DE102017200561A1

DE102017200561A1 - Fahrzeugantriebsstrang und Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstranges

Info

Publication number: DE102017200561A1
Application number: DE102017200561.0A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rebholz; Jürgen Legner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-01-16
Filing date: 2017-01-16
Publication date: 2018-07-19
Also published as: CN108357351A; US20180202548A1

Abstract

Es wird ein Fahrzeugantriebsstrang (1) mit einer Antriebsmaschineneinrichtung (2), mit einem Abtrieb (3) und mit einer im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (3) vorgesehenen Getriebeeinrichtung (4) beschrieben. Die Getriebeeinrichtung (4) umfasst wenigstens zwei Getriebeeinheiten (7, 8), deren Übersetzungen zumindest bereichsweise stufenlos variierbar sind und die in parallel zueinander verlaufenden Leistungssträngen (9, 10) zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (3) angeordnet sind. Die Leistungsstränge (9, 10) sind jeweils mit einer antreibbaren Fahrzeugachse (5, 6) des Abtriebs (3) in Wirkverbindung bringbar. Es ist wenigstens ein Schaltelement (16) vorgesehen, über das die beiden Leistungsstränge (9, 10) im Bereich zwischen den Getriebeeinheiten (7, 8) und den antreibbaren Fahrzeugachsen (5, 6) miteinander in Wirkungverbindung bringbar sind. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Betreiben des Fahrzeugantriebsstranges (1) vorgeschlagen, währenddem das Schaltelement (16) in Abhängigkeit eines über die Getriebeeinrichtung (4) zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (3) zu übertragenden Drehmomentes betätigt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fahrzeugantriebsstrang und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 7 näher definierten Art.
Aus der DE 10 2013 019 173 A1 ist ein Antriebsstrang mit einem Antriebsmotor bekannt, der wenigstens zwei von dem Antriebsmotor ausgehende Parallelabtriebe sowie wenigstens zwei Getriebe umfasst. Jedes Getriebe steht mit jeweils einem Parallelabtrieb in Verbindung. Die Abtriebe der wenigstens zwei Getriebe sind mit wenigstens einem Summiergetriebe verbunden. Der Antriebsstrang weist zum Ausgleich eines Übersetzungsunterschiedes zwischen den Getrieben wenigstens ein Ausgleichsgetriebe auf.
Nachteilig dabei ist jedoch, dass über den gesamten Betriebsbereich des Antriebsstranges das zwischen dem Antriebsmotor und dem Abtrieb des Antriebsstranges zu übertragende Drehmoment über beide Getriebe geführt wird. Dadurch wird jedoch ein Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugantriebsstranges innerhalb definierter Betriebsbereiche beeinträchtigt, in den das jeweils zu übertragende Drehmoment lediglich über eines der Getriebe führbar ist, ohne dieses eine Getriebe in unzulässigem Umfang zu belasten.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen durch einen einfachen konstruktiven Aufbau gekennzeichneten Fahrzeugantriebsstrang zu schaffen sowie einen wirkungsgradoptimierten Betrieb eines Fahrzeugantriebsstranges zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Fahrzeugantriebsstrang sowie mit einem Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 bzw. 7 gelöst.
Der erfindungsgemäße Fahrzeugantriebsstrang ist mit einer Antriebsmaschineneinrichtung, mit einem Abtrieb und mit einer im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb vorgesehenen Getriebeeinrichtung ausgeführt. Die Getriebeeinrichtung umfasst wenigstens zwei Getriebeeinheiten, deren Übersetzungen zumindest bereichsweise stufenlos variierbar sind und die in parallel zueinander verlaufenden Leistungssträngen zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb angeordnet sind. Die Leistungsstränge sind jeweils mit einer antreibbaren Fahrzeugachse des Abtriebs in Wirkverbindung bringbar oder verbunden.
Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Schaltelement vorgesehen, über das die beiden Leistungsstränge im Bereich zwischen den zwei Getriebeeinheiten und den antreibbaren Fahrzeugachsen miteinander in Wirkungverbindung bringbar sind.
Über das erfindungsgemäß angeordnete Schaltelement besteht nunmehr auf konstruktiv einfache Art und Weise die Möglichkeit, die über die Getriebeeinrichtung zu führende Leistung in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Schaltelementes über die parallel zueinander geschalteten Getriebeeinheiten zu führen und dabei der Anzahl der vorgesehenen Getriebeeinheiten entsprechend aufzuteilen sowie die Belastung im Bereich der einzelnen Getriebeeinheiten somit mit geringem Aufwand zu begrenzen.
Zusätzlich besteht in geöffnetem Betriebszustand des Schaltelementes die Möglichkeit, über eines der Getriebeeinheiten beispielsweise eine als Vorderachse ausgeführte antreibbare Fahrzeugachse anzutreiben, während über die zweite Getriebeeinheit die beispielsweise als Fahrzeughinterachse ausgeführte antreibbare Fahrzeugachse mit Drehmoment beaufschlagt wird, ohne dabei interne Verspannungen im Fahrzeugantriebsstrang zu verursachen, wie dies bei im üblichen Umfang starr ausgeführten Verbindungen zwischen der Vorder- und Hinterachse der Fall ist. Damit sind auf einfache Art und Weise ein Reifenverschleiß reduzierbar und ein Energieverbrauch der Antriebsmaschineneinrichtung verringerbar.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit, bis zum Erreichen der maximal über eine der Getriebeeinheiten übertragbaren Leistung den die andere Getriebeeinheit aufweisenden Leistungsstrang zu trennen und Drehmoment zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb lediglich über eine der Getriebeeinheiten zu übertragen, während die weitere Getriebeeinheit sich im lastfreien Betriebszustand befindet.
Ist das Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet, treten in geöffnetem Betriebszustand des Schaltelementes lediglich geringe Schleppmomente auf, die den Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugantriebsstranges beeinträchtigen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstranges ist das Schaltelement als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführt, dessen Übertragungsfähigkeit stufenlos variierbar ist. In diesem Fall sind in geöffnetem Betriebszustand des Schaltelementes vorliegende Differenzdrehzahlen zwischen den Schaltelementhälften über das Schaltelement selbst auf einfache Art und Weise ausgleichbar. Zusätzlich ist das Schaltelement dann bei entsprechender Auslegung bei einer entsprechend vorliegenden Anforderung mit geringem Steuer- und Regelaufwand in seinen geschlossenen Betriebszustand überführbar.
Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstranges ist bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstranges innerhalb bestimmter Betriebsbereiche auf einfache Art und Weise verbesserbar, wenn zumindest im Bereich eines der Leistungsstränge der Kraftfluss zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb mittels wenigstens eines Schaltelementes unterbrechbar ist. Dann sind Verlustleistungen im Bereich der im abgeschalteten Leistungsstrang angeordneten Getriebeeinheit auf einfache Art und Weise reduzierbar.
Wenn die Übersetzung im Bereich der Getriebeeinheiten jeweils individuell einstellbar ist, ist auf einfache Art und Weise eine Schlupfregelung realisierbar, die insbesondere bei Landmaschinentraktoren Vorteile bietet.
Ist eine Ausgangswelle der Antriebsmaschineneinrichtung mit Getriebeeingangswellen der Getriebeeinheiten in Wirkverbindung bringbar oder steht die Ausgangswelle mit diesen in Wirkverbindung und sind Getriebeausgangswellen der Getriebeeinheiten jeweils mit zumindest einer antreibbaren Fahrzeugachse gekoppelt sowie über das Schaltelement mit jeweils einer Getriebeausgangswelle der anderen Getriebeeinheit verbindbar, ist bei geöffnetem Schaltelement jeweils eine antreibbare Fahrzeugachse über die dann jeweils dieser Fahrzeugachse zugeordnete Getriebeeinheit antreibbar, während beide Fahrzeugachsen in geschlossenem Betriebszustand des Schaltelementes über beide Getriebeeinheiten mit Drehmoment beaufschlagt werden.
Über den letztgenannten konstruktiven Aufbau des erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebsstranges ist bis zum Erreichen der maximal über eine der Getriebeeinheiten übertragbaren Leistung die andere Getriebeeinheit auf einfache Art und Weise aus dem Kraftfluss des Fahrzeugantriebsstranges abschaltbar und im Bereich dieser Getriebeeinheit auftretende Verlustleistungen sind mit geringem Aufwand reduzierbar beziehungsweise auf ein Minimum absenkbar.
Während Betriebszustandsverläufen, während welchen das jeweils im Bereich des Abtriebs zur Verfügung zu stellende Zugkraftangebot ansteigt, ist die zweite Getriebeeinheit auf einfache Art und Weise in den Kraftfluss zuschaltbar und überträgt dann ebenfalls Drehmoment beziehungsweise Leistung zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb, wobei die über die weitere Getriebeeinheit übertragene Leistung in einem variablen Verhältnis zur Leistung des ersten Getriebes einstellbar ist.
In einem derartigen Betriebszustand sind die beiden Leistungsstränge ohne ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ausgleichsgetriebe zusammengeschaltet und stehen lediglich über die Räder und den Boden abtriebsseitig miteinander in Wirkverbindung.
Falls nun Ungleichheiten im Betriebsverhalten zwischen den beiden Getriebeeinheiten auftreten, beispielsweise während eines Bereichswechsels im Bereich einer der beiden Getriebeeinheiten, werden Drehmomentüberhöhungen beziehungsweise Drehmomentspitzen über die Elastizität der Reifen abgefedert oder über einen entsprechenden Schlupf im Bereich der Reifen in geringem Umfang ausgeglichen. Damit reagiert ein in beschriebenem Umfang konfigurierter erfindungsgemäßer Fahrzeugantriebsstrang mit höherer Elastizität beziehungsweise deutlich weicher als eine Konfiguration eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer hierzu wesentlich starreren Kopplung der beiden Getriebeeinheiten über Zahnräder und Wellen. Die entsprechend weiche erfindungsgemäße Kopplung der Getriebeeinheiten ermöglicht es, den Fahrzeugantriebsstrang ohne ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ausgleichsgetriebe auszuführen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines in vorbeschriebenem Umfang ausgeführten Fahrzeugantriebsstranges wird das Schaltelement in Abhängigkeit eines über die Getriebeeinrichtung zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb zu übertragenden Drehmomentes betätigt.
Damit ist der erfindungsgemäße Fahrzeugantriebsstrang betriebszustandsabhängig mit hohem Wirkungsgrad betreibbar, ohne dabei die Getriebeeinheiten in unzulässigem Umfang zu belasten.
Wird das Schaltelement bei Überschreiten eines vordefinierten Schwellwertes des über die Getriebeeinrichtung zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb zu übertragenden Drehmomentes in seinen geschlossenen Betriebszustand überführt, sind sowohl der wirkungsgradoptimierte Betrieb des Fahrzeugantriebsstranges als auch die Vermeidung unzulässig hoher Belastungen der Getriebeeinheiten mit geringem Steuer- und Regelaufwand realisierbar.
Bei einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Kraftfluss zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb im Bereich einer der Leistungsstränge getrennt, wenn das über die Getriebeeinrichtung zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb aktuell zu übertragende Drehmoment kleiner als ein weiterer Schwellwert ist. Damit ist wiederum mit geringem Steuer- und Regelaufwand gewährleistbar, dass einerseits die Getriebeeinheiten nicht in unzulässig hohem Umfang belastet werden und andererseits der erfindungsgemäße Fahrzeugantriebsstrang zumindest für definierte Betriebsbereiche mit hohem Wirkungsgrad betreibbar ist.
Ein Schlupf im Bereich von Rädern bei antreibbaren Fahrzeugachsen wird bei einer weiteren vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Variieren der Übersetzungen im Bereich der Getriebeeinheiten bei geöffnetem oder schlupfend betriebenem Schaltelement geregelt eingestellt.
Bei einer einfach durchführbaren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Bereich einer der Getriebeeinheiten, die als stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe mit einem als Hydrostat ausgeführten Variator ausgebildet ist, über eine einen aktuellen Fahrerwunsch berücksichtigende Verstellstrategie eine Übersetzungs- und Hochdruckregelung durchgeführt. Bei dieser Vorgehensweise ist die Sollwertvorgabe für die Übersetzungs- und Hochdruckregelung dem Fahrerwunsch entsprechend oder in Abhängigkeit einer vorgegebenen Begrenzung bezüglich Übersetzung und Hochdruck auf einfache Art und Weise vorgebbar.
Wird im Bereich der weiteren Getriebeeinheit, die ebenfalls als stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe mit einem als Hydrostat ausgeführten Variator ausgebildet ist, über eine einen aktuellen Fahrerwunsch berücksichtigende Verstellstrategie eine Übersetzungsregelung durchgeführt, während die Hochdruckregelung im Bereich des Variators der weiteren Getriebeeinheit in Abhängigkeit der Hochdruckregelung im Bereich der anderen Getriebeeinheit betrieben wird, wird der Sollwert der Hochdruckregelung der weiteren Getriebeeinheit nicht von außen vorgegebenen, sondern aus dem Messwert der anderen Getriebeeinheit bestimmt, womit mit geringem Aufwand eine Leistungsaufteilung von 50:50 zwischen beiden Leistungssträngen des Fahrzeugantriebsstranges erzielbar ist.
Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die im nachfolgenden Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gegenstandes angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstandes ergeben sich aus den Patentansprüchen und dem nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine stark schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer Antriebsmaschineneinrichtung, mit einem Abtrieb und mit einer im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb vorgesehenen Getriebeeinrichtung.
In der Figur ist ein Fahrzeugantriebsstrang 1 mit einer Antriebsmaschineneinrichtung 2, mit einem Abtrieb 3 und mit einer im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschine 2 und dem Abtrieb 3 vorgesehenen Getriebeeinrichtung 4 gezeigt. Die Antriebsmaschineneinrichtung 2 ist vorliegend als Brennkraftmaschine, vorzugsweise als Dieselbrennkraftmaschine ausgebildet. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass die Antriebsmaschineneinrichtung 2 eine Kombination aus einer Brennkraftmaschine und einer elektrischen Maschine oder auch mehrere Brennkraftmaschinen und/oder elektrische Maschinen umfasst, um im Bereich des Abtriebs 3 ein jeweils angefordertes Zugkraftangebot zur Verfügung stellen zu können. Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, dass die Antriebsmaschineneinrichtung 2 eine oder mehrere elektrische Maschinen aufweist.
Der Abtrieb 3 umfasst wiederum zwei antreibbare Fahrzeugachsen 5, 6, wobei die Fahrzeugachse 5 vorliegend die Fahrzeugvorderachse und die Fahrzeugachse 6 die Hinterachse des mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten Fahrzeuges darstellt, die beispielsweise eine Arbeitsmaschine, wie ein Radlader oder dergleichen, sein kann,.
Die Getriebeeinrichtung 4 ist vorliegend mit zwei Getriebeeinheiten 7, 8 ausgebildet, die im Wesentlichen den gleichen Aufbau aufweisen und jeweils als stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe mit einem als Hydrostat ausgeführten Variator ausgebildet sind. Die Übersetzungen der Getriebeeinheiten 7, 8 sind zumindest bereichsweise stufenlos variierbar. Zusätzlich sind die beiden Getriebeeinheiten 7, 8 in parallel zueinander verlaufenden Leistungssträngen 9, 10 zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung 2 und dem Abtrieb 3 angeordnet. Dabei steht der Leistungsstrang 9 mit der Fahrzeugachse 5 in Wirkverbindung, während der Leistungsstrang 10 mit der Fahrzeugachse 6 gekoppelt ist.
Eine Ausgangswelle 11 der Antriebsmaschineneinrichtung 2 steht mit Getriebeeingangswellen 12, 13 in Wirkverbindung. Im Bereich von Getriebeausgangswellen 14, 15 sind die Getriebeeinheiten 7, 8 mit den antreibbaren Fahrzeugachsen 5 bzw. 6 gekoppelt. Zusätzlich sind die Getriebeausgangswellen 14, 15 der Getriebeeinheiten 7, 8 über ein zwischen den Getriebeausgangswellen 14, 15 angeordnetes Schaltelement 16, das vorliegend als reibschlüssige Kupplung ausgebildet ist und auch schlupfend betreibbar ist, bei Vorliegen einer entsprechenden Anforderung über das Schaltelement 16 miteinander in Wirkverbindung bringbar. Das Schaltelement 16 ist elektronisch ansteuerbar und somit völlig automatisch schaltbar ausgebildet. Darüber hinaus ist aufgrund der Anordnung des Schaltelementes 16 in geschlossenem Betriebszustand des Schaltelementes 16 jeweils nur die Hälfte des gesamten Abtriebsmomentes zu übertragen, nämlich das Drehmoment, das jeweils über eine der Getriebeeinheiten 7, 8 geführt wird.
Damit bietet die vorbeschriebene Anordnung des Schaltelementes 16 die Möglichkeit, das Schaltelement 16 bauraumgünstig auszuführen. Zusätzlich bietet die bauraumgünstige Ausführung des Schaltelementes 16 den Vorteil, dass in geöffnetem Betriebszustand des Schaltelementes 16 nur geringe Schleppmomentverluste entstehen, da im Bereich des Schaltelementes 16 über den gesamten Betriebsbereich des Fahrzeugantriebsstranges 1 lediglich geringe Differenzdrehzahlen auftreten.
Die vorbeschriebene Konfiguration des Fahrzeugantriebsstranges 1 bietet die Möglichkeit, Fahrzeuge mit leistungsfähigen Antriebsmaschineneinrichtungen auf kostengünstige Art und Weise mit Standardgetrieben auszustatten, die eine vergleichsweise geringere Leistungsfähigkeit aufweisen, womit die Herstellkosten leistungsfähiger Fahrzeuge in gewünschtem Umfang begrenzbar sind.
Des Weiteren bietet die vorbeschriebene Konfiguration des Fahrzeugantriebsstranges 1 bei geöffnetem Schaltelement 16 die Möglichkeit, das über die Getriebeeinrichtung 4 zu führende Drehmoment beziehungsweise die jeweils zu übertragende Leistung über die Parallelschaltung auf die beiden Getriebeeinheiten 7 und 8 aufzuteilen. Dann ist die über die Getriebeeinheit 7 übertragene Leistung im Bereich der Fahrzeugachse 5 zur Verfügung stellbar, während die über die Getriebeeinheit 8 geführte Leistung im Bereich der Fahrzeugachse 6 angelegt wird. Während eines solchen Betriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges 1 werden auf einfache Art und Weise interne Verspannungen, die bei einer herkömmlichen starren Verbindung zwischen der Fahrzeugachse 5 und der Fahrzeugachse 6 auftreten, auf einfache Art und Weise vermieden. Dadurch ergeben sich Kraftstoffverbrauchsvorteile sowie ein geringerer Reifenverschleiß im Bereich der Fahrzeugachsen 5 und 6.
Zusätzlich ist über die individuelle Regelung der Übersetzung im Bereich der Getriebeeinheiten 7 und 8 eine Schlupfregelung im Bereich der Fahrzeugachsen 5 und 6 möglich, wie sie zum Beispiel bei Landmaschinentraktoren sehr vorteilhaft ist.
Bis zum Erreichen der maximal übertragbaren Leistung oder des maximal über die Getriebeeinheit 7 oder die Getriebeeinheit 8 übertragbaren Abtriebsmomentes besteht zusätzlich die Möglichkeit, die Getriebeeinheit 7 oder die Getriebeeinheit 8 beispielsweise durch Öffnen einer Bereichskupplung der Getriebeeinheit 7 oder der Getriebeeinheit 8 abzuschalten. Dies ist vorteilhaft, da in entkoppeltem Betriebszustand der Getriebeeinheit 7 oder der Getriebeeinheit 8 keine Verlustleistung im Bereich des hydrostatischen Variators erzeugt wird.
Dabei stellen Bereichskupplungen solche Schaltelemente dar, über die feste Zahnradpaarungen im Bereich der Getriebeeinheiten 7 und 8 zu- bzw. abschaltbar sind und über die feste Übersetzungen darstellbar sind. Durch die Kombination aus den jeweils vorgesehenen Hydrostaten und den jeweils einlegbaren festen Übersetzungen sind definierte Übersetzungsbereiche der Getriebeeinheiten darstellbar, innerhalb welchen durch Verstellen der Hydrostaten die Gesamtübersetzung der Getriebeeinheiten 7 und 8 stufenlos variierbar ist.
Des Weiteren besteht auch die Möglichkeit, die Getriebeeinheit 7 oder die Getriebeeinheit 8 durch entsprechendes Entkoppeln von der Antriebsmaschineneinrichtung 2 abzuschalten, wobei dies beispielsweise durch Öffnen sogenannter Fahrtrichtungskupplungen realisierbar ist, über die die Drehrichtung im Bereich des Abtriebs 3 in Vorwärtsfahrtrichtung oder in Rückwärtsfahrtrichtung darstellbar ist.
Während Betriebszustandsverläufen, während welchen im Bereich des Abtriebs 3 mehr Leistung oder ein höheres Abtriebsmoment zur Verfügung zu stellen ist als über die Getriebeeinheit 7 oder die Getriebeeinheit 8 führbar ist, wird die zuvor abgeschaltete Getriebeeinheit 7 oder 8 wieder zugeschaltet und entsprechend Leistung übertragen beziehungsweise ein entsprechendes Abtriebsmoment in Richtung der Fahrzeugachse 5 oder 6 weitergeleitet. Die über die zusätzlich zugeschaltete Getriebeeinheit 7 oder 8 geführte Leistung ist in einem variablen Verhältnis zu dem Abtriebsmoment des über die zuvor bereits zugeschaltete Getriebeeinheit 7 oder 8 geführten Abtriebsmomentes einstellbar.
Wird das von der Antriebsmaschineneinrichtung 2 zur Verfügung gestellte Antriebsmoment gleichzeitig über die beiden Getriebeeinheiten 7 und 8 in Richtung des Abtriebs 3 weitergeleitet, ist die im Bereich der Getriebeeinheiten 7 und 8 jeweils eingestellte Übersetzung sowie deren Ausgangsdrehzahl nahezu gleich einzustellen. In diesem Betriebszustand des Fahrzeugantriebsstranges 1, in dem das Schaltelement 16 vollständig geöffnet ist oder zumindest schlupfend betrieben wird, sind die Fahrzeugachsen 5 und 6 des Abtriebes 3 über die Räder der Fahrzeugachsen 5 und 6 und dem befahrenen Boden zusammengeschaltet. Treten Ungleichheiten auf, beispielsweise während eines Bereichswechsels im Bereich einer der Getriebeeinheiten 7 oder 8, werden Drehmomentspitzen über die Elastizität der Reifen der Fahrzeugachsen 6 und 5 abgefedert oder über einen entsprechenden Reifenschlupf mit geringem Umfang ausgeglichen.
Ist beispielsweise ein Radlader mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführt, besteht nunmehr die Möglichkeit, dass während eines Befüllvorganges einer Schaufel des Radladers das von der Antriebsmaschineneinrichtung 2 zur Verfügung gestellte gesamte Antriebsmoment als Abtriebsmoment im Bereich der Vorderachse 5 anzulegen ist. Während eines solchen Betriebszustandsverlaufes des Fahrzeugantriebsstranges 1 wird nach wie vor die mechanische, starre Verbindung zwischen der Vorderachse 5 und der Hinterachse 6 vorgesehen. Hierfür wird jedoch das Schaltelement 16, das als Klauenschaltelement oder als Lastschaltkupplung ausführbar ist, geschlossen oder zumindest dessen Übertragungsfähigkeit in einem derartigen Umfang angehoben, dass das von der Antriebsmaschineeinrichtung 2 zur Verfügung gestellte Drehmoment zu einem Wesentlichen Anteil im Bereich der Vorderachse 5 bereitgestellt wird. Die über das Schaltelement 16 herstellbare starre Verbindung zwischen den Getriebeeinheiten 7 und 8 wird jeweils nur so lange hergestellt, wie sie benötigt wird.
Zur Vermeidung interner Verspannungszustände im Bereich des Fahrzeugantriebsstranges 1 ist es bei vollständig geschlossenem Schaltelement 16 vorgesehen, dass die Getriebeeinheit 7, die vorliegend ein sogenanntes Mastergetriebe darstellt, mit einer an sich bekannten Verstellstrategie betrieben wird, über die eine Übersetzungs- und Hochdruckregelung mit einem in Abhängigkeit eines Fahrerwunsches ermittelten Sollwert oder einer vorgegebenen Begrenzung bezüglich Übersetzung und Hochdruck betrieben wird. Die Getriebeeinheit 8, die nachfolgend als Slavegetriebe bezeichnet wird, wird mit einer hierzu abgewandelten Verstellstrategie betrieben, wobei die Übersetzungsvorgabe wie beim Mastergetriebe 7 erfolgt. Die Hochdruckregelung des Slavegetriebes 8 wird mit einer Sollwertvorgabe betrieben, die auf Basis des Hochdruckes des Mastergetriebes 7 ermittelt wird. Das bedeutet, dass der Sollwert für die Hochdruckregelung des Slavegetriebes 8 nicht von außen vorgegeben wird, sondern anhand des im Bereich des Mastergetriebes 7 ermittelten Messwertes bestimmt wird. Auf diese Art und Weise ist eine Leistungsaufteilung auf die beiden Getriebeeinheiten 7 und 8 von 50:50 erreichbar.
Ist im Bereich des Mastergetriebes 7 beispielsweise eine geringfügig kleinere Übersetzung eingestellt als im Bereich des Slavegetriebes 8, stellt sich im Bereich des Getriebeausgangs des Mastergetriebes 7 eine höhere Ausgangsdrehzahl ein als im Bereich des Getriebeausgangs des Slavegetriebes 8. Während eines solchen Betriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges 1 bremst das Slavegetriebe 8 und erhöht die im Bereich des Mastergetriebes 7 anliegende Last. Da jedoch die Hochdruckregelung im Bereich des Slavegetriebes 8 auf dem gleichen Hochdruck wie im Bereich des Mastergetriebes 7 erfolgt, wird die Übersetzung des Slavegetriebes 8 so lange verkleinert, bis sich im Bereich des Slavegetriebes 8 der gleiche Hochdruck wie im Bereich des Mastergetriebes 7 einstellt.
Ist im Bereich des Mastergetriebes 7 eine geringfügig größere Übersetzung als im Bereich des Slavegetriebes 8 eingestellt, bremst das Mastergetriebe 7 und erhöht die Last im Bereich des Slavegetriebes 8. Aufgrund der im Bereich des Slavegetriebes 8 vorgesehenen Hochdruckregelung, die versucht, den Hochdruck im Bereich des Slavegetriebes auf den Wert des Hochdruckes im Bereich des Mastergetriebes 7 zu führen, steigt die Übersetzung des Slavegetriebes 8 an, bis sich im Bereich des Slavegetriebes 8 ein Hochdruck einstellt, der dem Hochdruck im Bereich des Mastergetriebes 7 entspricht.
Es liegt im Ermessen des Fachmannes in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung und dem Abtrieb des Fahrzeugantriebsstranges mehr als zwei parallel zueinander verlaufende Leistungsstränge vorzusehen, wobei jeder der Leistungsstränge jeweils mit wenigstens einer Getriebeeinheit ausgeführt ist. Zusätzlich besteht auch die Möglichkeit, dass im Bereich der Leistungsstränge wiederum eine parallele Leistungsverzweigung mit sogenannten Unterleistungssträngen vorgesehen ist, wobei wiederum jeder Unterleistungsstrang mit einer Getriebeeinheit auszubilden ist.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugantriebsstrang
2: Antriebsmaschineneinrichtung
3: Abtrieb
4: Getriebeeinrichtung
5: Fahrzeugachse, Vorderachse
6: Fahrzeugachse, Hinterachse
7: Getriebeeinheit
8: Getriebeeinheit
9: Leistungsstrang
10: Leistungsstrang
11: Ausgangswelle
12: Getriebeeingangswelle
13: Getriebeeingangswelle
14: Getriebeausgangswelle
15: Getriebeausgangswelle
16: Schaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102013019173 A1 [0002]

Claims

Fahrzeugantriebsstrang (1) mit einer Antriebsmaschineneinrichtung (2), mit einem Abtrieb (3) und mit einer im Leistungsfluss zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (3) vorgesehenen Getriebeeinrichtung (4) ,wobei die Getriebeeinrichtung (4) wenigstens zwei Getriebeeinheiten (7, 8) umfasst, deren Übersetzungen stufenlos zumindest bereichsweise variierbar sind und die in parallel zueinander verlaufenden Leistungssträngen (9, 10) zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (3) angeordnet sind, und wobei die Leistungsstränge (9, 10) jeweils mit einer antreibbaren Fahrzeugachse (5, 6) des Abtriebs (3) in Wirkverbindung bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schaltelement (16) vorgesehen ist, über das die beiden Leistungsstränge (9, 10) im Bereich zwischen den zwei Getriebeeinheiten (7, 8) und den antreibbaren Fahrzeugachsen (5, 6) miteinander in Wirkverbindung bringbar sind.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16) als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist.
Fahrzeugantriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16) als reibschlüssiges Schaltelement ausgeführt ist, dessen Übertragungsfähigkeit stufenlos variierbar ist.
Fahrzeugantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich eines der Leistungsstränge (9, 10) der Kraftfluss zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (3) mittels wenigstens eines Schaltelementes unterbrechbar ist.
Fahrzeugantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzung im Bereich der Getriebeeinheiten (7, 8) jeweils individuell einstellbar ist.
Fahrzeugantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangswelle (11) der Antriebsmaschineneinrichtung (2) mit Getriebeeingangswellen (12, 13) der Getriebeeinheiten (7, 8) in Wirkverbindung bringbar ist oder in Wirkverbindung steht und Getriebeausgangswellen (14, 15) der Getriebeeinheiten (7, 8) jeweils mit zumindest einer antreibbaren Fahrzeugachse (5, 6) gekoppelt ist und über das Schaltelement (16) mit jeweils einer Getriebeausgangswelle (14 oder 15) der anderen Getriebeeinheit (7 oder 8) verbindbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugantriebsstranges (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16) in Abhängigkeit eines über die Getriebeeinrichtung (4) zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (3) zu übertragenden Drehmomentes betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (16) bei Überschreiten eines vordefinierten Schwellwertes des über die Getriebeeinrichtung (4) zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (3) zu übertragenden Drehmomentes in seinen geschlossenen Betriebszustand überführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfluss zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (3) im Bereich einer der Leistungsstränge (9, 10) getrennt wird, wenn das über die Getriebeeinrichtung (4) zwischen der Antriebsmaschineneinrichtung (2) und dem Abtrieb (3) aktuell zu übertragende Drehmoment kleiner als ein weiterer Schwellwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlupf im Bereich von Rädern der antreibbaren Fahrzeugachsen (5, 6) durch Variieren der Übersetzungen im Bereich der Getriebeeinheiten (6, 7) bei geöffnetem oder schlupfend betriebenem Schaltelement (16) geregelt eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich einer der Getriebeeinheiten (7), die als stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe mit einem als Hydrostat ausgeführten Variator ausgebildet ist, über eine einen aktuellen Fahrerwunsch berücksichtigende Verstellstrategie eine Übersetzungs- und Hochdruckregelung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der weiteren Getriebeeinheit (8), die ebenfalls als stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe mit einem als Hydrostat ausgeführten Variator ausgebildet ist, über eine einen aktuellen Fahrerwunsch berücksichtigende Verstellstrategie eine Übersetzungsregelung durchgeführt wird, während die Hochdruckregelung im Bereich des Variators der weiteren Getriebeeinheit (8) in Abhängigkeit der Hochdruckregelung im Bereich der anderen Getriebeeinheit (7) betrieben wird.