsschwingungs-Drehmoments. Die fremdbetätigte Schaltkupplung 24 hingegen ist derart ausgelegt, dass ein von der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 maximal übertragbares Drehmoment höchstens ein Drittel des Nenndrehmoments der Brennkraftmaschine 12 beträgt. Dadurch wird - im Vergleich mit einer fremdbetätigten Schaltkupplung, die ein Drehmoment übertragen kann, welches zumindest so groß ist wie das Nenndrehmoment der Brennkraftmaschine 12 - eine kompaktere und leichtere Ausgestaltung der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 sowie eine Verringerung ihrer Leistungsaufnahme ermöglicht.
  • Die Antriebseinheit 4 mit ihrer Kombination aus der Überholkupplung 22 und der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 bietet - bedingt durch die mögliche kompaktere und leichtere Ausgestaltung der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 - Bauraumvorteile gegenüber einer Antriebseinheit, welche eine fremdbetätigten Schaltkupplung aufweist, die ein Drehmoment übertragen kann, welches zumindest so groß ist wie das Nenndrehmoment der Brennkraftmaschine 12, jedoch keine Überholkupplung aufweist.
  • Des Weiteren umfasst die Kupplungseinheit 16 eine im Gehäuse 20 angeordnete drehelastische Dämpfungskupplung 26 zur Verringerung von Torsionsschwingungen.
  • Wird die Antriebseinheit 4 im rein elektrischen Antriebsmodus betrieben, ist die fremdbetätigte Schaltkupplung 24 geöffnet. Da die Überholkupplung 22 kein Drehmoment von der Ausgangswelle 10 auf die Eingangswelle 8 übertragen kann, besteht im geöffneten Zustand der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 keine Kopplung zwischen der Eingangswelle 8 und der Ausgangswelle 10, sodass im rein elektrischen Antriebsmodus der Antriebseinheit 4 die Brennkraftmaschine 12 von der Ausgangswelle 10 entkoppelt ist.
  • Wird die Antriebseinheit 4 in einem Betriebsmodus betrieben, in welchem ein Drehmoment von der Eingangswelle 8 über die Überholkupplung 22 auf die Ausgangswelle 10 übertragen wird (also zum Beispiel im rein verbrennungsmotorischen Antriebsmodus oder im kombinierten Antriebsmodus), wird die fremdbetätigte Schaltkupplung 24 geschlossen gehalten. Durch das Geschlossenhalten der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 wird vermieden, dass die Überholkupplung 22 aufgrund einer Schwankung des von der Brennkraftmaschine 12 an die Eingangswelle 8 abgegebenen Drehmoments um einen Drehmomentmittelwert wiederholt öffnet und schließt. Dadurch wird die Defektanfälligkeit der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 verringert.
  • Wie zuvor erwähnt, ermöglicht die fremdbetätigte Schaltkupplung 24 in ihrem geschlossenen Zustand eine Übertragung eines Drehmoments von der Ausgangswelle 10 auf die Eingangswelle 8. So kann zum Beispiel die Elektromaschine 14 ein Drehmoment an die Ausgangswelle 10 abgeben, welches im geschlossenen Zustand der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 über die fremdbetätigte Schaltkupplung 24 von der Ausgangswelle 10 auf die Eingangswelle 8 übertragen wird, um die Brennkraftmaschine 12 aus dem Stillstand heraus zu starten.
  • Außerdem ermöglicht die fremdbetätigte Schaltkupplung 24 in ihrem geschlossenen Zustand einen Schubbetrieb der Brennkraftmaschine 12 und daran angeschlossener Nebenverbraucher, bei dem die Brennkraftmaschine 12 und die Nebenverbraucher durch die rotierende Ausgangswelle 10 in (Dreh-)Bewegung gehalten werden. Im Schubbetrieb übernimmt die fremdbetätigte Schaltkupplung 24 die Übertragung des Drehmoments von der Ausgangswelle 10 auf die Eingangswelle 8 und sorgt dafür, dass die Eingangswelle 8 und die Brennkraftmaschine 12 an die Ausgangswelle 10 angekoppelt bleiben.
  • Durch Geschlossenhalten der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 wird vermieden, dass die Drehzahl der Eingangswelle 8 von der Drehzahl der Ausgangswelle 10 abweicht, sofern das von einer der beiden Wellen 8, 10 zu der jeweils anderen der beiden Wellen 8, 10 zu übertragende Drehmoment nicht so groß ist, dass in der fremdbetätigten Schaltkupplung 24 Schlupf auftritt.
  • Grundsätzlich kann das Fahrzeug 2 mehrere solche Antriebseinheiten 4 aufweisen. In 1 ist einer besseren Übersichtlichkeit halber nur eine einzige Antriebseinheit 4 exemplarisch abgebildet.
  • Die Erfindung wurde anhand des dargestellten Ausführungsbeispiels detailliert beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf oder durch das offenbarte Beispiel beschränkt. Andere Varianten können vom Fachmann aus diesem Ausführungsbeispiel abgeleitet werden, ohne von den der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken abzuweichen.
  • 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
    • EP 1698505 B1 [0002, 0007]

Claims (10)

  1. Antriebseinheit (4) für ein Fahrzeug (2), umfassend eine Eingangswelle (8), eine Ausgangswelle (10) und eine Überholkupplung (22) zum Koppeln der Eingangswelle (8) mit der Ausgangswelle (10), wobei mithilfe der Überholkupplung (22) ein Drehmoment von der Eingangswelle (8) auf die Ausgangswelle (10) übertragbar ist, gekennzeichnet durch eine parallel zu der Überholkupplung (22) angeordnete fremdbetätigte Schaltkupplung (24) zum Koppeln der Eingangswelle (8) mit der Ausgangswelle (10).
  2. Antriebseinheit (4) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kraftmaschine (12) zum Antreiben der Eingangswelle (8), wobei die Kraftmaschine (12) vorzugsweise eine Brennkraftmaschine, insbesondere ein Dieselmotor, ist.
  3. Antriebseinheit (4) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überholkupplung (22) derart ausgelegt ist, dass ein von der Überholkupplung (22) maximal übertragbares Drehmoment mindestens so groß ist wie das Nenndrehmoment der Kraftmaschine (12), und die fremdbetätigte Schaltkupplung (24) derart ausgelegt ist, dass ein von der fremdbetätigten Schaltkupplung (24) maximal übertragbares Drehmoment kleiner ist als das Nenndrehmoment der Kraftmaschine (12), insbesondere höchstens halb so groß ist wie das Nenndrehmoment der Kraftmaschine (12).
  4. Antriebseinheit (4) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fremdbetätigte Schaltkupplung (24) eine kraftschlüssige Kupplung ist.
  5. Antriebseinheit (4) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fremdbetätigte Schaltkupplung (24) als elektromagnetisch betätigte Schaltkupplung ausgebildet ist.
  6. Antriebseinheit (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die fremdbetätigte Schaltkupplung (24) als druckmittelbetätigte Schaltkupplung ausgebildet ist.
  7. Antriebseinheit (4) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Elektromaschine (14) zum Antreiben der Ausgangswelle (10).
  8. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinheit (4) nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Antriebseinheit (4) in einem Betriebsmodus betrieben wird, in welchem ein Drehmoment von der Eingangswelle (8) über die Überholkupplung (22) auf die Ausgangswelle (10) übertragen wird, wobei die fremdbetätigte Schaltkupplung (24) geschlossen gehalten wird.
  9. Steuervorrichtung (18), die dazu eingerichtet ist, eine Antriebseinheit (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 derart zu steuern, dass die Antriebseinheit (4) in einem Betriebsmodus betrieben wird, in welchem ein Drehmoment von der Eingangswelle (8) über die Überholkupplung (22) auf die Ausgangswelle (10) übertragen wird, wobei die fremdbetätigte Schaltkupplung (24) geschlossen gehalten wird.
  10. Fahrzeug (2) mit mindestens einer Antriebseinheit (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19503501A1 (de) * 1995-02-03 1996-08-14 Fichtel & Sachs Ag Parallelhybridantrieb für ein Kraftfahrzeug
EP1698505B1 (de) 2005-03-02 2010-05-05 Mtu Friedrichshafen Gmbh Antriebseinheit für ein Hybridfahrzeug

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