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Dokumentenidentifikation DE102006004352A1 10.05.2007
Titel Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs
Anmelder Voith Turbo GmbH & Co. KG, 89522 Heidenheim, DE
Erfinder Brockmann, Rolf, 89522 Heidenheim, DE;
Koch, Werner, 73326 Deggingen, DE;
Becke, Martin, 89075 Ulm, DE
Vertreter Dr. Weitzel & Partner, 89522 Heidenheim
DE-Anmeldedatum 30.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006004352
Offenlegungstag 10.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.05.2007
IPC-Hauptklasse F16H 61/14(2006.01)A, F, I, 20060130, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16D 48/08(2006.01)A, L, I, 20060130, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs, welches ein Anfahrelement aufweist, wobei das Anfahrelement einen Eingang, einen Ausgang und dazwischen eine hydrodynamische Kupplung, die mit einer Reibkupplung überbrückbar ist, umfasst.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- In Abhängigkeit einer Leistungs- und/oder Momentanforderung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs wird Antriebsleistung mittels der Antriebsmaschine erzeugt und am Eingang in das Anfahrelement eingeleitet;
- die Antriebsleistung wird vom Eingang über die hydrodynamische Kupplung zum Ausgang übertragen, um von dort auf das Getriebe und/oder die Antriebsräder übertragen zu werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird dadurch gekennzeichnet, dass
- in Abhängigkeit der Leistungs- und/oder Momentanforderung des Fahrers oberhalb eines vorgegebenen Anforderungsgrenzwertes beim Anfahren zusätzlich zu der Antriebsleistungsübertragung über die hydrodynamische Kupplung durch Schließen der Reibkupplung sofort gleichzeitig Antriebsleistung über die Reibkupplung vom Eingang zum Ausgang übertragen wird, wohingegen bei einer Leistungs- und/oder Momentanforderung gleich oder kleiner als der Anforderungsgrenzwert beim Anfahren die Reibkupplung geöffnet oder geöffnet gehalten wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs mit einem Anfahrelement, wobei das Anfahrelement eine mit einer Reibkupplung überbrückbare hydrodynamische Kupplung aufweist.

Anfahrelemente mit einer hydrodynamischen Kupplung, wie sie die vorliegende Erfindung betrifft, sind bekannt. Solche Anfahrelemente können beispielsweise im Antriebsstrang zwischen dem Verbrennungsmotor, allgemein der Antriebsmaschine, und einem Getriebe, insbesondere einem automatisierten Schaltgetriebe, angeordnet werden, wobei gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung das Getriebe, insbesondere in Form eines automatisierten Schaltgetriebes, auch als Teil des Anfahrelements an dessen Ausgang beziehungsweise in Antriebsleistungsflussrichtung unmittelbar vor dessen Ausgang verstanden wird. Die Antriebsleistungsflussrichtung ist im Rahmen der vorliegenden Beschreibung die Richtung der Übertragung der Antriebsleistung im Traktionsbetrieb. Statt einem automatisierten Schaltgetriebe kommen jedoch auch andere Getriebebauarten in Betracht, beispielsweise Handschaltgetriebe oder Automatikgetriebe.

Unter einem automatisierten Schaltgetriebe, auch automatisches Schaltgetriebe genannt, ist ein Schaltgetriebe zu verstehen, bei welchem eine elektronische Steuereinheit, insbesondere in Kombinationen mit Elektromotoren, einer Pneumatik und/oder einer Hydraulik, die Schaltung des Getriebes betätigt.

Im Gegensatz zu Automatikgetrieben kommen die automatisierten Schaltgetriebe, wie sie die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführung betrifft, ohne einen Drehmomentwandler aus. Automatikgetriebe sind zudem in der Regel in der Form von Planetengetrieben ausgeführt, wohingegen automatisierte Schaltgetriebe in einer Form, wie sie auch die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführung betrifft, die verschiedenen Gänge mittels Stirnradstufen zur Verfügung stellen und vorteilhaft, insbesondere von einer oder mehreren Bereichsgruppen auf der Abtriebsseite des Getriebes (auch Nachschaltsatz genannt) abgesehen, frei von einem Planetengetriebe sind.

Insbesondere, wenn die hydrodynamische Kupplung eines solchen Anfahrelementes ein Mindestdrehmoment aufweist, welches in jedem Betriebszustand von dem Pumpenrad auf das Turbinenrad der hydrodynamischen Kupplung mindestens übertragen wird, beispielsweise weil die hydrodynamische Kupplung als Konstantfüllungskupplung ausgeführt ist, ergibt sich das Problem, dass dieses Mindestdrehmoment, das je nach Ausführung des Anfahrelementes 500 Newtonmeter oder mehr betragen kann, herkömmlich stets am Ausgang des Anfahrelementes anliegt. Das bedeutet beispielsweise, dass dieses hohe Drehmoment dann, wenn das Fahrzeug mit eingelegtem Gang steht, über die Bremse des Fahrzeugs, in der Regel die Fußbremse oder die Feststellbremse, gehalten werden muss. Ein anderer Nachteil ergibt sich aus den Stößen, welche beim Schalten mit diesem Drehmoment auftreten, beispielsweise wenn das Getriebe in seine Neutralstellung oder aus dieser heraus geschaltet wird. Auch für ein feinfühliges Rangieren des Fahrzeugs ist das hohe Grund- beziehungsweise Mindestdrehmoment nachteilig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs mit einem Anfahrelement, umfassend eine mittels einer Reibkupplung überbrückbare hydrodynamische Kupplung, darzustellen, mittels welchem die genannten Probleme vermieden oder zumindest abgeschwächt werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, die Kennlinie der hydrodynamischen Kupplung bei 100 Prozent Schlupf, das heißt den Verlauf des von der hydrodynamischen Kupplung übertragenen Drehmoments über der Drehzahl des Pumpenrades, flacher auszuführen und somit das Mindestdrehmoment, welches in jedem Betriebszustand der hydrodynamischen Kupplung mindestens vom Pumpenrad auf das Turbinenrad übertragen wird, abzusenken. Das Vorsehen einer solchen flacheren Kennlinie bei 100 Prozent Schlupf zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad der hydrodynamischen Kupplung, was bedeutet, dass das Turbinenrad vollständig oder im wesentlichen steht und das Pumpenrad umläuft, hat zur Folge, dass auch das maximale bei 100 Prozent Schlupf der hydrodynamischen Kupplung übertragbare Drehmoment im Vergleich zu einer hydrodynamischen Kupplung mit einer steileren Kennlinie gemindert wird. Das zum hydrodynamischen Anfahren maximal zur Verfügung stehende Drehmoment wird somit gemindert, schwere Lasten können mit dem Kraftfahrzeug unter Umständen nicht mehr mittels einer herkömmlichen Ansteuerung des Anfahrelementes beschleunigt werden. Bei der herkömmlichen Ansteuerung erfolgte das Anfahren nämlich zu Beginn hydrodynamisch, das heißt mit vollständig geöffneter Überbrückungskupplung, und erst später unterhalb eines vorgegebenen Drehzahlunterschieds zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Anfahrelementes beziehungsweise zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad der hydrodynamischen Kupplung, beispielsweise bei 30 Prozent Schlupf, wurde die Überbrückungskupplung geschlossen, um Antriebsleistung parallel zur hydrodynamischen Kupplung mechanisch zu übertragen.

Um gemäß der Erfindung trotzdem beim Anfahren ein hohes Drehmoment an dem Ausgang des Anfahrelementes zur Verfügung zu stellen, welches größer ist als das bei 100 Prozent Schlupf von der hydrodynamischen Kupplung übertragbare Drehmoment, wird Antriebsleistung parallel zu dem Leistungsfluss durch die hydrodynamische Kupplung gleichzeitig über die Reibkupplung, welche die hydrodynamische Kupplung mechanisch überbrückt, übertragen. Dieses Übertragen im Sinne der vorliegenden Erfindung erfolgt dabei sofort zum Beginn des Anfahrens, im Gegensatz zu bekannten Anfahrverfahren, bei welchen gerade das Anfahren zu Beginn ausschließlich über eine hydrodynamische Leistungsübertragung zur Verschleißminderung vorgesehen ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit entgegen der üblichen Entwicklung bewusst in Kauf genommen, dass beim Anfahren ein verschleißender Kupplungsbetrieb der Reibkupplung, insbesondere weil diese im Reibbetrieb betrieben wird, auftritt. Dies ist insbesondere solange der Fall, wie die hydrodynamische Kupplung in Abhängigkeit der Antriebsmaschinendrehzahl und damit der Pumpenraddrehzahl ein maximal übertragbares Drehmoment aufweist, das geringer ist als das von der Antriebsmaschine, welche in der Regel als Verbrennungsmotor ausgebildet ist, beispielsweise als Diesel oder Einspritzdiesel, bei dieser Drehzahl erzeugte Drehmoment.

Die Erfinder haben jedoch erkannt, dass im Verlauf der Lebenszeit eines solchen Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lastkraftwagens, die Anfahrvorgänge überwiegen, bei welchen von der Antriebsmaschine nicht das maximale Drehmoment abgerufen wird, beispielsweise weil das Kraftfahrzeug nicht seine maximale Beladung beziehungsweise maximal zulässige Anhängelast bewältigen muss. Die Anfahrvorgänge, bei welchen von der Antriebsmaschine durch den Fahrer mehr Drehmoment abgerufen wird, als die hydrodynamische Kupplung trotz ihrer flachen Kennlinie übertragen kann, treten so selten auf, dass sich der bei diesen Anfahrvorgängen auftretende Verschleiß der überbrückenden Reibkupplung über der Lebensdauer des Fahrzeugs nicht unzulässig aufaddiert.

Das vom Fahrer abgerufene Drehmoment beziehungsweise die vom Fahrer abgerufene Antriebsleistung der Antriebsmaschine ist in der Regel entsprechend der Kennlinie der Antriebsmaschine drehzahlabhängig. Somit kann gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in Abhängigkeit des vom Fahrer abgerufenen Drehmoments beziehungsweise der vom Fahrer abgerufenen Antriebsleistung der Antriebsmaschine und in Abhängigkeit der zugehörigen Drehzahl der Antriebsmaschine, welche direkt oder übersetzt am Pumpenrad der hydrodynamischen Kupplung anliegt, entsprechend des bei dieser Pumpenraddrehzahl von der hydrodynamischen Kupplung übertragbaren Drehmoments (allgemein Antriebsleistung) entschieden werden, ob die Reibkupplung zur Leistungs- beziehungsweise Drehmomentübertragung zusätzlich herangezogen werden muss, weil die Drehmomentübertragung (Leistungsübertragung) der hydrodynamischen Kupplung nicht ausreicht, oder nicht, weil die Drehmomentübertragung (Leistungsübertragung) der hydrodynamischen Kupplung ausreicht.

Im einzelnen wird das erfindungsgemäße Verfahren bei Verwendung eines Anfahrelementes ausgeführt, welches einen Eingang zum Einleiten einer Antriebsleistung in Form einer Drehbewegung von einer Antriebsmaschine und ferner einen Ausgang zum Abgeben der Antriebsleistung in Form einer Drehbewegung auf ein Getriebe, theoretisch auch unmittelbar auf die Anntriebsräder, aufweist. Das Anfahrelement weist zudem einen Antriebsstrang zum Übertragen der Antriebsleistung von dem Eingang zu dem Ausgang auf, wobei der Antriebsstrang eine hydrodynamische Kupplung mit einem Pumpenrad und einem Turbinenrad umfasst, die miteinander einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren oder befüllten Arbeitsraum ausbilden, um mittels dieses Arbeitsmediums Antriebsleistung beziehungsweise Drehmoment vom Pumpenrad auf das Turbinenrad zu übertragen.

Das Pumpenrad ist mit dem Eingang des Anfahrelementes verschaltbar oder verschaltet, und das Turbinenrad ist mit dem Ausgang des Anfahrelementes verschaltbar oder verschaltet, so dass die Antriebsleistung vom Eingang über die hydrodynamische Kupplung hydrodynamisch zum Ausgang übertragen werden kann. Von dem Ausgang kann die Antriebsleistung beziehungsweise das Drehmoment dann unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über ein Getriebe, auf Antriebsräder des Kraftfahrzeugs übertragen werden.

Das Getriebe kann beispielsweise als Automatikgetriebe, als automatisiertes Schaltgetriebe, letzteres vorteilhaft ohne hydrodynamischen Wandler, oder auch als Handschaltgetriebe ausgebildet sein.

Der Antriebsstrang umfasst ferner eine mechanische Überbrückungskupplung in der Form einer Reibkupplung, die hinsichtlich des Antriebsleistungsflusses – in Richtung vom Eingang des Anfahrelementes zum Ausgang desselben beziehungsweise vom Motor zu dem Getriebe beziehungsweise den Rädern gesehen – parallel zu der hydrodynamischen Kupplung angeordnet ist. Diese Reibkupplung dient dem mechanischen Überbrücken der hydrodynamischen Kupplung, um die Antriebsleistung mechanisch vom Eingang zum Ausgang zu übertragen. Unter mechanisch ist dabei sowohl die Übertragung mittels der Reibkupplung zu verstehen, wenn diese vollständig geschlossen ist, das heißt beide Kupplungshälften mit derselben Drehzahl umlaufen, als auch das Übertragen von Antriebsleistung mittels der Reibkupplung in einem Reibzustand der Reibkupplung, das heißt mit einem Schlupf beziehungsweise Drehzahlunterschied zwischen den beiden Kupplungshälften.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in Abhängigkeit einer Leistungs- und/oder Momentanforderung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs Antriebsleistung mittels der Antriebsmaschine erzeugt und am Eingang des Anfahrelementes in dieses eingeleitet. Beispielsweise erfolgt die Anforderung durch den Fahrer dadurch, dass er ein Gaspedal mehr oder minder nach unten drückt. Die Stellung des Gaspedals wird erfasst und hieraus mittelbar oder unmittelbar eine Fahrerwunschleistung beziehungsweise ein Fahrerwunschmoment ermittelt, _ welches) im Sinne der vorliegenden Erfindung als Leistungs- beziehungsweise Momentanforderung bezeichnet wird.

Die Antriebsleistung wird dann, wie es herkömmlich auch schon bekannt ist, vom Eingang des Anfahrelementes über die hydrodynamische Kupplung zum Ausgang übertragen, um von dort unmittelbar oder in der Regel mittelbar, beispielsweise über ein Getriebe, auf Antriebsräder des Kraftfahrzeugs übertragen zu werden.

Wenn nun die Anforderung des Fahrers einen vorgegebenen Anforderungsgrenzwert überschreitet, beispielsweise die bei 100 Prozent Schlupf der hydrodynamischen Kupplung maximal übertragbare Leistung beziehungsweise das maximal übertragbare Moment, so wird Antriebsleistung parallel zu der hydrodynamischen Kupplung zusätzlich über die Reibkupplung übertragen. Die Reibkupplung wird hierzu geschlossen, wobei unter Schließen der Reibkupplung entweder das vollständige Schließen jedoch beim Anfahren vorteilhaft das Betreiben der Reibkupplung im Reibbetrieb verstanden wird.

Die Antriebsleistung wird somit in dem genannten Anforderungsfall in zwei parallelen Leistungszweigen zum Ausgang übertragen. Somit wird die vom Eingang zum Ausgang maximal übertragbare Leistung beziehungsweise das maximal übertragbare Moment nicht durch die maximale Leistungsfähigkeit der hydrodynamischen Kupplung, beispielsweise bei 100 Prozent Schlupf, begrenzt.

Wie dargelegt, ist es somit möglich, das Mindestdrehmoment der hydrodynamischen Kupplung, insbesondere jenes bei 100 Prozent Schlupf, bei der Auslegung der hydrodynamischen Kupplung, das heißt bei der Festlegung ihrer Kennlinie, zu vermindern. Beispielsweise weist die hydrodynamische Kupplung bei Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine ein Mindestdrehmoment größer als Null aber insbesondere höchstens 12 Prozent, vorteilhaft höchstens 10 Prozent des maximal von der Antriebsmaschine erzeugbaren Antriebsmomentes auf. Die Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine kann beispielsweise 600 bis 800 Umdrehungen pro Minute betragen, wobei die Drehzahl des Pumpenrads der hydrodynamischen Kupplung insbesondere der Drehzahl der Antriebsmaschine entspricht oder gemäß einer Ausführung mit zusätzlicher Übersetzung proportional hierzu ist. Bei Nutzfahrzeugen wird die Leerlaufdrehzahl in der Regel eher etwa oder genau 600 Umdrehungen pro Minute betragen, wobei diese Drehzahl je nach Belastung der Antriebsmaschine auch „gedrückt" werden kann.

Beispielsweise kann das Mindestdrehmoment der hydrodynamischen Kupplung auf 300 Newtonmeter, einen Wert zwischen 200 und 300 Newtonmeter oder 200 Newtonmeter begrenzt werden. Besonders vorteilhaft wird jedoch die Kennlinie der hydrodynamischen Kupplung bei 100 Prozent Schlupf derart eingestellt, dass das Mindestdrehmoment der hydrodynamischen Kupplung bei Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine wie beschrieben relativ zum (absolut) maximalen Motordrehmoment eingestellt wird.

Die hydrodynamische Kupplung ist beispielsweise als Konstantfüllungskupplung ausgeführt, das heißt als eine hydrodynamische Kupplung, bei der die Arbeitsmediummenge im Arbeitsraum stets im wesentlichen oder vollständig konstant ist. Insbesondere weist die Kupplung keinen Zustand auf, in welchem der Arbeitsraum vollständig oder im wesentlichen vollständig entleert ist.

Eine weitere mögliche Ausführungsform für eine solche Kupplung mit einem Mindestdrehmoment ist eine sogenannte durchflossene Kupplung, das heißt eine hydrodynamische Kupplung, bei der stets Arbeitsmedium in den Arbeitsraum strömt und Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum abgezogen wird. Insbesondere ist keine Steuerung vorgesehen, um den Füllungsgrad des Arbeitsraumes gezielt abzusenken.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren exemplarisch erläutert werden.

Es zeigen:

1 eine erste Ausführungsform eines Anfahrelementes zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren;

2 eine zweite Ausführungsform eines Anfahrelementes zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Verfahren;

3 eine Kennlinie einer hydrodynamischen Kupplung und eines Verbrennungsmotors zur Verwendung in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der 1 erkennt man ein Anfahrelement mit einem Eingang 1 und einem Ausgang 2, wobei der Ausgang 2 beispielsweise durch eine Getriebeeingangswelle 11 gebildet wird, und der Eingang 1 durch eine Motorwelle beziehungsweise eine an einen Motor oder dessen Welle anschließbare Welle gebildet wird.

Zwischen dem Eingang 1 und dem Ausgang 2 ist ein Antriebsstrang 4 angeordnet, über welchen Antriebsleistung beziehungsweise Drehmoment vom Eingang 1 beziehungsweise der dort positionierten Welle zum Ausgang 2 beziehungsweise der dort positionierten Welle übertragen wird. Der Antriebsstrang 4 umfasst eine hydrodynamische Kupplung 5 mit einem Pumpenrad 5.1 und einem Turbinenrad 5.2. Das Turbinenrad 5.2 steht in einer drehfesten Verbindung mit der Welle im Ausgang 2, hier der Getriebeeingangswelle 11. Das Pumpenrad 5.1 steht in einer drehfesten Verbindung mit der Welle im Eingang 1. Somit kann über die hydrodynamische Kupplung 5 vom Eingang 1 Drehmoment beziehungsweise Drehleistung hydrodynamisch zum Ausgang 2 übertragen werden.

Hinsichtlich des Antriebsleistungsflusses beziehungsweise der Weiterleitung des Drehmomentes vom Eingang 1 zum Ausgang 2 ist der hydrodynamischen Kupplung 5 eine Reibkupplung 6 parallel geschaltet. Durch Schließen der Reibkupplung 6, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Kupplungsscheibe 6.1 aufweist, in welche ein Drehschwingungsdämpfer 8 integriert beziehungsweise an welcher ein solcher angeschlossen ist, kann neben der hydrodynamischen Verbindung zwischen dem Eingang 1 und dem Ausgang 2 über die hydrodynamische Kupplung 5 eine mechanische Verbindung zwischen dem Eingang 1 und dem Ausgang 2 beziehungsweise den dort positionierten Wellen geschaffen werden. Die Reibkupplung 6 kann dabei sowohl im Reibbetrieb, das heißt mit einem Schlupf, betrieben werden, als auch vollständig geschlossen werden, das heißt beide Kupplungshälften, wobei eine durch die Kupplungsscheibe 6.1 gebildet wird, laufen mit derselben Drehzahl um, so dass kein Schlupf auftritt.

Bis auf die hydrodynamische Kupplung 5 und die als Reibkupplung 6 ausgeführte Überbrückungskupplung zum Überbrücken der hydrodynamischen Kupplung 5 ist das Anfahrelement in der gezeigten Ausführungsform frei von jeglicher trennbaren oder hydrodynamischen Kupplung.

Die in der 2 dargestellte Ausführungsform entspricht der in der 1 dargestellten Ausführungsform bis auf die Reihenfolge der Anordnung der hydrodynamischen Kupplung 5 und der Reibkupplung 6. So können zwar in beiden Ausführungsformen sowohl die Kupplungsscheibe 6.1 als auch das Turbinenrad 5.2 von der Getriebeeingangswelle 11 getragen werden, jedoch ist in der 1 die hydrodynamische Kupplung 5 auf der Getriebeseite angeordnet und die Reibkupplung 6 auf der Motorseite angeordnet, wohingegen gemäß der 2 die hydrodynamische Kupplung 5 auf der Motorseite angeordnet ist und die Reibkupplung 6 auf der Getriebeseite angeordnet ist, jeweils in Axialrichtung gesehen.

In der 3 erkennt man den Verlauf der Kennlinie K der hydrodynamischen Kupplung, wobei das von der hydrodynamischen Kupplung übertragbare Moment über der Drehzahl beziehungsweise der Umlaufgeschwindigkeit des Pumpenrads der hydrodynamischen Kupplung, welche insbesondere identisch zu der Antriebsmaschinendrehzahl ist, dargestellt ist. Ferner ist in das Diagramm der 3 die Kennlinie M der Antriebsmaschine, hier eines Verbrennungsmotors, eingetragen. Der Verbrennungsmotor weist ein maximales Drehmoment Mmax auf, welches er bei einer Drehzahl von VM,max erreicht. Bei dieser Drehzahl weist die Kupplung ein maximal übertragbares Drehmoment Kmax,v M,max auf, wobei sich dieses maximal übertragbare Drehmoment auf einen Schlupf von 100 Prozent der hydrodynamischen Kupplung bezieht, das heißt, wenn das Turbinenrad stillsteht und das Pumpenrad umläuft.

Aufgrund dessen, dass das maximal bei 100 Prozent Schlupf der hydrodynamischen Kupplung von dieser übertragbare Moment bei der Drehzahl, in welcher die Antriebsmaschine ihr maximales Drehmoment erreicht, kleiner ist als das von der Antriebsmaschine erzeugte, am Eingang des Anfahrelementes anliegende Drehmoment, kann bei einer Last des Fahrzeugs, welche zum Anfahren das maximale Drehmoment der Antriebsmaschine erfordert, das Fahrzeug nicht allein über die hydrodynamische Kupplung angefahren werden. Daher wird in diesem Betriebszustand die Reibkupplung geschlossen, in der Regel nur teilweise, so dass sie im Reibbetrieb arbeitet, und das noch „fehlende" Drehmoment, welches zum Anfahren benötigt ist, wird über die Reibkupplung vom Eingang zum Ausgang des Anfahrelementes übertragen. Dies gilt nicht nur für die Drehzahl, bei welcher die Antriebsmaschine das maximale Drehmoment liefert, sondern für den gesamten Drehzahlbereich, in welchem das von der hydrodynamischen Kupplung bei 100 Prozent Schlupf maximal übertragbare Drehmoment geringer ist als das von der Antriebsmaschine gelieferte Drehmoment. Erst wenn das von der hydrodynamischen Kupplung übertragbare Drehmoment das von der Antriebsmaschine gelieferte Drehmoment überschreitet oder zumindest diesem entspricht, kann das Fahrzeug allein über die hydrodynamische Kupplung (weiter) angefahren werden, so dass die Reibkupplung vollständig geöffnet werden kann oder, je nach Anfahrdrehzahl, bereits bei 100 Prozent Schlupf geöffnet gehalten werden kann.

Das von der Antriebsmaschine gelieferte Drehmoment beziehungsweise deren Leistung wird von dem Fahrer des Kraftfahrzeugs vorgegeben, indem er beispielsweise ein Gaspedal mehr oder minder herunterdrückt.

Mit Kmim ist das Mindestdrehmoment der hydrodynamischen Kupplung bei 100 Prozent Schlupf und bei der Drehzahl vmin des Pumpenrads derselben bezeichnet. Die Drehzahl vmin des Pumpenrads ergibt sich durch die oder entspricht der von der Antriebsmaschine im Leerlauf gelieferte(n) Drehzahl, das heißt die Mindestdrehzahl, auf welche die Antriebsmaschine (für den Leerlauf) ausgelegt ist, und welche, wie oben dargelegt, beispielsweise 600 bis 800 Umdrehungen pro Minute beträgt

Bei einem Anfahrvorgang, bei welchem das von der Antriebsmaschine gelieferte Drehmoment kleiner als das maximal mit der hydrodynamischen Kupplung bei 100 Prozent Schlupf übertragbare Drehmoment ist, wird das Fahrzeug zunächst ausschließlich hydrodynamisch angefahren, und erst unterhalb eines bestimmten Schlupfes in der hydrodynamischen Kupplung, das heißt bei einem Drehzahlunterschied zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad beziehungsweise zwischen dem Eingang 1 und dem Ausgang 2 des Anfahrelementes, beispielsweise bei einem vorgegebenen Schlupfwert im Bereich zwischen 20 und 30 Prozent, wird die Reibkupplung geschlossen, um die hydrodynamische Kupplung mechanisch zu überbrücken, um somit den Wirkungsgrad der Leistungsübertragung im Anfahrelement zu vergrößern.

Gemäß der Erfindung kann zusätzlich die Reibkupplung bei Bedarf bereits von Anfang an beim Anfahren zur Leistungsübertragung beziehungsweise Drehmomentübertragung herangezogen werden, wohingegen dies gemäß dem Stand der Technik bisher bei einem entsprechend ausgestalteten Anfahrelement ausschließlich hydrodynamisch erfolgte.


Anspruch[de]
Verfahren zum Anfahren eines Kraftfahrzeugs, welches ein Anfahrelement aufweist, wobei das Anfahrelement umfasst:

1.1 einen Eingang (1) zum Einleiten einer Antriebsleistung in Form einer Drehbewegung von einer Antriebsmaschine;

1.2 einen Ausgang (2) zum Abgeben der Antriebsleistung in Form einer Drehbewegung auf ein Getriebe und/oder Antriebsräder;

1.3 einen Antriebsstrang (4) zum Übertragen der Antriebsleistung von dem Eingang (1) zu dem Ausgang (2);

1.4 der Antriebsstrang (4) umfasst eine hydrodynamische Kupplung (5) mit einem Pumpenrad (5.1) und einem Turbinenrad (5.2), wobei das Pumpenrad (5.1) mit dem Eingang (1) verschaltbar oder verschaltet ist, und das Turbinenrad (5.2) mit dem Ausgang (2) verschaltbar oder verschaltet ist, um die Antriebsleistung vom Eingang (1) über die hydrodynamische Kupplung (5) hydrodynamisch zum Ausgang (2) zu übertragen;

1.5 der Antriebsstrang (4) umfasst ferner eine Reibkupplung (6), die hinsichtlich des Antriebsleistungsflusses parallel zu der hydrodynamischen Kupplung (5) angeordnet ist, zum mechanischen Überbrücken der hydrodynamischen Kupplung (5), um die Antriebsleistung mechanisch vom Eingang (1) zum Ausgang (2) zu übertragen; wobei

das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

1.6 in Abhängigkeit einer Leistungs- und/oder Momentanforderung eines Fahrers des Kraftfahrzeugs wird Antriebsleistung mittels der Antriebsmaschine erzeugt und am Eingang (1) in das Anfahrelement (1) eingeleitet;

1.7 die Antriebsleistung wird vom Eingang (1) über die hydrodynamische Kupplung (5) zum Ausgang (2) übertragen, um von dort auf das Getriebe (10) und/oder die Antriebsräder übertragen zu werden;

dadurch gekennzeichnet, dass

1.8 in Abhängigkeit der Leistungs- und/oder Momentanforderung des Fahrers oberhalb eines vorgegebenen Anforderungsgrenzwertes beim Anfahren zusätzlich zu der Antriebsleistungsübertragung über die hydrodynamische Kupplung (5) durch Schließen der Reibkupplung (6) sofort gleichzeitig Antriebsleistung über die Reibkupplung (6) vom Eingang (1) zum Ausgang (2) übertragen wird, wohingegen bei einer Leistungs- und/oder Momentanforderung gleich oder kleiner als der Anforderungsgrenzwert beim Anfahren die Reibkupplung (6) zunächst vollständig geöffnet oder geöffnet gehalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Fahrer ein Drehmoment angefordert wird, und die zusätzliche Antriebsleistungsübertragung oberhalb eines vorgegebenen Drehmomentgrenzwertes über die Reibkupplung (6) erfolgt. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Kupplung (5) ein Mindestdrehmoment größer als Null, insbesondere bei 100 Prozent Schlupf, aufweist, welches stets vom Pumpenrad (5.1) auf das Turbinenrad (52) übertragen wird. Verfahren gemäß Anspruch 3 und Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung mittels einer Antriebsmaschine insbesondere einem Verbrennungsmotor erzeugt und am Eingang (1) in das Anfahrelement eingeleitet wird, wobei die Antriebsmaschine ein maximales Antriebsdrehmoment aufweist, und das Mindestdrehmoment der hydrodynamischen Kupplung (5) bei 100 Prozent Schlupf und bei Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine kleiner oder gleich 12 Prozent, insbesondere 10 Prozent, des maximalen Antriebsdrehmomentes ist. Hydrodynamische Kupplung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung vom Ausgang (2) über ein automatisiertes Schaltgetriebe, ein Handschaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe auf die Antriebsräder übertragen wird.






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