WO2018113831A1 - Antriebsstrang und kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2018113831A1
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drive train
planetary gear
coupled
gear unit
torque capacity
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PCT/DE2017/101052
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Yang Zhou
Martin Vornehm
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/19—Improvement of gear change, e.g. by synchronisation or smoothing gear shift
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4816—Electric machine connected or connectable to gearbox internal shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2300/00—Purposes or special features of road vehicle drive control systems
    • B60Y2300/42—Control of clutches
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H2003/445—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion without permanent connection between the input and the set of orbital gears
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0052—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising six forward speeds
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/201—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with three sets of orbital gears
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2046—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with six engaging means
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2066—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes using one freewheel mechanism
    • 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
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2079—Transmissions using gears with orbital motion using freewheel type mechanisms, e.g. freewheel clutches
    • F16H2200/2082—Transmissions using gears with orbital motion using freewheel type mechanisms, e.g. freewheel clutches one freewheel mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a drive train for a vehicle, in particular for a passenger car, as well as the vehicle itself.
  • Combustion engine can be combined.
  • Electric motor operation can combine with an internal combustion engine operation, usually consist of an electric motor, a clutch, the
  • the electric motor enables electric driving, power increase for internal combustion engine operation and recuperation.
  • the separating clutch and its actuating system ensure the coupling or uncoupling of the internal combustion engine.
  • a vehicle with a hybrid module such as a P2 hybrid module, provides more driving conditions than a conventional vehicle
  • DE 10 2009 038 344 A1 discloses a drive train module for a motor vehicle, which comprises a hybrid module, in which a partial clutch is arranged within the space occupied by the electric machine of the hybrid module.
  • DE 10 2015 007 439 B3 teaches a hybrid powertrain with multi-speed automatic transmission, which is based on a 9-speed automatic transmission. In this hybrid powertrain, the electric machine is coupled to a carrier shaft of the first planetary gear.
  • gears 1 -6 gears 1 -6
  • the individual devices are to be designed for different torque capacity relative to the torque applied to the transmission input:
  • the design relevant gear is the gear of the transmission, which is the highest
  • P2 hybrid modules in which the electric machine is functionally and geometrically located at the transmission input.
  • a separating clutch a so-called K0, between the internal combustion engine and the electric machine is often used here.
  • the design of this separating clutch is varied: from positive claw clutch over freewheel, synchronized clutch to dry or running in the oil friction clutches.
  • the structural integration of this coupling is known, for example, within the electric motor, axially adjacent to a coupling to the transmission input or in
  • the electrical machine is indeed connected to the transmission input, but firmly connected, for example via a belt drive (parallel to the axis) or a toothed chain (paraxial) or a spur gear (paraxial) or own planetary gear (coaxial).
  • the invention is therefore based on the object, a drive train for a
  • the invention relates to a drive train for a vehicle, in particular for a passenger car, with a drive shaft, an output shaft and a first
  • Planetenradgetnebeech a second planetary gear unit and a third Planetenradgetriebetician, each with a sun gear, a carrier wheel and a ring gear.
  • the carrier wheel of the first planetary gear unit is connected to the sun gear of the second planetary gear unit, the ring gear of the first
  • the drive train has a first coupling device and a second coupling device, wherein the coupling devices are connected with their input sides to the drive shaft, and the
  • Output side of the second coupling means is rotationally fixed coupled to the carrier wheel of the second planetary gear unit or coupled.
  • the drive train has a first brake device, a second brake device and a third brake device, wherein the first brake device rotatably coupled or coupled rotatably fixed to the sun gear of the first planetary gear unit, the second brake rotatory fixed to the carrier wheel of the first
  • the drive train further comprises an electric machine, in particular an electric motor whose output, preferably in the form of a rotor, with the sun gear of the first planetary gear unit and with the first
  • Braking device rotatorily fixed coupled or can be coupled.
  • the rotation of the wheel connected thereto is at least brakable, preferably blockable, with respect to a frame or housing.
  • the carrier wheel of the second planetary gear unit is rotationally fixed coupled or coupled to the ring gear of the third planetary gear unit.
  • the electric machine is positioned such that the output of the electric machine is connected to the torque path between the output of the third clutch device and the first brake device such that the rotational movement of the electric machine to the sun gear of the first planetary gear unit and via coupling devices can be transmitted to the other two planetary gear units.
  • the named rotationally fixed coupling or couplability is to be understood as meaning that the respective first unit referred to the coupling is mechanically connected to the second unit mentioned with regard to the coupling without the interposition of a further aggregate mentioned here. If necessary, this compound can be directly replaced by a suitable
  • the electric machine is logically connected behind an existing clutch, and thus is not located at the transmission input.
  • the embodiment according to the invention dispenses with an extra separating clutch.
  • Coupling device which is also connected with its input side to the drive shaft, wherein the output side of the third coupling means rotatably coupled or coupled to the sun gear of the first planetary gear unit, the first braking means rotatably coupled or coupled to the output side of the third coupling means, and the output of the Electric motor coupled to the output side of the third coupling device or can be coupled.
  • the drive train according to the invention is not limited to the use of the third coupling device, but can also without the third
  • Coupling device is through the drive train a so-called e-gear executable that allows both forward and reverse electric driving at low speeds.
  • the drive train according to the invention can be designed such that the function of the third clutch device is based on positive engagement.
  • Embodiments which are based on form-fit, for example, switchable freewheels, for example, with rollers, pawls, wedge discs, Schaubkonus elements, or claw couplings, possibly in combination with a Reibsynchronmaschine. These embodiments are more economical in terms of cost, space and
  • the electrical machine and the first braking device can be arranged structurally or spatially next to one another.
  • the powertrain preferably includes an internal combustion engine having a combustion torque capacity, wherein the e-torque capacity of the
  • the electric machine is at least 40% of the combustion torque capacity.
  • the powertrain may be configured to include an internal combustion engine having a combustor torque capacity, and the second clutch device configured to transmit at least 150% of the combustor torque capacity, in particular more than 250% of the combustor torque capacity.
  • the second coupling device is to be interpreted.
  • the first clutch device may be configured to transmit at least 140% of the combustor torque capacity.
  • the second braking device is set up to receive at least 250% of the combustion torque capacity.
  • the second brake device is set up and configured in such a way that at least 250% of the maximum torque provided by the internal combustion engine is stable with it at full load of the drive train.
  • the function of a braking device may be based on one or more of the following principles of action:
  • - Switchable freewheel in particular roller freewheel or sprag freewheel
  • - Reinforcement mechanism in particular wedge brake, band brake, or Schlingband
  • Power transmission technology different embodiments are possible, such. as a switchable freewheel, e.g. with rollers, pawls, wedge discs, Schaubkonus- elements; or as an adhesive coupling, the high friction adhesive friction members, e.g. Ceramic pads, hardboard coverings, Velcro tapes having; or as a coupling with reinforcing mechanism, which may have friction elements with reinforcing effect, such as e.g. a band brake, wrap spring, boost ramps; or as a positive lock based clutch, e.g. as a dog clutch, possibly in combination with a Reibsynchronmaschine executed.
  • a switchable freewheel e.g. with rollers, pawls, wedge discs, Schaubkonus- elements
  • the high friction adhesive friction members e.g. Ceramic pads, hardboard coverings, Velcro tapes having; or as a coupling with reinforcing mechanism, which may have friction elements with reinforcing effect, such as e.g. a band brake, wrap spring,
  • the third brake device requires a high torque capacity in e-gear and in first gear, but it is only used in these gears. Insofar as suitable measures are taken in the gear change between the first gear and the second gear or certain torque fluctuations are acceptable, the third brake device can be executed positively and thus be integrated in a very compact design. Furthermore, the third braking device can also be embodied as a combined device, the brake elements acting on positive locking with a freewheel or
  • Installation location makes it possible to use smaller or smaller dimensioned coupling elements or on additional or without electrical machine necessary
  • Dispense coupling elements In addition, the installation location according to the invention allows the structural combination due to the proximity to brakes. Switching operations can be electrically synchronized, so that some conventional switching elements of friction technology (multi-plate clutches, synchronizer rings) on
  • the invention additionally provides a motor vehicle which has at least one drive wheel which can be driven by means of a drive train according to the invention.
  • Fig. 1 a conventional drive train with representation of the geometric
  • Fig. 3 an inventive drive train with representation of the geometric
  • Fig. 4 is a diagram showing the torque load of the first
  • Fig. 5 is a diagram illustrating the torque load of the second
  • Fig. 6 is a diagram illustrating the torque load of the first
  • Fig. 7 is a diagram illustrating the torque load of the second
  • Coupling device K2 Fig. 8 is a diagram showing the torque load of the third
  • Fig. 9 is a diagram showing the torque load of the third
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a control method for performing the speed change 2-3
  • FIG. 1 shows a diagram for illustrating a control method for implementation
  • the electric machine EM is logically arranged behind the third clutch device K3 and parallel to the first brake device B1 and the sun gear S of the first planetary gear unit P1.
  • the logical position corresponds to a constructive connection to a
  • the installation position is located here between the third clutch device K3 and the first brake device B1.
  • the invention is not limited to this geometric location of the electric machine EM, but the electric machine EM could also be functionally equivalent between the first brake device B1 and the second brake device B2.
  • the arrangement of the electric machine in the immediate vicinity of the brake B1 is structurally advantageous because the rotor requires a good storage due to its large mass and the attacking magnetic forces, the bearing-supporting frame can also wear the non-rotating side of a brake B1.
  • In the drive train according to the invention are individual devices according to the in 4-9 each
  • Torque as a function of the maximum torque of the engine M_ICE and that of the electric motor M_EM shown. It can be seen per device that the strength of the hybridization, which is plotted on the X-axis, has a major influence on which gear requires the maximum torque of the respective device, wherein on the Y-axis of the
  • Torque value is applied, which acts in the respective gear on the respective device and therefore is relevant to interpretation.
  • FIGS. 4-9 show how the respective torque M_r acting on a device depends on the individual torques of the internal combustion engine and the electric machine
  • FIG 6 shows this for the gears 3 and 4, wherein for the gear 3, the function
  • FIG 8 shows this for the gears 1 and Rev (reverse), where for the gear 1, the function
  • the first brake device B1 for example, by a switchable freewheel 20, possibly equipped with rollers, pawls, wedge discs, Schaubkonus elements, or with static friction elements with high coefficient of friction, such as ceramic pads, hardboard coverings, Velcro strips , or with friction elements with reinforcement mechanism, such as band brakes, wrap springs, boost ramps; or even form-fitting be designed, such as a dog clutch, possibly in combination with a Reibsynchronmaschine.
  • the first brake device B1 should thereby be set to 30-60% of the maximum that can be provided by the internal combustion engine
  • Torque be designed, in particular to 40-50% of this maximum torque.
  • the torque capacity of the electric machine advantageously amounts to at least approximately 40% of the torque capacity of the engine
  • Braking device B2 on advantageously about 250% of the
  • FIG. 6 shows that the first clutch device K1 is to be designed to be at least 140% of the maximum torque provided by the internal combustion engine.
  • Coupling device K2 advantageous at least 150% of that of the
  • M_Out is the output torque of the drive train.
  • M_EM is the torque provided by the electric machine.
  • M_ICE is the torque provided by the internal combustion engine.
  • the additional advantageous operating modes CVT 1, CVT 2, E1, E2 and L added due to the arrangement of the electric machine EM are relevant, and on the other hand the additional mode transitions resulting therefrom.
  • Coupling devices K1, K2, K3 accumulates and at the same time a constant
  • the CVT1 mode in which the first clutch device K1 is closed and the rotor of the electric machine EM rotates, can be used for all gear changes between gears 1, 2, 3 and 4 for improved comfort and / or frictional loss reduction and / or for speed synchronization.
  • CVT1 mode Another use option of the CVT1 mode is to allow a "charge startup" when the battery is idle but the internal combustion engine is running when the vehicle is at a standstill. In this case, the internal combustion engine rotates the electric machine EM at a negative speed, so that the electric machine EM can charge the battery during generator operation. At the same time arises from the power flow of the
  • Transmission output torque which can be used to start the vehicle.
  • the CVT2 mode in which the second clutch device K2 is closed, can be used for all gear changes between gears 4, 5 and 6 for improved comfort and / or friction loss reduction and / or possibly complete
  • Speed synchronization can be used.
  • CVT2 mode allows stepless or ratio-steered driving with speed ratios beyond the sixth gear, and thus forms a
  • the E1 mode allows forward and reverse electric driving at low speeds.
  • the E2 mode allows purely electric forward driving or so-called lower-pull-force (smaller electrical ratio) sailing, e.g. at higher speeds. Thanks to this new hybrid function can be dispensed in a particular embodiment of the drive train to the third clutch device K3 when the
  • Reverse gear is realized via the E1 mode. While driving in E1 mode, the internal combustion engine can be started at any time, either by using its own starter motor, for example as a belt drive machine, or by engaging the first
  • Coupling device K1 for the realization of the aisle 1 with a corresponding simultaneous control in order to increase the torque of the gearbox associated electric machine EM, so that the output torque of
  • the E-mode can also be used for purely electric reversing, in particular if no third coupling device K3 should be present.
  • the charging mode L can be used in vehicle standstill, possibly when braking, or when driving slowly, the battery with the
  • This mode is also suitable for so-called sailing when going into gear 4.
  • the speed of the internal combustion engine when loading or sailing is freely selectable and can at idle speed or higher, i. closer to the speed of re-engagement in gear 4, which offers advantages in terms of acoustics and
  • FIG. 10 shows a control method of how the gear change 2-3 is performed using the electric machine EM, so that the first brake device B1 can be actuated in a form-fitting but nevertheless comfortable manner.
  • the control method is also applicable to friction brake device B1 and then reduces the friction losses.
  • the torque of the electric machine M_EM on the driver's request is increased in amount to drive the vehicle.
  • a friction torque is built up on the first clutch device K1 in order to tow the internal combustion engine.
  • the consequence of this is an increase in the speed of the internal combustion engine n_ICE, and, if the
  • Clutch device K1 are fully engaged. Depending on
  • the third coupling device K3 can be executed positively or even completely eliminated. In this complete absence of the third clutch device K3 fall the operating modes "Rev” (reverse) and “L” (charging mode).
  • the elimination of the operating mode “Rev” is absorbed by the operating mode "E1", in which the electric machine EM allows a reverse drive by reverse rotation.
  • the elimination of the operating mode "L” is to be collected for example by a correspondingly large-sized battery or by a charging function of an alternator or a belt starter generator.
  • Another embodiment is to perform the third brake device B3 positively. It requires a high torque capacity in E1 mode and also in gear 1. Since it is needed only in these corridors, a form-fitting much more compact design can be realized. Also, a combined construction can be used, which combines a freewheel 20 with a form-locking functional principle, or which combines a freewheel 20 with a frictional functional principle.
  • the invention proposed here thus makes it possible to provide a drive train with electrical or hybrid driving functions which, due to the logical position of the electric machine EM within the transmission, makes it possible to dimension individual devices of the drive train in accordance with the respective torque requirements imposed on them and thus to reduce the space of these facilities and consequently the entire drive train.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, sowie das Fahrzeug selbst. Der Antriebsstrang umfasst eine Antriebswelle (30), eine Abtriebswelle (40) und drei Planetenradgetriebeeinheiten (P1, P2, P3) sowie drei Bremseinrichtungen (B1, B2, B3) und eine elektrische Maschine (EM), deren Abtrieb (EMA) mit dem Sonnenrad (S) der ersten Planetenradgetriebeeinheit (P1) und mit der ersten Bremseinrichtung (B1) rotatorisch fest gekoppelt oder koppelbar ist.

Description

Antriebsstrang und Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, sowie das Fahrzeug selbst.
Im Zuge der Elektromobilisierung von Fahrzeugen besteht ein steigender Bedarf nach Hybridmodulen, mit denen der elektrische Fahrbetrieb mit dem Betrieb einer
Verbrennungskraftmaschine kombiniert werden kann.
Zurzeit erhältliche Hybridmodule, die durch Ankopplung einer
Verbrennungskraftmaschine an einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs einen
Elektromotorbetrieb mit einem Verbrennungsmotorbetrieb kombinieren können, bestehen meist aus einem Elektromotor, einer Trennkupplung, deren
Betätigungssystem, und Lager und Gehäusekomponenten, die die drei
Hauptkomponenten zu einer funktionstüchtigen Einheit verbinden. Der Elektromotor ermöglicht das elektrische Fahren, Leistungszuwachs zum Verbrennungsmotorbetrieb und Rekuperieren. Die Trennkupplung und deren Betätigungssystem sorgen für das Ankuppeln oder Abkuppeln des Verbrennungsmotors.
Ein Fahrzeug mit einem Hybridmodul, beispielsweise mit einem P2-Hybridmodul, bietet mehr Fahrzustände als ein konventionelles Fahrzeug mit
Verbrennungskraftmaschine oder ein reines Elektrofahrzeug. Allerdings müssen auch deutlich mehr Teile unterschiedlich drehbar gelagert und miteinander gekoppelt oder entkoppelt werden.
Die DE 10 2009 038 344 A1 offenbart ein Antriebsstrangmodul für ein Kraftfahrzeug, welches ein Hybridmodul umfasst, bei dem eine Teilkupplung innerhalb des von der elektrischen Maschine des Hybridmoduls eingenommenen Raumes angeordnet ist. Die DE 10 2015 007 439 B3 lehrt einen Hybridantriebsstrang mit Mehrgangautomatik, welches auf einem 9-Gang- Automatikgetriebe beruht. In diesem Hybridantriebsstrang ist die elektrische Maschine an eine Trägerwelle des ersten Planetengetriebes gekoppelt.
Ein weiteres bekanntes Getriebe mit vielen Gängen ist das in Figur 1 dargestellte 68RFE von Chrysler. Die damit schaltbaren Gänge sind der folgenden Übersicht entnehmbar:
Figure imgf000004_0001
Die einzelnen Abkürzungen haben die folgenden Bedeutungen:
K1 : erste Kupplungseinrichtung
K2: zweite Kupplungseinrichtung
K3: dritte Kupplungseinrichtung
B1 : erste Bremseinrichtung
B2: zweite Bremseinrichtung
B3: dritte Bremseinrichtung
1 -6: Gänge 1 -6
Rev: Rückwärtsgang Durch Kombination der Betätigung der sechs Schaltelemente sind sechs
Vorwärtsgänge, mit einer Spreizung von 5,2, und ein Rückwärtsgang realisierbar. Bei den Gangwechseln ist stets nur ein Element zuzuschalten und eines zu öffnen.
Die einzelnen Einrichtungen sind auf unterschiedliche Drehmoment-Kapazität relativ zum am Getriebeeingang anliegenden Drehmoment auszulegen:
• B3: mind. 546%, wobei der auslegungsrelevante Gang der Rückwärtsgang ist, • K3: mind. 100%, wobei der auslegungsrelevante Gang der Rückwärtsgang ist,
• K1 : mind. 100%, wobei der auslegungsrelevante Gang der erste Gang, der zweite Gang oder der dritte Gang ist,
• K2:mind. 100%, wobei der auslegungsrelevante Gang der fünfte oder der
sechste Gang ist,
• B2: mind. 84,2%, wobei der auslegungsrelevante Gang der zweite Gang ist,
• B1 : mind. 40,9%, wobei der auslegungsrelevante Gang der dritte Gang ist.
Sicherheitshalber sollte die genannte Drehmoment-Kapazität eine zusätzliche
Dynamikreserve aufweisen und demzufolge z.B. um 10 % erhöht werden.
Der auslegungsrelevante Gang ist der Gang des Getriebes, der die höchste
Anforderung an die Moment-Kapazität der Kupplungen oder Bremsen stellt und somit der anforderungsdominante Gang ist.
Technisch bekannt ist, Verbrennungsmotor und E-Motor zu kombinieren, wodurch die Summe beider Maximalmomente das (bei Fehlen einer Ansteuerungs-Begrenzung) auslegungsrelevante am Getriebeeingang anliegende Drehmoment ergibt.
Bekannt sind weiterhin sogenannte P2-Hybridmodule, bei denen sich die elektrische Maschine funktionell und geometrisch am Getriebeeingang befindet.
Um ein Maximum an elektrischer Zusatzfunktion zu erzielen, wird hier häufig eine Trennkupplung, eine sogenannte K0, zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine verwendet. Die Ausführung dieser Trennkupplung ist variantenreich: von formschlüssiger Klauenkupplung über Freilauf, synchronisierter Schaltkupplung bis hin zu trockenen oder im Öl laufenden Reibkupplungen. Auch die konstruktive Integration dieser Kupplung ist bekannt, zum Beispiel innerhalb des Elektromotors, axial direkt neben einer Kupplung zum Getriebeeingang oder in
Kombination mit hydrodynamischen Drehmomentwandlern. Ebenso ist bekannt, dass die elektrische Maschine zwar mit dem Getriebeeingang verbunden, aber fest übersetzt angeschlossen ist, zum Beispiel über einen Riementrieb (achsparallel) oder eine Zahnkette (achsparallel) oder eine Stirnradstufe (achsparallel) oder eigenen Planetenradsatz (koaxial).
Bekannte Hybridgetriebe mit im Getriebe integrierter elektrischer Maschine weisen oft nur sehr wenige Gänge auf (z.B. drei bis fünf), wobei die Gänge maschinenbaulich auf unterschiedlichste Art realisiert sind: von Stirnradverzahnungen und synchronisierten Schaltungen über Planetensätze mit Kupplungen oder Bremsen in unterschiedlichster Technologie bis hin zu stufenlosen Reibgetrieben. Die bei anderen Getrieben durch geeignete Übersetzungswahl erzielte Kraftstoffeinsparung kann bei diesen Getrieben auch anders erzielt werden, nämlich durch die Hybridfunktion sowie
Lastpunktverschiebung und elektrisches Fahren, sodass die Anzahl der Gänge klein gehalten werden kann.
Bekannt sind ebenfalls Vielgang-Automatikgetriebe mit bis zu zehn Gängen, wobei bei diesen eine Kombination mit einem P2-Hybridkopf naheliegend ist, auch weil eine Integration der elektrischen Maschine sehr komplexe Betriebsmodi ergibt. Bei
Vielgang-Getrieben, die für den kombinierten Einsatz an Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Maschine ausgestaltet sind, den sogenannten P2-Hybridmodulen, besteht jedoch die konstruktive Restriktion, dass viel Bauraumbedarf für
Getriebebauelemente der vielen Gänge besteht, so dass nur noch sehr begrenzt Bauraum für eine ausreichend große elektrische Maschine nutzbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang für ein
Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, der mit geringem Bauraum einen hohen
Fahrkomfort mit geringem Energieverbrauch kombiniert.
Diese Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Antriebsstrang nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Antriebsstranges sind in den
Unteransprüchen 2-9 angegeben. Ergänzend wird ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10 zur Verfügung gestellt, welches den erfindungsgemäßen Antriebsstrang aufweist. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, mit einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und einer ersten
Planetenradgetnebeeinheit, einer zweiten Planetenradgetriebeeinheit und einer dritten Planetenradgetriebeeinheit, mit jeweils einem Sonnenrad, einem Trägerrad und einem Hohlrad.
Das Trägerrad der ersten Planetenradgetriebeeinheit ist mit dem Sonnenrad der zweiten Planetenradgetriebeeinheit, das Hohlrad der ersten
Planetenradgetriebeeinheit ist mit dem Trägerrad der zweiten
Planetenradgetriebeeinheit und mit dem Hohlrad der dritten
Planetenradgetriebeeinheit, und das Hohlrad der zweiten Planetenradgetriebeeinheit ist mit dem Trägerrad der dritten Planetenradgetriebeeinheit rotatorisch fest gekoppelt oder koppelbar. Weiterhin weist der Antriebsstrang eine erste Kupplungseinrichtung und eine zweite Kupplungseinrichtung auf, wobei die Kupplungseinrichtungen mit ihren Eingangsseiten an die Antriebswelle angeschlossen sind, und die
Ausgangsseite der ersten Kupplungseinrichtung rotatorisch fest mit dem Sonnenrad der dritten Planetenradgetriebeeinheit gekoppelt oder koppelbar ist, und die
Ausgangsseite der zweiten Kupplungseinrichtung rotatorisch fest mit dem Trägerrad der zweiten Planetenradgetriebeeinheit gekoppelt oder koppelbar ist. Außerdem hat der Antriebsstrang eine erste Bremseinrichtung, eine zweite Bremseinrichtung und eine dritte Bremseinrichtung, wobei die erste Bremseinrichtung rotatorisch fest mit dem Sonnenrad der ersten Planetenradgetriebeeinheit gekoppelt oder koppelbar ist, die zweite Bremseinrichtung rotatorisch fest mit dem Trägerrad der ersten
Planetenradgetriebeeinheit gekoppelt oder koppelbar ist, die dritte Bremseinrichtung rotatorisch fest mit dem Hohlrad der ersten Planetenradgetriebeeinheit, mit dem Trägerrad der zweiten Planetenradgetriebeeinheit, mit dem Hohlrad der dritten Planetenradgetriebeeinheit gekoppelt oder koppelbar ist und die Abtriebswelle rotatorisch fest mit dem Trägerrad der dritten Planetenradgetriebeeinheit gekoppelt oder koppelbar ist. Der Antriebsstrang umfasst weiterhin eine elektrische Maschine, insbesondere einen Elektromotor, deren Abtrieb, vorzugsweise in Form eines Rotors, mit dem Sonnenrad der ersten Planetenradgetriebeeinheit und mit der ersten
Bremseinrichtung rotatorisch fest gekoppelt oder koppelbar ist.
Unter dem Trägerrad ist auch die Einheit der Planetenräder zu verstehen.
Mit einer jeweiligen Bremseinrichtung ist die Rotation des daran angeschlossenen Rades zumindest bremsbar, vorzugsweise blockierbar, in Bezug zu einem Gestell bzw. Gehäuse. Vorzugsweise ist das Trägerrad der zweiten Planetenradgetriebeeinheit mit dem Hohlrad der dritten Planetenradgetriebeeinheit rotatorisch fest gekoppelt oder koppelbar.
Weiterhin ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die sogenannte Standübersetzung (Übersetzung zwischen Sonnenrad und Hohlrad bei stehenden Planetenträger) der ersten Planetenradgetriebeeinheit -1 .5 bis -1.8 beträgt, diejenige der zweiten
Planetenradgetriebeeinheit -1.5 bis -1 .8, und diejenige der dritten
Planetenradgetriebeeinheit -2. bis -2.5 beträgt.
Das heißt, dass die elektrische Maschine derart positioniert ist, dass der Abtrieb der elektrischen Maschine an den Drehmomentpfad zwischen dem Ausgang der dritten Kupplungseinrichtung und der ersten Bremseinrichtung derart angeschlossen ist, dass die rotatorische Bewegung der elektrischen Maschine an das Sonnenrad der ersten Planetenradgetriebeeinheit sowie über Kupplungseinrichtungen an die anderen beiden Planetenradgetriebeeinheiten übertragen werden kann.
Unter der genannten rotatorisch festen Kopplung bzw. Koppelbarkeit ist im Sinne der Erfindung zu verstehen, dass das jeweilige erste, bezüglich der Kopplung genannte Aggregat ohne Zwischenschaltung eines Weiteren, hier genannten Aggregates mit dem bezüglich der Kopplung zweiten genannten Aggregat mechanisch verbunden ist. Diese Verbindung kann gegebenenfalls unmittelbar durch ein geeignetes
Drehmoment-Übertragungsglied ausgeführt sein.
Konkret wird also bei dem Sechsganggetriebe 68RFE von Chrysler die elektrische Maschine hinter einer vorhandenen Kupplung logisch angebunden, und ist somit nicht am Getriebeeingang angeordnet. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist eine extra angeordnete Trennkupplung verzichtbar.
In einer Ausgestaltung des Antriebsstranges weist dieser eine dritte
Kupplungseinrichtung auf, die ebenfalls mit ihren Eingangsseite an die Antriebswelle angeschlossen ist, wobei die Ausgangsseite der dritten Kupplungseinrichtung rotatorisch fest mit dem Sonnenrad der ersten Planetenradgetriebeeinheit gekoppelt oder koppelbar ist, die erste Bremseinrichtung rotatorisch fest mit der Ausgangsseite der dritten Kupplungseinrichtung gekoppelt oder koppelbar ist, und der Abtrieb des Elektromotors mit der Ausgangsseite der dritten Kupplungseinrichtung gekoppelt oder koppelbar ist.
Mit dieser optionalen Ausgestaltung des Antriebsstranges lassen sich
Fahrbewegungen mit niedrigen Geschwindigkeiten unter Zuschaltung des
Verbrennungsaggregates realisieren.
Der erfindungsgemäße Antriebsstrang ist jedoch nicht auf die Nutzung der dritten Kupplungseinrichtung eingeschränkt, sondern kann auch ohne die dritte
Kupplungseinrichtung ausgeführt sein. Sowohl mit als auch ohne die dritte
Kupplungseinrichtung ist durch den Antriebsstrang ein so genannter E-Gang ausführbar, der sowohl vorwärts als auch rückwärts elektrisches Fahren bei niedrigen Geschwindigkeiten erlaubt.
Das bedeutet, dass kombiniert mit der Integration der E-Maschine auf die dritte Kupplungseinrichtung verzichtet werden kann, indem die Rückwärtsfahrt
ausschließlich im elektrischen Fahrbetrieb über den E-Gang realisiert wird.
Der erfindungsgemäße Antriebsstrang kann dabei derart ausgestaltet sein, dass die Funktion der dritten Kupplungseinrichtung auf Formschluss basiert.
Ausführungsformen, die auf Formschluss basieren, sind zum Beispiel schaltbare Freiläufe zum Beispiel mit Rollen, Klinken, Keilscheiben, Schaubkonus-Elemente, oder auch Klauenkupplungen, ggf. in Kombination mit einer Reibsynchronisierung. Diese Ausführungsformen sind sparsamer hinsichtlich Kosten, Bauraum und
Schleppverlusten.
Weiterhin können die elektrische Maschine und die erste Bremseinrichtung konstruktiv bzw. räumlich direkt nebeneinander angeordnet sein.
Der Antriebsstrang umfasst vorzugsweise eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrenner-Drehmomentkapazität, wobei die E- Drehmomentkapazität der
elektrischen Maschine mindestens 40% der Verbrenner- Drehmomentkapazität beträgt. Alternativ oder hinzukommend kann der Antriebsstrang derart ausgestaltet sein, dass er eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrenner-Drehmomentkapazität umfasst, und die zweite Kupplungseinrichtung dazu eingerichtet ist, mindestens 150% der Verbrenner- Drehmomentkapazität, insbesondere mehr als 250% der Verbrenner- Drehmomentkapazität, zu übertragen.
Mehr als 250% der Verbrenner- Drehmomentkapazität sind notwendig, wenn ein konstantes Abtriebsdrehmoment an der Abtriebswelle anliegen soll. Das bedeutet, dass die zweite Kupplungseinrichtung zumindest 150 % des maximal vom
Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmomentes übertragen kann. Wenn ein konstantes Abtriebsdrehmoment an der Abtriebswelle gefordert ist, ist von der zweiten Kupplungseinrichtung bei voller Leistung sogar ein Drehmoment in Höhe von 250 % des maximal vom Verbrennungsmotor bereitgestellten Drehmomentes übertragen. In entsprechender Weise ist die zweite Kupplungseinrichtung auszulegen. Weiterhin kann die erste Kupplungseinrichtung dazu eingerichtet sein, mindestens 140% der Verbrenner- Drehmomentkapazität zu übertragen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zweite Bremseinrichtung dazu eingerichtet ist, mindestens 250% der Verbrenner- Drehmomentkapazität aufzunehmen.
Das heißt, dass die zweite Bremseinrichtung derart eingerichtet und ausgestaltet ist, dass mit ihr bei Volllast des Antriebsstranges zumindest 250 % des maximalen, von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellten Drehmomentes haltbar ist. Die Funktion einer Bremseinrichtung kann auf einem oder mehreren der folgenden Wirkprinzipien basieren:
- Schaltbarer Freilauf, insbesondere Rollenfreilauf oder Klemmkörperfreilauf, - Verstärkungs-Mechanismus, insbesondere Keilbremse, Bandbremse, oder Schlingband,
- Formschluss, insbesondere Klauenbremse,
- Sperrsynchronisierung. Das heißt, dass kombiniert mit der Integration der E-Maschine eine Modifikation auch der ersten Bremseinrichtung im Hinblick auf kompaktere, weniger dosierbare
Kraftübertragungstechnologie unterschiedliche Ausgestaltungsformen möglich sind, wie z.B. als schaltbarer Freilauf, z.B. mit Rollen, Klinken, Keilscheiben, Schaubkonus- Elementen; oder als Haftkupplung, die Haftreib-Elemente mit hohem Reibwert, z.B. Keramikpads, Hartfaser-Beläge, Klett-Bänder aufweist; oder als eine Kupplung mit Verstärkungs-Mechanik, die Reibelemente mit Verstärkungswirkung aufweisen kann, wie z.B. eine Bandbremse, Schlingfeder, Boost-Rampen; oder als auf Formschluss basierende Kupplung bzw. Bremse, die z.B. als Klauenkupplung, ggf. in Kombination mit einer Reibsynchronisierung, ausgeführt sein kann.
Zwar benötigt die dritte Bremseinrichtung eine hohe Drehmomentkapazität im E-Gang und auch im ersten Gang, allerdings wird sie nur in diesen Gängen angewendet. Insofern geeignete Maßnahmen beim Gangwechsel zwischen dem ersten Gang und dem zweiten Gang getroffen werden oder gewisse Drehmoment-Schwankungen akzeptabel sind kann die dritte Bremseinrichtung formschlüssig ausgeführt werden und demzufolge in einer sehr kompakten Bauform integriert werden. Des Weiteren ist die dritte Bremseinrichtung auch als eine kombinierte Einrichtung ausführbar, die auf Formschluss basierend wirkende Bremselemente mit einem Freilauf oder
reibschlüssig wirkenden Elementen kombiniert.
Auch hier sind wieder unterschiedliche Aggregate einsetzbar, wie zum Beispiel schaltbare Freiläufe mit Rollen, Klinken, Keilscheiben oder Schaubkonus-Elementen, bzw. auf Formschluss basierende Einrichtungen, wie z.B. eine Klauenkupplung, ggf. in Kombination mit einer Reibsynchronisierung.
Die Integration der elektrischen Maschine am erfindungsgemäßen optimalen
Einbauort ermöglicht es, kleinere bzw. geringer dimensionierte Kupplungselemente einzusetzen bzw. auf zusätzliche oder ohne elektrische Maschine notwendige
Kupplungselemente zu verzichten. Zudem erlaubt der erfindungsgemäße Einbauort die konstruktive Kombination aufgrund der räumlichen Nähe zu Bremsen. Schaltvorgänge können elektrisch synchronisiert werden, sodass einige herkömmliche Schaltelemente von Reibtechnik (Lamellenkupplungen, Synchronringen) auf
Formschluss-Technologie mit weniger Bauraumbedarf umgestellt werden kann.
Dadurch benötigen diese Schaltelemente deutlich weniger Bauraum, der der
Integration einer geeigneten elektrischen Maschine zur Verfügung gestellt werden kann.
Die Erfindung ergänzend wird ein Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt, das zumindest ein Antriebsrad aufweist, welches mittels eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges antreibbar ist.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in
Fig. 1 : ein herkömmlicher Antriebsstrang mit Darstellung der geometrischen
Positionen der einzelnen Einrichtungen,
Fig. 2: ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang mit Darstellung der logischen Positionen der einzelnen Einrichtungen,
Fig. 3: ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang mit Darstellung der geometrischen
Positionen der einzelnen Einrichtungen,
Fig. 4: ein Diagramm zur Darstellung der Drehmoment-Belastung der ersten
Bremseinrichtung B1 ,
Fig. 5: ein Diagramm zur Darstellung der Drehmoment-Belastung der zweiten
Bremseinrichtung B2,
Fig. 6: ein Diagramm zur Darstellung der Drehmoment-Belastung der ersten
Kupplungseinrichtung K1 ,
Fig. 7: ein Diagramm zur Darstellung der Drehmoment-Belastung der zweiten
Kupplungseinrichtung K2, Fig. 8: ein Diagramm zur Darstellung der Drehmoment-Belastung der dritten
Bremseinrichtung B3,
Fig. 9: ein Diagramm zur Darstellung der Drehmoment-Belastung der dritten
Kupplungseinrichtung K3,
Fig.10: ein Diagramm zur Darstellung eines Steuerungsverfahrens zur Durchführung des Gangwechsels 2-3,
Fig.1 1 : ein Diagramm zur Darstellung eines Steuerungsverfahrens zur Durchführung
Anfahrens unter Verwendung der elektrischen Maschine. Die erfindungsgemäße logische Ausgestaltung des Antriebsstranges ist in Figur 2 dargestellt.
Die elektrische Maschine EM ist logisch hinter der dritten Kupplungseinrichtung K3 und parallel zur ersten Bremseinrichtung B1 sowie dem Sonnenrad S der ersten Planetenradgetriebeeinheit P1 angeordnet.
Der logischen Position entspricht eine konstruktive Anbindung an einem
geometrischen Ort, was beispielhaft in Figur 3 dargestellt ist.
Die Einbaulage befindet sich hier zwischen der dritten Kupplungseinrichtung K3 und der ersten Bremseinrichtung B1 . Dabei ist die Erfindung aber nicht auf diesen geometrischen Ort der elektrischen Maschine EM eingeschränkt, sondern die elektrische Maschine EM könnte auch funktionell gleichwertig zwischen der ersten Bremseinrichtung B1 und der zweiten Bremseinrichtung B2 angeordnet sein. Die Anordnung der elektrischen Maschine in direkter Nähe der Bremse B1 ist konstruktiv vorteilhaft, weil der Rotor aufgrund seiner großen Masse und der angreifenden Magnetkräfte eine gute Lagerung erfordert, deren lagertragendes Gestell auch die nichtdrehende Seite einer Bremse B1 tragen kann. Bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang sind einzelne Einrichtungen gemäß der in den Figuren 4-9 je
Einrichtung dargestellten Abhängigkeiten auszulegen, wobei vorzugsweise jeweils noch eine Drehmoment-Reserve hinzugerechnet werden sollte. In den Figuren 4-9 ist die jeweilige Belastung M_r einer Einrichtung durch ein
Drehmoment in Abhängigkeit vom Maximalmoment des Verbrennungsmotors M_ICE und dem des Elektromotors M_EM dargestellt. Es lässt sich dabei je Einrichtung erkennen, dass die Stärke der Hybridisierung, die an der X-Achse angetragen ist, großen Einfluss darauf hat, welcher Gang das maximale Drehmoment der jeweiligen Einrichtung erfordert, wobei an der Y-Achse der
Drehmoment-Wert angetragen ist, der im jeweiligen Gang auf die jeweilige Einrichtung wirkt und demnach auslegungsrelevant ist.
Mit anderen Worten ist in den Figuren 4-9 dargestellt, wie das jeweilige, auf eine Einrichtung wirkende Drehmoment M_r in Abhängigkeit vom aus den Einzel- Drehmomenten des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine
zusammengesetzten Gesamt-Drehmoment ist, je nach realisiertem Gang. Figur 4 zeigt dies für die Gänge 3 und 5, wobei für den Gang 3 die Funktion
M_r = 1(0, 18M_ICE+M_EM)I gilt, und für den Gang 5 die Funktion M_r = l(- 0,41 M_ICE+M_EM)I gilt.
Figur 5 zeigt dies für die Gänge 2 und 6, wobei für den Gang 2 die Funktion
M_r = l(-0,84M_ICE+2,06M_EM)l gilt, und für den Gang 6 die Funktion M_r = 1(0,38 M_ICE+2,06M_EM)I gilt.
Figur 6 zeigt dies für die Gänge 3 und 4, wobei für den Gang 3 die Funktion
M_r = l(M_ICE)l gilt, und für den Gang 4 die Funktion M_r = 1(0,31
M_ICE+1 ,69M_EM)I gilt.
Figur 7 zeigt dies für die Gänge 4 und 6, wobei für den Gang 4 die Funktion
M_r = l(0,69M_ICE+1 ,69M_EM)I gilt, und für den Gang 6 die Funktion M_r = l(M_ICE)l gilt.
Figur 8 zeigt dies für die Gänge 1 und Rev (Rückwärtsgang), wobei für den Gang 1 die Funktion
M_r = l(-2,23M_ICE+5,46M_EM)l gilt, und für den Gang Rev die Funktion M_r = l(5,46M_ICE+5,46M_EM)l gilt.
Figur 9 zeigt dies für den Gang Rev, wobei die Funktion M_r = l(M_ICE)l gilt. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die erste Bremseinrichtung B1 im Vergleich zu herkömmlichen Ausführungsformen kompakter ausführbar ist und/oder für eine geringere Leistung auslegbar ist, da sie bei 40 % des von der elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmomentes M_EM in Bezug zum Drehmoment der
Verbrennungskraftmaschine M_ICE im Wesentlichen lastfrei ist. So kann die erste Bremseinrichtung B1 zum Beispiel durch einen schaltbaren Freilauf 20, ggf. mit Rollen, Klinken, Keilscheiben, Schaubkonus-Elementen ausgestattet sein, oder mit Haftreib-Elementen mit hohem Reibwert, wie zum Beispiel Keramikpads, Hartfaser- Belägen, Klett-Bändern, oder mit Reibelementen mit Verstärkungs-Mechanik, wie zum Beispiel Bandbremsen, Schlingfedern, Boost-Rampen; oder aber auch form-schlüssig ausgestaltet sein, wie zum Beispiel als Klauenkupplung, ggf. in Kombination mit einer Reibsynchronisierung. Die erste Bremseinrichtung B1 sollte dabei auf 30-60 % des maximal von der Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung stellbaren
Drehmomentes ausgelegt sein, insbesondere auf 40-50 % dieses Maximal- Drehmomentes.
Dasselbe gilt für die dritte Kupplungseinrichtung K3, die in Figur 9 ersichtlich ist.
Weiterhin ergibt sich aus Figur 4, dass die Drehmoment-Kapazität der elektrischen Maschine vorteilhaft bei mindestens ca. 40% der Drehmoment-Kapazität der
Verbrennungskraftmaschine liegt.
Aus Figur 5 ist ersichtlich, dass die Drehmoment-Kapazität der zweiten
Bremseinrichtung B2 auf vorteilhaft etwa 250 % des von der
Verbrennungskraftmaschine bereit gestellten Maximal-Drehmomentes auszulegen ist. Aus Figur 6 ergibt sich, dass die erste Kupplungseinrichtung K1 auf vorteilhaft mindestens 140 % des von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellten Maximal- Drehmomentes auszulegen ist.
Aus Figur 7 ist ersichtlich, dass die Drehmoment-Kapazität der zweiten
Kupplungseinrichtung K2 vorteilhaft bei mindestens 150% des von der
Verbrennungskraftmaschine bereitgestellten Maximal-Drehmomentes liegen sollte. Eine Detailanalyse unter der Randbedingung eines konstanten Abtriebsmomentes zeigt, dass für die zweite Kupplungseinrichtung K2 sogar ca. 250% des von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellten Maximal-Drehmomentes erforderlich sind.
Mit dem in den Figuren 2 und 3 dargestellten erfindungsgemäßen Antriebsstrang lässt sich das folgende Schaltschema realisieren.
Gang K1 K2 K3 B2 B1 B3 M_Out/M_ICE M_Out/M_EM M_ICE/M_EM
1 X X 3.23 -4.46
2 X X 1.84 -1.06
3 X X 1.41
CVT1 X 1.41 3.45 -2.45
4 X X 1.00 1.00
5 X X 0.82
CVT2 X 0.82 -4.45 5.45
6 X X 0.62 -1.06
Rev X X -4.46 -4.46
E1 X -4.46
E2 X 1.06
L X 1.00
M_Out ist dabei das Abtriebsmoment des Antriebsstranges.
M_EM ist das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment. M_ICE ist das vom Verbrennungsmotor bereitgestellte Drehmoment.
Hierbei sind zum einen die aufgrund der Anordnung der elektrischen Maschine EM hinzugekommenen vorteilhaften Zusatz-Betriebsmodi CVT 1 , CVT 2, E1 , E2 und L relevant, und zum anderen die sich dadurch ergebenden Zusatz-Modus-Übergänge. Diese Zusatz-Modus-Übergänge ermöglichen, den Komfort auch ohne reibschlüssige Schaltelemente zu gewährleisten, da weniger Reibenergie in den
Kupplungseinrichtungen K1 , K2, K3 anfällt und gleichzeitig ein konstantes
Drehmoment am Abtrieb gewährleistet ist. Der CVT1 -Modus, bei dem die erste Kupplungseinrichtung K1 geschlossen ist und der Rotor der elektrischen Maschine EM rotiert, kann bei allen Gangwechseln zwischen den Gängen 1 , 2, 3 und 4 zur Komfortverbesserung und/oder Reibverlustreduktion und/oder zur Drehzahlsynchronisation genutzt werden.
Eine weitere Verwendungsoption des CVT1 -Modus besteht darin, bei leerer Batterie aber laufender Verbrennungskraftmaschine im Fahrzeugstillstand ein "Lade-Anfahren" zu erlauben. Dabei dreht die Verbrennungskraftmaschine die elektrische Maschine EM mit negativer Drehzahl, so dass die elektrische Maschine EM im Generatorbetrieb die Batterie laden kann. Gleichzeitig entsteht aus dem Leistungsfluss von der
Verbrennungskraftmaschine zur elektrischen Maschine EM ein
Getriebeausgangsmoment, welches zum Anfahren des Fahrzeuges genutzt werden kann.
Der CVT2-Modus, bei dem die zweite Kupplungseinrichtung K2 geschlossen ist, kann bei allen Gangwechseln zwischen den Gängen 4, 5 und 6 zur Komfortverbesserung und/oder Reibverlustreduktion und/oder zur ggf. vollständigen
Drehzahlsynchronisation genutzt werden.
Zudem erlaubt der CVT2 -Modus eine stufenlose oder übersetzungsgestufte Fahrt mit Drehzahlverhältnissen jenseits des sechsten Ganges, und bildet somit einen
Spreizungserweiterung des Getriebes ähnlich einem zusätzlichen„Gang 7" aus.
Der E1 -Modus erlaubt vorwärts und rückwärts elektrisches Fahren bei niedrigen Geschwindigkeiten.
Der E2-Modus erlaubt rein elektrisches Vorwärts-Fahren oder sogenanntes Segeln mit betragsmäßig niedrigerer Zugkraft (kleinerer elektrischer Übersetzung), z.B. bei höheren Geschwindigkeiten. Dank dieser neuen Hybridfunktion lässt sich in einer bestimmten Ausführungsform des Antriebsstranges auf die dritte Kupplungseinrichtung K3 verzichten, wenn der
Rückwärtsgang über den E1 -Modus realisiert wird. Während der Fahrt im E1 -Modus kann die Verbrennungskraftmaschine jederzeit gestartet werden, entweder durch Verwendung eines eigenen Startermotors zum Beispiel als Riementriebs-Maschine, oder aber durch Einrücken der ersten
Kupplungseinrichtung K1 zur Realisierung des Ganges 1 bei entsprechender gleichzeitiger Ansteuerung zwecks Drehmomenterhöhung der dem Getriebe zugeordneten elektrischen Maschine EM, so dass das Ausgangsmoment des
Getriebes komfortsteigernd möglichst konstant bleibt. Des Weiteren kann der E- Modus auch zum rein elektrischen Rückwärtsfahren verwendet werden, insbesondere wenn keine dritte Kupplungseinrichtung K3 vorhanden sein sollte.
Der Lade-Modus L kann im Fahrzeugstillstand, ggf. bei Bremsbetätigung, oder bei langsamer Fahrt dazu verwendet werden, die Batterie mit der
Verbrennungskraftmaschine zu koppeln, bei ansonsten abgekoppeltem Abtrieb, d.h. rollfähigem Fahrzeug.
Dieser Modus bietet sich auch zum sogenannten Segeln an, wenn in Gang 4 gefahren wird. Die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine beim Laden bzw. Segeln ist frei wählbar und kann bei Leerlaufdrehzahl oder auch höher, d.h. näher an der Drehzahl des Wiedereinkuppelns in Gang 4 liegen, was Vorteile hinsichtlich Akustik und
Fahrdynamik mit sich bringt.
In Figur 10 ist ein Steuerungsverfahren dargestellt, wie der Gangwechsel 2-3 unter Verwendung der elektrischen Maschine EM durchgeführt wird, sodass die erste Bremseinrichtung B1 formschlüssig aber trotzdem komfortabel betätigbar ist. Das Steuerungsverfahren ist auch bei reibschlüssiger Bremseinrichtung B1 anwendbar und reduziert dann die Reibverluste.
Ersichtlich ist hier, dass beim Betrieb des Ganges 2 ein bestimmtes Drehmoment an der zweiten Bremseinrichtung B2 anliegt. Dieses wird zwecks Gangwechsel verringert und das Drehmoment der elektrischen Maschine M_EM hochgefahren, so wie es dem CVT 1 -Modus entspricht. Nach Öffnen der Bremse B2 verringert sich die zunächst negative Drehzahl n_EM der elektrischen Maschine EM in Richtung 0 durch entsprechende Ansteuerung (Abbremsung) der E-Maschine. Das bedeutet, dass von der elektrischen Maschine EM ein Drehmoment erzeugt wird, sodass der Gang 3 einlegbar ist, nämlich durch Schließen bzw. Einrücken der ersten Bremseinrichtung B1 , die in entsprechender Weise formschlüssig ausgestaltet sein kann. Im Ergebnis erhöht sich die Drehzahl n_Fzg des gesamten Antriebsstranges komfortabel während dieser Sequenz von Ansteuerungen. In Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden, ist ein Steuerverfahren dargestellt, wie das Anfahren unter Verwendung der elektrischen Maschine EM durchgeführt wird, wobei die dritte Bremseinrichtung B3 betätigt ist, und wie der Wechsel nach Gang 1 (verbrennungsmotorisch) erfolgt.
Zunächst wird das Drehmoment der elektrischen Maschine M_EM auf Fahrerwunsch, wie zum Beispiel durch Betätigung eines Pedals, betragsmäßig erhöht, um das Fahrzeug anzufahren.
Die Folge davon ist der Anstieg der Drehzahl n_Fzg des gesamten Antriebsstrangs. In Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie bzw. der Geschwindigkeit oder auch eines Fahrerwunsches kann die Nutzung der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet werden.
Es wird ein Reibmoment an der ersten Kupplungseinrichtung K1 aufgebaut, um die Verbrennungskraftmaschine anzuschleppen. Die Folge davon ist ein Anstieg der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine n_ICE, und, wenn die
Verbrennungskraftmaschine gestartet ist, ebenfalls ein Anstieg des von der
Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung gestellten Drehmomentes M_ICE. Bei Drehzahlgleichheit der Verbrennungskraftmaschine n_ICE und der Drehzahl des Sonnenrades S der dritten Planetenradgetriebeeinheit P3 kann die
Kupplungseinrichtung K1 vollständig eingerückt werden. In Abhängigkeit vom
Ladezustand der Batterie und gegebenenfalls vom Fahrerwunsch bei Beschleunigung des Fahrzeuges und demzufolge Vergrößerung der Drehzahl des Antriebsstranges n_Fzg im Gang 1 wird das von der Verbrennungskraftmaschine zur Verfügung gestellte Drehmoment M_ICE erhöht werden und das von der elektrischen Maschine zur Verfügung gestellte Drehmoment M_EM verringert werden. Alternativ zum Anschleppen mit Hilfe der Kupplungseinrichtung K1 besteht die
Möglichkeit, die Verbrennungskraftmaschine durch einen Riemen- oder Ritzel-Starter zu starten. Dadurch kann die Synchronisation durch die erste Kupplungseinrichtung K1 bei geringer Differenzdrehzahl erfolgen.
Eine Weiterführung, Modifikation und sogar Vereinfachung des beschriebenen
Antriebsstranges mit integrierter elektrischer Maschine EM ist in vielerlei Hinsicht denkbar.
Die dritte Kupplungseinrichtung K3 kann formschlüssig ausgeführt werden oder sogar komplett entfallen. Bei diesem Komplettentfall der dritten Kupplungseinrichtung K3 fallen die Betriebsmodi„Rev" (Rückwärtsgang) und„L" (Lade-Modus). Der Entfall des Betriebsmodus„Rev" wird aufgefangen durch den Betriebsmodus„E1 ", in dem die elektrische Maschine EM durch Rückwärtsdrehung eine Rückwärtsfahrt erlaubt. Der Entfall des Betriebsmodus„L" ist beispielsweise aufzufangen durch eine entsprechend groß dimensionierte Batterie bzw. durch eine Ladefunktion einer Lichtmaschine oder eines Riemenstarter-Generators.
Eine andere Ausgestaltung ist, die dritte Bremseinrichtung B3 formschlüssig auszuführen. Sie benötigt eine hohe Drehmoment-Kapazität im E1 -Modus und auch im Gang 1 . Da sie nur in diesen Gängen benötigt wird, ist eine formschlüssig sehr viel kompaktere Bauform realisierbar. Ebenfalls kann eine kombinierte Konstruktion eingesetzt werden, die einen Freilauf 20 mit einem formschlüssigen Funktionsprinzip vereint, oder die einen Freilauf 20 mit einem reibschlüssigen Funktionsprinzip vereint.
Mit der hier vorgeschlagenen Erfindung lässt sich somit ein Antriebsstrang mit elektrischen bzw. hybriden Fahrfunktionen zur Verfügung stellen, der aufgrund der logischen Position der elektrischen Maschine EM innerhalb des Getriebes es ermöglicht, einzelne Einrichtungen des Antriebsstranges entsprechend der jeweiligen an sie gestellten Drehmoment-Anforderungen zu dimensionieren und somit den Bauraum dieser Einrichtungen und demzufolge des gesamten Antriebsstranges zu verringern. Bezugszeichenliste
P1 erste Planetenradgetriebeeinheit
P2 zweite Planetenradgetriebeeinheit
P3 dritte Planetenradgetriebeeinheit
S Sonnenrad
T Trägerrad
H Hohlrad
K1 erste Kupplungseinrichtung
K2 zweite Kupplungseinrichtung
K3 dritte Kupplungseinrichtung
B1 erste Bremseinrichtung
B2 zweite Bremseinrichtung
B3 dritte Bremseinrichtung
EM elektrische Maschine
EMA Abtrieb (der elektrische Maschine)
M_r Belastung einer Einrichtung durch ein Drehmoment M_ICE Drehmoment des Verbrennungsmotors M_EM Drehmoment der elektrischen Maschine
1 erster Gang
2 zweiter Gang
3 dritter Gang
4 vierter Gang
5 fünfter Gang
6 sechster Gang
Rev Rückwärtsgang
10 Gestell
20 Freilauf
30 Antriebswelle
40 Abtriebswelle

Claims

Patentansprüche Antriebsstrang für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Personenkraftwagen, mit einer Antriebswelle (30), einer Abtriebswelle (40) und einer ersten
Planetenradgetriebeeinheit (P1 ), einer zweiten Planetenradgetriebeeinheit (P2) und einer dritten Planetenradgetriebeeinheit (P3), mit jeweils einem Sonnenrad (S), einem Trägerrad (T) und einem Hohlrad (H), wobei
-das Trägerrad (T) der ersten Planetenradgetriebeeinheit (P1 ) mit dem Sonnenrad (S) der zweiten Planetenradgetriebeeinheit (P2),
-das Hohlrad (H) der ersten Planetenradgetriebeeinheit (P1 ) mit dem Trägerrad (T) der zweiten Planetenradgetriebeeinheit (P2) und mit dem Hohlrad (H) der dritten Planetenradgetriebeeinheit (P3),
-das Hohlrad (H) der zweiten Planetenradgetriebeeinheit (P2) mit dem Trägerrad (T) der dritten Planetenradgetriebeeinheit (P3),
rotatorisch fest gekoppelt oder koppelbar ist, und der Antriebsstrang eine erste Kupplungseinrichtung (K1 ) und eine zweite Kupplungseinrichtung (K2) aufweist, wobei die Kupplungseinrichtungen (K1 , K2) mit ihren Eingangsseiten an die Antriebswelle (30) angeschlossen sind, und
-die Ausgangsseite der ersten Kupplungseinrichtung (K1 ) rotatorisch fest mit dem Sonnenrad (S) der dritten Planetenradgetriebeeinheit (P3) gekoppelt oder koppelbar ist,
-die Ausgangsseite der zweiten Kupplungseinrichtung (K2) rotatorisch fest mit dem Trägerrad (T) der zweiten Planetenradgetriebeeinheit (P2) gekoppelt oder koppelbar ist,
und der Antriebsstrang eine erste Bremseinrichtung (B1 ), eine zweite
Bremseinrichtung (B2) und eine dritte Bremseinrichtung (B3) aufweist, wobei
-die erste Bremseinrichtung (B1 ) rotatorisch fest mit dem Sonnenrad (S) der ersten Planetenradgetriebeeinheit (P1 ) gekoppelt oder koppelbar ist,
-die zweite Bremseinrichtung (B2) rotatorisch fest mit dem Trägerrad (T) der ersten Planetenradgetriebeeinheit (P1 ) gekoppelt oder koppelbar ist,
-die dritte Bremseinrichtung (B3) rotatorisch fest mit dem Hohlrad (H) der ersten Planetenradgetriebeeinheit (P1 ), mit dem Trägerrad (T) der zweiten
Planetenradgetriebeeinheit (P2), mit dem Hohlrad (H) der dritten
Planetenradgetriebeeinheit (P3) gekoppelt oder koppelbar ist,
und wobei die Abtriebswelle (40) rotatorisch fest mit dem Trägerrad (T) der dritten
Planetenradgetriebeeinheit (P3) gekoppelt oder koppelbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Antriebsstrang weiterhin eine elektrische Maschine (EM), insbesondere einen Elektromotor, aufweist, deren Abtrieb (EMA) mit dem Sonnenrad (S) der ersten Planetenradgetriebeeinheit (P1 ) und mit der ersten Bremseinrichtung (B1 ) rotatorisch fest gekoppelt oder koppelbar ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Antriebsstrang eine dritte Kupplungseinrichtung (K3) aufweist, die ebenfalls mit ihrer Eingangsseite an die Antriebswelle (30) angeschlossen ist, wobei
-die Ausgangsseite der dritten Kupplungseinrichtung (K3) rotatorisch fest mit dem Sonnenrad (S) der ersten Planetenradgetriebeeinheit (P1 ) gekoppelt oder koppelbar ist,
-die erste Bremseinrichtung (B1 ) rotatorisch fest mit der Ausgangsseite der dritten Kupplungseinrichtung (K3) gekoppelt oder koppelbar ist, und
-der Abtrieb des Elektromotors mit der Ausgangsseite der dritten
Kupplungseinrichtung (K3) gekoppelt oder koppelbar ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion der dritten Kupplungseinrichtung (K3) auf Formschluss basiert.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (EM) und die erste
Bremseinrichtung (B1 ) konstruktiv direkt nebeneinander angeordnet sind.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrenner-Drehmomentkapazität umfasst, und dass die E- Drehmomentkapazität der elektrischen Maschine (EM) mindestens 40% der Verbrenner- Drehmomentkapazität beträgt.
. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrenner-Drehmomentkapazität umfasst, und die zweite
Kupplungseinrichtung (K2) dazu eingerichtet ist, mindestens 150% der
Verbrenner- Drehmomentkapazität, insbesondere mehr als 250% der Verbrenner- Drehmomentkapazität, zu übertragen.
. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrenner- Drehmomentkapazität umfasst, und die erste
Kupplungseinrichtung (K1 ) dazu eingerichtet ist, mindestens 140% der
Verbrenner- Drehmomentkapazität zu übertragen.
. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrenner- Drehmomentkapazität umfasst, und die zweite
Bremseinrichtung (B2) dazu eingerichtet ist, mindestens 250% der Verbrenner- Drehmomentkapazität aufzunehmen.
. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Funktion einer Bremseinrichtung auf einem oder mehreren der folgenden Wirkprinzipien basiert:
- Schaltbarer Freilauf,
- Verstärkungs-Mechanismus,
- Formschluss,
- Sperrsynchronisierung.
0. Kraftfahrzeug aufweisend zumindest ein Antriebsrad, welches mittels eines
Antriebsstranges nach einem der Ansprüche 1 bis 9 antreibbar ist.
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