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Title:
DRIVE TRAIN FOR A VEHICLE, VEHICLE HAVING THE DRIVE TRAIN AND METHOD FOR OPERATING THE VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/094747
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive train (1) for a vehicle (2) having a first input shaft (8), a second input shaft (11), and an output shaft (12), wherein the first input shaft (8) can be operatively connected selectively by means of at least one first transmission stage (LISI) to the output shaft (12) and wherein the second input shaft (11) can be operatively connected selectively to the output shaft (12) by means of at least one second transmission stage (ÜS2).

Inventors:
KINIGADNER ANDREAS (DE)
MEHLIS THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2013/200225
Publication Date:
June 26, 2014
Filing Date:
October 14, 2013
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
B60K6/48; B60K6/383
Foreign References:
EP2360044A12011-08-24
DE19945474A12000-04-06
DE102011005561A12012-09-20
DE102010063092A12011-06-30
DE19945474A12000-04-06
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Claims:
Patente $ρ rü ehe

1. Äntriebsstrang (1 ) für ein Fahrzeug (2)

5

mit einer ersten Eingan swelie (8) sowie mit einer ersten Antriebsschnitistelie (?) zur Ankoppiung eines Verbrennungsmotors (5), wobei die erste EingangswelSe (8} mit der erste Antriebsschnittsteile (7) gekoppelt ist,

10

mit einer zweiten Eingangswelle {11} sowie mit einer zweiten Äntr i e sse h nittstei le ( 10} zur Ankoppiung eines Elektromotors (6), wobei die zweite Eingangswelle (11) mit der zweiten Äntriebssehnittstell (10) gekoppelt äst,

15

mit einer Äüsgangsweäle (12) sowie mit einer Ausgangsschnlttstelie (13) zur Änkoppfung an einen Abtrieb (3), wobei die Ausgangsweile (12) mit der ÄüsgangssGhnittsteSle (13) gekoppelt ist,

20 wobei die erste Eingangswell (8) über mindestens eine erste Übersetzungsstufe (ÜS1) mit der Ausgangswelle (12) selektiv irkverbindbar ist, wobei di zweite Eingangswelie (11) mit der Ausgangsweläe (12) über 25 mindestens eine zweite Ubersetzungsstufe (032) wirkverbindbar oder wirkverbunden ist, dadufcli gekeniiEeic net, dass

30 dass die zweit Eingängsweii (11) übe die mindestens zweite Uteerseizungssiufe (ÜS2) selektiv mit der AusgangsweSle (12) wirkverbindbar ist.

2. Äntriebsstrang (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Äntriebsstrang ( ) mindestens zwei erste Übersetzungsstufen (ÜS1) und/oder mindestens zwei zweite Übersetzungsstufen: (QS2) aufweist. 3. Aniriebssirang (1) nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Momentenwe von der ersten Antriebssehnittste!le (7) zu der Ausgangswelle (12) zumindest abschnittsweise parallel zu einem zweiten Momentenweg von der zweiten Antriebsschnittstelle (10) zu der Äusgangswelie (12) verläuft.

4. Äntriebsstrang (1) nacb einem der vorhergebenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Äntriebsstrang (1) den Verbrennungsmotor (5) und den Elektromotor {6} umfässt 5. Äntriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenrtzeichnei, dass die erste und/oder die zweite Eingangswell (8,11) parallel zu der Äusgangsweile (12) angeordnet ist.

"6. Äntriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurc gekennzeichnet, dass der Äntriebsstrang (1) eine erste Aktortk (AI) zur sele tive Wirkverbindung der mindestens einen ersten Übersetzungsstufe (ÜS1 ) aufweist, wobei die Äktorik (AI) selektiv ein Losrad (LR_EJ^1 ,LR_ _yi) der ersten Übersetzungsstufe (Ü.S1) mit der erste Eingangsweile (8) drehfest koppeln und entkoppeln kann,

7. Äntriebsstrang (1) nach einem der vorhergerienden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der -.Äntriebsstrang (1) eine zweite Äktorik (A2) aufweist, wobei ie: zweite Äktorik (A2) selektiv ein Zwiscrieniosräd (L .E:EiiLR_.E.,E2) der zweiten Übersetzungsstufe (ÜS2) mit der ersten Eingangsweile (8) drehfest koppeln und; entkoppeln kann.

8. Äntriebsstrang (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsslrang (1) eine drifte Aktorik: {A3} zur selektiven Wirkverbindung der mindestens einen zweiten Übersetzungsstufe (ÜS2) aufweist, wobei die dritte Aktorik (A3) selektiv ein Ausgangslosrad (LR_Ä_E1 , LR_A_E2) der zweiten Übersetzungsstufe (ÜS2) mit der Ausgangswelle (12) drehest koppeln und entkoppeln kann.

9. Äntriebssifarig (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Äntriebsstrang (1) einen, einige oder alle der folgenden Betriebszustärid annehmen kann:

- Kiimabetrie

- Anfahren mit elektromotorischen Betrieb

- Elektromotorischer Antrieb

- Verbrennungsmotorischer Antrieb

- Parallel-BoQSt

~ Seriell-Boost

- Start-ZGeneratorbetrieb

- Zwischenzustand für Momentenauffüllung beim Schaltvorgang

10, Antriebsstrang (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Freifauf (§}, wobei der Freilauf (9) zwischen der ersten Antnebssch iitstelie {7} und der ersten Eingangswell (8) angeord net ist

1 1 , Äntriebsstrang (1) nach Anspruch 10, gekenrszesc net durch eine Sieherheiiskuppiung (14), wobei die Sicherheitskupplung (14) zur

Abkoppiung der ersten Antriebsschnittstelle (7) und/oder des Verbrennungsmotors (5) angeordnet ist.

12. Äntriebssirang (1 ) nach Anspruch 1 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitskupplung (14) zwischen dem Freilauf (9) und der

Ausgangssehnittste!ie (13) öder den angetriebenen Rädern (4afb) des Fahrzeugs (2) angeordnet ist.

13. Antriebsstrang (1 ) nac einem der vorhergehenden Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang (In zwischen dem Freifauf (9) und der Ausgangsschnittsiel ie (13) oder den angetriebenen Rädern (4a.b) ais ein formschlüssiges Getriebe mit der Sicherrieitskuppiung (14) ausgebildet ist.

14. Fahrzeug (2) mit dem Antriebsstrang (1) nach einem de vorhergehenden Ansprüche.

15. Verfahren zum Betreiben de Fahrzeugs mit dem Antriebstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Antriebsstrang (1 ) in eine Mehrzahl von Betriebs uständen gesetzt wird.

Description:
S xei htiyn§ der Erfindung Änfnebsstrang für ein Fahrzeug, F rzeug mit dem Äntriebsstrang und

Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugs

Die E indu g betriff! ein n Äntriebs$trang für e Fah eug mit den Merkmaien des Oberbegriffs des Anspruchs 1 , Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit diesern Äntriebsstrang sowie ei Verfahren zum Betreiben des Fahrzeuge,

Hvbrid^ahrzeuge nutzen neben Verbrehnungsn otoren alternativ oder rg nze d Elektromotoren, um ein Antriebsmoment zu erzeugen. Elektromotoren und Verbrennungsmotore werden hierbei wahlweis alternativ oder in einigen Bethebszustinden des Fahrzeugs gemeinsam eingesetzt. Durch diese Variabilität eröffnet sich prinzipiell eine Vielzahl von möglichen Betne szuständen : eines Fahrzeugs in Hyond-Bauweise,

Die Druckschrift DE 199 45 4?4 A die woh den näebstkommenden Stand der Technik bildet, stellt einige Varianten eines Hyforid- raftfahrzengs vor. wobei zum Beispiel Im Zusammen bang mit de Figur 3 e n Äntriefe strang mit einem Verorennungsn ofor und einem Elektromotor vorgestellt wird, der ein Vielzahl von Betriebszuständen ermöglicht,

Gebiet der rind iQ

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Antriehssfrahg für ein Fahrzeug sowie ein entsprechendes Fahrzeug vorzustellen, eleher bzw. welches konstruktiv oder konzeptionell einfach aufgebaut Ist und zugleich eine Vielzahl von BetrjebSEustincle ermöglicht Diese Aufgebe wird durch einen Änthehsstrang mit den Merkmalen des Ansprüche 1, durch ein Fahrzeug m t dem Antflebsstrang mit ' de er nislen des Anspruchs 10 sowie durch ein Verfahre mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst, Bevorzugt oder vorteilhafte Ausfuhmngsfotmen der Erfindung ergeben eich aus den Üntemnsprüehen.: der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren,

Im Rahmen der Erfindung wird somit ein Antriebsstrang vorgeschlagen, welcher für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist.. Besonders bevorzugt Ist der Antrie sstrang ausgebildet ein Hauptantrkfbsdrehmernertt für das Fahrze g bereitzustellen, um dieses im regulären Straßenverkehr, also insbesondere mit Geschwind igkelien .größer als lö Stundenkilometer, im Spezieilen gröier als 100 Stundenkilometer, anmitreiDem

Der Antriebsstrang umfasst eine erste Eingangsweile, wobei diese mit einer ersten Antriehsschnliisteile gekop elt ist die zur Ankopplung eine Verbrennungsmotors ausgebildet ist Die erste Antnebssohni steiie ist derart mit der ersten Eingangswelle gekoppelt, so dass ein Äntriebsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor auf die erste Eingangswelle geleitet werden kann. Optional ist die erste Äntflebsschnittstelie drehfest hilf der ersten Elngaogswelle verbunden, alternativ ist diese zuschaltbar ausgebildet oder über eine Prellauf angekoppelt wie nachfolgend noch erläutert wird, Ferner umfasst der Ahtriehsstraog eine zweite Eingangswelle, welche eine zweite Äntrie sschniitsteile aufweist die zur Antepplung eines Elektromotors ausgebildet ist; Die zweite Antriebsschnittstelle Ist derart mit der zweien Eingangswelle gekoppelt, so dass ein Antriebsdrehmoment von dem Elektromoto auf die zweite Eingangswelle geleitet werden kann.

Der Antriebsstrang umfasst eine Ausgangswelle, weiche mit einer Ausgangsschnittstelle gekoppelt Ist und welehe zur Ankeppiung ah einen Abtriefe, Insbesondere an ein Ditferenzlal, Im Speziellen an ein Qyerdiflereozlal, ausge ildet Ist D e Äusgangsscbntttstelle ist der rt mi! der der Ausgangswetle gekoppelt dass ein Äntnebsdrehn öhien von der Ausgangswele auf den Abtrieb geleitet w rd n kann. Di erste Eingangsweile ist über mindestens ein erste Ühersetzongsstufe mr der Ausgangswelle selektiv wirkverbindban Selektiv wirkverblndbar bedeutet insbesondere, das die mindesten eine Übersefzongsstofe in Abhängkjkait eines vorgebbaren Sehaizustand der mindestens einen Übersetzungsstofe eine Wiricverbl dung oder eine Entkopplung realisiert. Unter Wirkverblndong wird insbesondere eine getriebeteohnisohe Verbindung verstanden, die zw. Öhertragyng ubd optional ergänzend zur On set ung von Antnebsmomenten oder anderen Drehmomenten dient, Somit kann die Eingangswelle ober die mindestens erste Obarseföungsstyie wahlweise mit der AMsgangsweiie getdebeteobnisoh gekoppelt ode entkoppelt sein, Unter einer Öbersetzungsslufe wird vorzugsweise eine gethebeteehnisehe Stufe mit einem beliebigen Übersetzungsverbäitnis. insbesondere einem Ofeerset ungsv rhaltPl o i, n ~ 1 oder n i verstanden. Die zweite Eingangswelle ist mit der Ausgangswetle übe mindestens eine zweite U bersetengsstyfe wi kver indba oder wlrkvierbunden ,

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zweite Eingangsweite üfe r die mindestens zweite (Jbefseizyngssiufe selektiv irkverbindbar Ist. Somit Ist es wahlweis möglich, die zw ite Bng&ngs^eile mit der Aosgangswelie: zu koppeln oder zy entkoppeln.

Der Vorteil der Erfindung ist insbesondere darin zu sehen, dass durch die selektive VVirkverbindung zwischen erster Eingangswelle-Äesgangswelle und zweiter Eingangs elle-Ausgangswelle eine: Vielzahl von Betrle szuständen von dem Antriebsstrang eingenomriien werden kann, sodass der Antriebsstrang sehr flexibel einsetzbar ist Insbesondere ist es möglleb : die Antriebsdrehmomente von dem Elektromotor und dem Verbrenn y ngsmofor wa lweise: alternativ oder gemeinsam, insbesondere ö edagemd, auf die Ausgangswelie zu übertragen,

U n die Vanabilitat der Betriehszustinde weiter zu erhöhen, ist es bevorzugt dass der Antrie sstrang mindestens mi erste Übersetzungsstufen und/öder mindestens zw i z te Oherset xmgsstufen aufweist in diese Ausgestaltung kann die erste £i«§angäwel!e mit der Ausgangswelie wahlweise Ober eine der beiden ersten Ühersetznngsstufen gekoppelt oder davon entkoppelt sein. In gleicher Weise kann die zweite Blngangsvelle über eine der zwei zweiten Übersetzungssiyien mit der Ausgangswelle gekoppelt oder entkoppelt u dieser sein.. Besonders bevorzugt weisen die mindestens zwei ersten Übersetzungsstufen untersebiediiel e Ühersetzungsverbaltoisse auf. Alternativ oder ergänzend weisen die mindestens zwei zweiten ybersetzungsstufen unterschiedliche Öbersetzungsverbältnisse auf, Düren die ge&ohilderte Weiterbildung Ist es möglieb, dass bei: exklusivem Betrieb dure den Verbrennungsmotor zwei unteisohiedllcbe erst Übersetzungsstufen genutzt werden. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, das bei exklusivem Betrieb des Elektromotors mindestens zwei unterschiedliche zweite Übersetzyngsstyfen genutzt werden können.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindun wird ein erster Momenten e§ von de ersten Antriebsschnittsteile zu der Ausgangswelie und ein zweiler omenfenweg von der zweiten Anirlebssehniftsteiie ebenfalls zu der Ausgangswelie gebildet. Ober die l fomentenwege werde die Antried$drebmomente des Verbrennungsmotors beziehungsweise des Elektromotors geleitet m Rahmen der Ausgestaltung wird vorgeschlagen, das der erste und der zweite Mornentenweg zumindest absehnittswelse parallel geführt werden, insbesondere verlaufen die omenten ege beim Übergang in die Ausgangswelle parallel zueinander versetzt, sc dass die Antrle sdrehmemente von dem Verbrennungsmotor und von dem Elektromotor parallel versetzt In die Ausg ngswelie eingeleitet werden. Diese Ausgestaltung erlaubt die voneinander unabhängige und parallele Fobrong der Antrfebsdrehmomente von den Antrle sscbnlttstellen zu der Äosgangswelle.

Bei einer konkn^en Ausgestaltung der Erflndi ng ornfasst der Antue sstrang den mlmfestws einen Verbrennungsmotor und/oder den mindestens einen Elektromotor. Der Verbrennungsmotor weist vorzugsweise eine Leistung von größer 30 Kilowatt vorzugsweis gr ß r 40 Kilowatt au De Elektromotor weist ebenfalls vorzugsweise eine Leistung von größer 30 Kilowatt, vorzugsweise großer 40 Kilowatt, auf.

Konstruktiv betrac tet Ist bezie ungsweise sind die erste ynd/eder die zweite Elngangsweie bevorzugt parallel zu der Ausgangsweli angeordnet. Eiesondors bevorzugt sind erste und zweite Eingangsweile zueinander parallel jedoch beabstandet angeordnet. Durch die Anordnung der Weile kann der variable Antriebsstrang bauraumsparend und konstruktiv einfach umgesetzt werden,

Sei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung de Erfindung weist der Antnebsstrang eine erste Aktorik auf, wobei die erste Äkforik selektiv ein Losrad der ersten Übersetzungsstufe mit der ersten Eingangswege drehtest koppeln und entkoppeln kann. Optional ergänzend ist: die Äkforik ausgebildet, von den mindestens zwei ersten Übersetzungsstufen jeweils ein Losrad mit. der ersten Eingangswelle drehfest zu koppein und zu entkoppeln, D rch die Aktorik kann die erste Eingangsweile somit selektiv mit einer der ersten Öbersetzungsstufen gekoppelt werden. Alternativ hierzu ist die erste Aktorik ausgebildet, ein oder mehrere Losräder der ersten Übersetzungsstufe mit der Ausgangsweile drehfest zu koppeln oder zu entkoppeln.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung: weist der Antnebsstrang; eine zweite Aktorik zur selektiven Wirkverbindung der ersten Eingangswelie mit einer der mindestens i i zweiten Übersetzungsstufen auf. Mit der zweiten Aktorik kann somit die erste Eingangswelle selektiv mit einer der zweiten Übersetzungsstufen gekoppelt werden, insbesondere erlaubt die wefe Äktorik selektiv ein Zwische n los rad einer der mindestens z ei zweiten O&efset&mgsftyfer milder ersten Eingangswelle dre test tu koppeln. Der Vorteil der zwei n Äktorik ist es ; dass diese eine Obertr gung v n Drehmoment wisc n dem: Eiektromoter u d dem Verbrennungsmotor, eine Zusanimenföhreng der Äntnebsdmhrnomente von Elektromotor und Verbren nongsniotor auf einer gemeinsamen Welle .und/oder das überleiten de Anfoebsdrehnioment des Elektromotors über die erste Elrigangswelle auf die Ausgangswelie ermöglicht Bei einer Weiterbildung der Erfindung: w ist der Antbeesstrang eine dritte Äktorik zur selektiven Wirkverbind yng der mindesten einen zweiten (jbersetZMngsstyfe mit d r Ausgang swelle auf : wobei di Äktorik selektiv ei Äusgangslosrad der mindestens einen zweiten Überselzyngsstufa mit der Aysgangswelle drehlest koppeln und entkoppeln kann. Alternati b tm ist die dritte Äktorik ausgebildet ein Bnrjangslosraä der mindestens einen w iten Öbersetzungsstuf selekti mit der zweiten Elngaogswelie zu koppeln.

Insbesondere in der Äysgestaltung mit mindestens zwei: erste Öbersetzungsstyfen ynd mindesten zwei zweiten Übersetzuogsstyfen sowie de drei zuvor genannten Äktoriken kann der Antnebsstrang einen, einige ode alle der folgenden Betriebszuslände einnehmen:

- Kjioiahetrieb

- Elektromotorischer Antrieb

* Anfal en mit elektremotorisehe h Betrieb

- Ver rennungsrnotoriseher Antrieb

- ParalehBöost

- Se lell-Boest

$tert- i3eneratorbetrieb

- wiso enzustand für omentenayffülung beim Sohaitvorgang

Mit dem letzten Betriebszustand ermöglicht der Antriebsstrang ein Verfabren zum Schalten des Äotriebsstrangs, wobei der Antnebsstrang eine Getriebeanordnyng mit der ersten und der zweiten Öhersetzungsstufe umfassi Ober die die Ewelte Eingangswelle in mindestens einem ersten und einem zw it n Übersetzungsverhältnis zur Ubertragyng des Äntrlebsdrehmon-rents des Eie romotors mit der Ausgangsweile selektiv die erste Eingangswelle zw Öbedragyng des Äntnebsdrehmoments des Verbrennungsmotors mi der Äusyangswelle selektiv wlrkverhindbar ist wobei bei einem Sehalfvdyjang der Getriebeanordnung von dem ersten Übersetzungsvedialtnis zu dem zweiten Übersetzungsverhältni oder In Gegenrichtung zur Obertragyng de Äntriefosdre moments des Elektromotors auf die Ausgangszeil eine Öbergangsvemorgung durch die Obertragyng des Antriebsmoments des Verbrennungsmotors auf die Ausgangswell durchgeführt wird, ym das an der Äusgangsweile anliegende öesamtantrie sdrehn oment während des Sehaltvcrgangs konstant m halten. Beis ielsweise weist der Äntrlebsstrang eine Steyereinriebtung m die progranimtechnlseh und/oder sobaltyngsfeebnlsch ausgebildet Ist, das Verfahren, insbesondere de Schaltvorgang ayfomatiseh und/oder selbsttätig dyrchzuföbren. Insbesondere ist die Steuereinrlcbtung ausgebildet den Schaitvorgang in einem Zeitraum kleiner 1 s, vorzugsweise kleiner 0,1 s dyrcbzuführen,

Bei einer e or^ugie Weiterbildung umfassf de Äntrlebsstrang de Freilayf , wobei der F eifen! zwischen der ersten Anfnebssehnitisteile und der ersten Eingangsweile angeordnet Ist. Alternativ oder ergänzend ist der Freilauf seriell zwischen der ersten Eingangsweile und dem Verbrennungsmotor gesonaltet, Funktionell be rachtet ist der Freilayf als eine Öberbelkupulung ausgebildet, wobei der Freilayf In einer ersten Orehrlohtyng ein Antrlebscfrehrnement von dem Verbrennungsmotor In die erste Eingangsweile überträgt, solange die Eingangsdrehzabi der ersten Äntrlebssohnlttstelie ynd/oder de Verbrennungsmotors gro er als die Drehzahl der erste Eingangsweil Ist, und entkoppelt sobald di Drehzahl der Elngangsweiie groBer eis die Eingangsdrehzahi ist, Konstruktiv befrachtet Ist der Freilayf z,B, als ein ieoin körperfrellauf ausgebildet Durch den Aufbau des Antriebsfraugs kann ein min elektrische Anfahren des F rzeu s aus d m ste e der* Zustand umgesetzt e den, für diese Funktion st: som t keine betätigbare e ku lung mehr not end g, wie diese aus konventionellen Antriehsstrangen fcek nnt ist Um jedoch ein Abkoppeln des Verbrennungsmotors trotzdem umsetzen zu können, wird statt einer aufwändigen, hefätigbaren Reibkupplung ein im Vergleich dazu einfacher Freiiauf eingesetzt der diese Funktion übernimmt. Bei der Weiterbildung der Erfindung wird somit die Variabilität des erflndungsgemi en Änfriebsstrangs ausgenutzt, um Komponenten des; Antriebsstrang einzusparen.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung nmfasst der Antnebssfrang eine Sicherheitskupplung, wobei die Sicherheitskupplung zur Abkopplun der ersten Ahtriebssehnittsfeite und/oder de Verbrennungsmotors ausgebildet ist. Insbesondere Ist die Sicherheitskupplung ausgebildet und angeordnet, bei einem plötzlichen Stehen der Antriebsräder, wie z.B. bei einer Notbremsung oder beim Verzöger auf einer Eisplatte, den Momenfenweg von einem Ivlomentensoblag ausgehend von den angetriebenen Hadern in Richtung des Verbrennungsmotors zu unterbrechen.

Besonders bevorzugt ist die Sicherheitskupplung in dem: Antriebsstrang In Richtung des Momentenwegs vo dem Freiiauf angeordnet, so dass de Freilauf durch die Sicherheitskupplung von dem omentensch!ag entkoppelt Ist. Dieser bevorzugten Ausgestaltung liegt die Öberlagung zugrunde, dass der Freiiauf ansonsten fü den ören zusfand des omentenschlags ausgelegt werden rnüssie und für den Normalbefrieb überdimensioniert wäre. Stattdessen wird der Freiiauf auf das *ta%inialdrehmoment des Verhrennungskraftmotors ausgelegt und durch die Sicherheitskupplung geschützt.

Die Sicherheitskupplung Ist besonders bevorzug als eine automatisch auslösende Kupplung, insbesondere als eine Rutsch kupplun und/oder als eine überfastkuppiung ausgehiidef. Im speziellen wird die Sioberlieltstiüpoiyrsg ausschließlich deren überscfureltsn eines: anliegenden fvtaiclnla fd reh mome nts a y sgelö t

Be einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Äntriebsstraeg zwischen dem Freilauf oder dem Verbrennungsmotor einerseits: und dem Abtriefe oder bis zu den angetriebenen Rädern andererseits eis ein formscHiussiges Getriebe usge ilde wobei s mtliche irkverblndyngen: im geschlossenen Zustand als ormschlyssverbindyngefi: ausgebildet sind,

Ei weiterer Gegenstand bildet ein Fahrzeug mit dem Äntriehssfra ng, wie dieser zuvor beschreiben wurde. Das Fahrzeug ist insbesondere als ein Personenkraftwagen ausgebildet ,

.Zudem■ wird ein Verfahren .zu zum Betreiben des Fahrzeugs mit dem Änthefestrang wie dieser zuvor beschrieben wurde beansprucht wobei der Antrlebsstrang im Setriefe in eine ehrz hl von etriebsiustinden .gesetzt wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben: sieb aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausfyhryugsbeisplefe der Erfindung sowie der beigefügten Figur. Dabei zeigt:

Figur 1 eine sehernatisehe Darstellung eines Äntne ssfrangs für ein Fahrzeug als ein Äusführyngsheispiei der Erfindung.

In der Figur 1 ist in einer sohemaiischen Darstellung: ern Äntriehsstrang 1 fü ein Fahrzeug 2 dargestellt wobei de Äntriebsstrang ausgebildet ist, ein Äntrlebsdrehmoment zum Beispiel über ein DifferenBal 3 auf zwei angetriebene Räder 4a, 4b einer Achse zu verteilen. Da Fahrzeug 2 beziehungsweise der Antriehsstrang 1 umfasst zur Erz ugung eines Autnefesdrebmornents einen Verbrennungsmotor 5 sowi einen Elektromotor 6, Jeder der ivlotoren 5, 8 ist so dimensioniert, dass dieser anch alleine das Fahrzeug 3 antreiben kann.

Der Verbrennungsmotor fs st über eine erste Antriebsschnittsfeile ? msf einer ersten Eingangswelle 8 verbanden, sodass Drehmoment von dem S Verbrennungsmotor 5 auf die erste Eingangsweife 8 geleitet werden kann.

Optional ist ei Freilaut B vorgesehen, wobei der Freslauf 9 zwischen: der E riga gsschnitisteile 7 und der ersten Eingangswetle 8 angeordnet ist, Der Ffeit uf § ist als eine Öherholkypplung ausgebildet und koppelt in einer ersten prehrichtun die Eingangsschniftstelie 7 mit der ersten Eingangswetle0 8 für den Fall dass die Drehzahl der Eingangsschii ttstelle 7 grö er oder gleich ate die Drehzahl der ersten Eingangswelte 8 Ist, for den Fall, dass die Drehzahl der Eingangsscfenlfsfelie 7 kleiner als die Drehzahl der ersten Eingangswelle 8 ist, sind Elngangssehnittsielle 1 und erste Elngangswelie 8 entkoppelt

.6

Es st möglich, dass der Verbrennungsmotor 5 ~ wie hier gezeigt— koaxial zu de ersten Eingangswelie 8 angeordnet Ist, alternativ Ist es jedoch auch möglich, dass das Drehmoment über ein Zwisohengeihehe an die erste Äntriebssc oittsteite 7 übertragen wird.

0

Der Elektrometer 6 Ist über eine zweite Anthehssohnittste!!e 10 mit einer zweite Eingangswetle 11 gekoppelt, sodass ein Äntrsebsdrehmomenf von dem Elektromotor 8 auf die zweite Eingangsweife 11 übertragen werden kann. Die erste Eingangszeile 8 und die zweite Eingangswelte 11 sind$ parallel zueinander ausgerichtet und zugleich paraliei versetzt zueinander angeordnet

Ferner urefassf der Äntriebssirancf 1 eine Ausga.ngsweiie 12, welche über eine Äusgangsschnitistelie: 13 mit dem; Differential 3 gekoppelt ist, so dass0 ein Antdebsdrehmornenf aus dem Antriebsstrang 1 in das Differential 3 geleitet werden kann,

Der Antriebsstrang 1 ymfasst eine zweistufige erste Öherset ungsstufe OS welche selektiv die erste Eingangszeile 8 mit der &ysgan§sweiia 12 koppeln: kann.. Ferner un fassf der Antriebsstrang 1 eine: zweistufige zweite Ubersetzyngsstufe ÜS2, weiche die zweite Eingangswelle 11 mit der Ausgangswelie 12 selektiv koppeln kann. Die erste und die zweite yberseteungsstyfe US1 und UB2 können jeweils auch mehrstufig ausgebildet se n. Bei einer kleineren Ausfuhrungsvarianfe ist die Öeersatzungsstufe ÖS1 zwei- öder mehrstufig und die Öoersetzyngsstufe 0S2 nur einstufig ausgebildet. Die wei Stufe der ersten Öbersetzungsstufe ÖSi umfassen jeweils ein Losrad l&JE_V1 und L E_V2, welche koaxial und in einem entkoppelten Zustand drehbar auf oder zu der ersten Eingangswelle 8 angeordnet sind, Ferner urnfasst die erste Üherset ungsstufe .zwei Festrider FR m A m Vi und FR_Ä_V2, welche beanstandet, jedoch insbesondere enachbart drehfest auf der Ausgangswelie 12: aufgesetzt sind. Eine erste Aktorlk A kann wahlweise einen Eht opplungszy stand einnehrnen, da Losrad LR_E m V1 öder das Lesrad LR_E_V2 mit der ersten Eingangswelle 8 koppeln. Damit Ist es mögliob, zum Beispiel das Aniriebsdrehmomeni des Verbrennyngsn otor 5 über m®\ unterschiedliche Gethebepfade von der ersten Eingangswelie 8 auf di Ausgangswelie 12 zy ut>©ifiS$®r$. Insbesondere unterscheiden sich di zwei Stufen der ersten Öbersetznngsstuf ÖSI durc das ÖbersetÄungsver iftnls,

Die zweite Eingangswelie 11 ist mit der Ausgangswelle 12 über eine zweite Obersetzungss yfe ÜS2 ebenfalls mit zwei Stufen selektiv koppelbar. Auf de zweiten Eingangswelle 11 sitzen koaxial zwei Festrider FRJBTEI und .F JE2 JE2, Auf oder zu der ersten Eingangswelie 11 sind ip entkoppelten Zustand zwei Losride drehbar gelagert und koaxial angeordnet nämlic B &1. und LR . E ... E2, Auf oder zu der Ausgangswell 12 sind weitere zwei Losrider tRj E1 und LR A_E2 koaxial und im entkoppelten Zustand drehbar gelagert. Die feelden Losrader auf der ersten Eingangswelie 8 sind über eine zweite Äktorik A2, die zwei Losräder auf der Aiisgangswell 12 über eine dritte Aktorik A3 selekti mit der ersten Eingangswelle 8 bzw. mit der Äysgangswelfö 2 koppetbar.

Jedes der genann « Losräder st Ober eise erste Äktorik AI, di : zweite Äktorik A2 b , die dritte Aktorik A3 selektiv mt der - geordneten Welle koppeibar. Damit erge en sieb die u.a folgenden Setriebsxusfände:

Betrlehszust nd I: llmaoeiheb

In dem 1 werden .alle Aktohken A Ä2, A3 in einen Enikoppiungszustand gesetzt, s dass alle Losräder vo den zugehörige Wellen 8 bzw, 12 entkoppelt sind. In diesem Belrie szustand kann wahlweise der Elektromotor 8 «der de Verbrennungsmotor S Isoliert: arte@ fe:n. und zum Beispiel das jeweilige Äntriebsdrehmoment in ichtung einer Klimaanlage oder einem anderen Nebenaggregat abgeben, um diese oder dieses anzutreiben.

B ttsebszystand IIa - IIb: Elektrometorisoher Antrieb

In dem Bethebszustand IIa sind die AMorik AI und die Aktorik Ä2 In einem Entkoppiuugszustand. Die AMorik A3 koppelt das Lesrad LR„Ä„E1 an die Aysgangswe!le 12, sodass ein Aßtriebsdre momeui vom Elektromotor 6 auf die Ausgangswelle 12 übertragen wird. In dem Zustand IIb koppelt die Aktorik A3 dagegen das Losrad LR .A..E2 n die Ausgan sweile 12. Damit wird bei diesen beiden Betriebszuständen & rein elektromotorischer Antrieb umgesetzt, wobei in dem Betriebszustand IIa das An riebsdrebmement über eine der zwei zweiten Öberset ungsstufen ÜS2 und in dem Betriebszustand IIb über die andere der zwei zweiten Obersetzungsstufen ÖS2 geleitet wird.

Betriebszustand 11c ~ llf; Elektromotorischer Antrieb

in diesen Betriehszusiänden wird eine der Losräder LR_E . E1 oder lB...E m E1 über die zweite Aktorik ,A2 mit de ersten Bngsngswelle $ gekoppelt sowie einer der Lesrider L _E V1 oder LRJz tZ ebenfalls mit der erster* Ejrsgsngswetfe 8 gekoppelt, so dass das Äntnebsdrehmoment von dem Elektrom tor 6 auf die Ausgangswelle 12 über beide Getriebestufen Lisi und ÜS2 geführt wird. Insgesamt ergeben sich vier Steilmdglichkelten, wie diese in de Tabelle aufgeführt sind

Insbesondere kann In den Betriebszuständen IIa - llf ei rein elektromotorische Anfahren umgesetzt werden. Schallvorg ng im elektromotorischen Betrie von de Beihebszusiänden IIa oder II In einen der Betriebszystände itc bis IJf:

Bei di s m Schaltvorgang wird ausgehend von dem Betriebszustand IIa oder Iii) über die Äkforik A3 die Wirkverbindung zwischen Elektromotor 8 und Äusgangsweile " 12 gelöst. Um der Verhno;eryna; des Gesa tdrehmcmenf auf der Ausgangswelle 12 während des Schaltvorgsngs zu. vermeiden wird einer de Zwischenzustände llz oder Ilz2 eingenommen, so dass ein Äntrlebsdrehmoment des Vertorennungsn otors 6 zur omenlenay fullung an der Ausgangswelle 12 genntzl werden kann. Bei dem Übergang tu den Betriebszystanden llc bis III wird ein BetriehSEustand ausgewählt der die gleiche Stellung der A orlk Ä1 wie der zuvor gewählte Z jsehenzystand aufweist. Nachfolgend wird über die Akionk A2 das Änfhebsdrehmöriient des Elektromotors 8 auf die erste Antriebswelle 8 geleitet und das Antriehsdrebmomebt des Verbrennungsmotors δ reduziert so dass nach dem Sehaltvofspng wieder ein rein elektromotohscher Antrieb vorliegt

Um eine Drehrnomenfausfall während des Umschaltens von dem Betriebszustand II a zu dem Befrlebszustand i b zu vermelden, kann bei dem Gang ecb el eine vlomentenayf üllung über den Verbrennungsmotor 5 erfolgen. Hierzu wird In einem Zwlsehenzustand II El beziehungsweis II z der Verbrennungsmotor 5 über die eine der ersten Öherset yngsstufen ÖS1 oder Üb r die andere der ersten Öberseizungsstufen ÖS1 auf die Ausgangswelie geleitet, indem das tosrad LRJE ^ WI oder das Losrad LB_E_V2 durch die Aktorik AI an die erste Eingangsweile 8 gekoppelt wird, Somit kann der Verbrennungsmotor 5 Drehmoment über einen Getriebepiad über die ersten Ubersetzyngsstufen US1 zuführen und ausreichend Drehmoment bereifstellen:. Eine Umsetzung kann über eine öethebesteuerung realisiert werden, die den Sehaltvorgang In einem automatisierten Getriebe durchführt. Hierbei kann vor einem Gaogweobsei de Verbrennungsmotor S gestartet oder auf Drehzahl gebracht werden, um über den genannten Getriebepfad Drehmoment bereifEosfeilen, Alternativ hlerzy kann der Verbrennungsmotor § bereits Irn Rahmen eines Parallel » Boest- Betriebs - wie dieser im Zusammenbang müden Bsfxie sEUStände IV a bis IV d beschriebe i d, bereitstellen und d e ffementenanforderung m den Verbrennungsmotor § wird angehoben, un> das wegfallend Moment es Elektromotors Wsi Oangwechsel z kompensieren. Betriebszustaod III adil h: Verhrennung niotorischer Antrieb

In dem Bet iehsrnodus III a wird das Drehmoment des Vererennungsrnofors S u-ber e ne der ersten Übersetzungsstufen ÜS1 auf die Ausgangszeile geleitet. Öle Akteriken A2 und A3 si d m Entkoppiangs ustand. insbesondere wird das Lö&rad LR_E ^ V1 durch: die erste Aktorik Ä1 m t der ersten Eingangsweile 8 drehfest verbunden:. In dem Betriebszusiand III b wird die andere erste Übersetzongsstiffe ÜS1 gewählt, indem, duroh die: erste Aktorik A das Losrad tRJ*_ V2 mit der ersten Eingangswetle 8 drehtest verbunden wird. Bei einem Gangwechsel von dem Betriebszusland III a zu dem Befrlebszustand ülb ist es möglich, dass eine omenteoauffüliung durch den Elektromotor umgesetzt wird. Zu diesem Zweck wird in dem Zwischenzustand lllzl, während dessen die Aktorik AI im Entkopplungszustand beim Umschalten Ist, das Losrad LR_AJS1 mit der Ausgangswelle 12 drehfest vefbunden, sodass öoer eine der zweiten Öfoersetzyngssfufen ÖS2 das Drehmoment vom Elektromotor 6 auf die Ausgangswelle 12 Obertragen wird, Alternativ hierzu kann in dem Betrle s^ustand Ii! :z2 die andere zweite üeersetzungsstuie ÖS2 genutzt worden, i dem duroh die Aktorik A3 das Losrad LR m Ä_E2 ' mit der Ausgangswelle 12 drehfest gekoppelt wird, Bethebszustand IVa - IVcl: Parallel-Boost

In diesem Betrlebszustand werden sowohl Drehmoment von dem: Vorbrennungsmoter 5 als auch Ober den Elektromotor § der Ausgangswelle 12 zugeführt. In den Betriebszosfandeo IVa und IVb wird hierzu eine der ersten Übersefzongsstofen US ; genutzt, indem durch di erste Akterik AI das Losrad L JE Vf oder das Lesrad LR_E_V1 mit der ersten Elngangsweite 3 drehlest verbunden wird. Zusätzlich wird durch die Aktorik 3 auf einem parallelen Momentenweg ein Drelimornent von dem Elektromotor 6 auf die Ausgangsweile 12 nher eine de zweiten Übersetzongssiufeo ÜS2 übertragen, Indem wahlweise das Losrad UTA ^ Ei oder alterna iv das Losrad LR . A ... 2 dml fesf mit der Ausgangsweile 12 verbunden wird, Bethebszusfaind V a - Vf: Seriell- Boost

Bei diesen Bet iebszuständen wird das gesamte Drehmoment von Elektromotor und Vererennungsmotor entweder über eine der ersten Üherseteungsstufen 0$1 oder über eine der mt Ubersetenngsstuten ÖS.2 geleitet. Dies wird dadurch erreicht, dass die fciouk Ä2 wahlweise da Losrad LR JE JE i oder das Losrad LRJEJE mit der ersten Eingangsweile 8 drehlest koppelt. Di Ü ertragung des auf der ersten Eingangsweite 8 vereinigten Drehmoments erfolgt über einen der v er Oetriebep ade, indem wahlweise über die Äktorik AI da Lösrad LRJEJ i öde L JE /2 mit der ersten Eingangswelle 8 gekoppelt wird oder über die Äktorik A3 den durch die Aktorik A2 ausgewählten Getriebepfad zu der Äusgangswelle 12 verlängert wird.

Sowohl die Betrie szustände im Parallel-Boost als die Betriebszustande im Seriell-Iäöosi kennen zugleich für einen Seneraterbetneb genutzt werden,

Betriebszustand VI a--V! b: SiartVGeneralorbetrteb

In diesem Betriebszustand Ist die Aosgangswelie 1.2 abgekoppelt:, ee kann jedoch ein Drehmomen zwischen dem Elektromotor 8 und dem Verbrennungsmotor 5 fliegen. Dieser Drehmömen fluss kann vom Elektromotor 6 zum Verbrennungsmotor genutzt werden, um den Verbrennungsmotor 5 zu starten oder vo dem Verbrennungsmotor S zu dem Elektromotor 6 ,g$f*utzf werden, um diesen in einem Generatorhetneb zu betreiben. Für den Drehmonientenffuss von dem Elektromotor 6 zu dem Verbrennungsmotor 5 muss gt der Freilaof 9 gesperrt werden.

Die Bedeutung des Freilaufe 9 Ist insbesondere bei den Balhebszuständen lic bis tlf: eiektromo onsoher Antrieb, IVa ·· l¥d: ParalleLBoosf und/oder V a ~ Vi: Serieif-Boost zu sehen, in den genannten Bet lebszustindon musste der Verbrennungsrnotor 5 fü den Fall, dass dar Verbrennungsmotor § eine geringere Drehzahl a s der Elektromotor 6 übersetzt auf di erste Elngangswelie 8 aufhrlngt üb r ne hetärigfeare Trennkupplung von der erste Eingangswelle 8 abgekoppelt werden. D ese Funktion wird konstruktiv: weniger auf Ädfg von dem Froilauf 9 öbersommen.

Allerdings kann der Einsäte: des Freilauf t Herausforderungen i Grenmrstär den führen. Für den Fall, dass die Räder 4 a, b tu einem idtÄhen Stillstand kommen;, wie dies z.B. bei einer Notbremsung öder bei einem Bremsen auf Eis passieren k$M* f wurde einen Momentenschlag ausgehend von den Radern in Richtung des Verbrennungsmotors 5 ü ertragen werden. Dieser Momenfensehlag würde insbesondere deshal ungedämpft überfragen werden, weil der ÄntriehsstrarKj 1 als ein formschlüssiges Oetheee ausgebildet ist, &® dass eine Dämpfung des omentenschlags durch ein Rutschen einer reibschlüssigen Verbindung, nicht erfolgt Während der Verbrennungsmotoir 5 seihst durch einen optionalen, vorgeschalteten Torsionsdämpfer (nicht gezeigt) geschützt werden könnte, mösste insbesondere der Frellauf 9 för den Momentenschlag ausgelegt sein. Alternativ hierzu: k nn eine Sicherheitskupplung 14. in den Antriebssfrang t Integriert werden, wobei die Sicherheitskupplung 14 zwischen dem Frellauf 9 und den angetriebenen Räder 4 a, b angeordnet ist und den Momentenweg des omentenschiags von den angetriebenen Rädern 4 a, b in Richtung des Verbrennungsmotors β unterbricht. Di Sicherheitskupplung 14 ist insbesondere al$ : eine passive Rutsch- oder Überlastkupplung ausgebildet,, die ausschlleSlioh auf das Anliegen eines Drehmoments größer als ei vorgegebenes a>(imaldrehmornent durch öffnen reagiert, Durcb die Sicherheitskupplung 14 ist der Freilauf 9 ausreichend geschützt, so dass dieser mit Bezug auf das Drehmoment des Verbrennungsmotors 5 ausgelegt werden kann. Die Sicherheitskupplung 14 kenn auch In den Freilauf § konstruktiv integried: werden. 1 Antfl&bssirang

2 Fahrzeug

4a, Rider

5 V rfemnnyngsrrioto

8 Elektro motor

? Artne ssclnlttstetle

8 Eingangswelle

9 Frellauf

I ö Ä lnebssch n itistelle

I I Eingangs elle

12 Ausgangszeile

13 Ausgangssohntttsteile

14 Sic ef es!sk:y ptaC

ÜS1 erste Ö&ef eteyingsstufer:

LR_£ m V Losrad auf der ersten Eingangswete 8 von einer der zwei ersten Üfeereeföungsstufen ÜS

LR E ... V losrad auf der Eingangswelte- 8. vo der anderen der zwei ersten Öfoersetongsstufe 0S1

082 zweite Üfeerseizüngsstyfen

L^_E_E1 Losrad auf der ersten Eingangswelle 8 einer der zwei

^ eifen y^ersetzungsstuferi OSZ

U JEJS2 Losrad auf der ersten Eingangswelle 3 von der anderen der zwei »eilen O ereet iungsstufen 0S2

L j^E ' i Losrad an! der Äu gang wete 12 einer der zwei zweiten

Üfcersefzüngssfufan ÖS2

Lk m &JE& l <$ auf der Ausgangswell 12 von der andere« der zwei zweiten Übersetzyngsst fen 082,