DE102008030581A1 - Triebstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Triebstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeuges Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Triebstrang für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben des Triebstrangs. Aufgabe der Erfindung ist es, einen Triebstrang für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zum Betreiben des Triebstrangs vorzuschlagen, bei dem der Verbrennungsmotor (1) von mindestens einer weiteren Antriebseinheit (3, 9) unterstützt wird und diese in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs zugeschaltet und den Betriebsbedingungen angepasst eingesetzt wird. Dies bewirkt einen geringeren Kraftstoffverbrauch durch den konstanten Einsatz des Verbrennungsmotors (1) und reduziert somit die Schadstoffemissionen. Die weitere Antriebseinheit (3, 9) ist dabei mechanisch vom Verbrennungsmotor (1) getrennt und kann über Trennelemente (12) von den Rädern (4), die zu dieser Antriebseinheit gehören, getrennt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Triebstrang für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeuges.
  • Bei Kraftfahrzeugen kann zur Unterstützung des Verbrennungsmotors eine zusätzliche Antriebseinheit vorgesehen sein, um sowohl den Verbrennungsmotor bei großen Lasten zu unterstützen als auch den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, was sich auch positiv auf den Schadstoffausstoß auswirkt. Bei solchen Antrieben sind verschiedene Antriebskonzepte bekannt, wie z. B. serielle oder parallele Hybridfahrzeuge. Eine Umsetzung dieser Konzepte beschränkt sich hauptsächlich auf Personenkraftfahrzeuge. Eine Umsetzung bei Nutzfahrzeugen führt zu dem Problem, dass diese einen höheren Leistungsbedarf haben und dieser von alternativen Antrieben nicht bereitgestellt werden kann.
  • Darüber hinaus gibt es bei Omnibussen Hybridantriebssysteme, welche hauptsächlich mit elektrischer Energie fahren und bedarfsmäßig über einen Verbrennungsmotor zusätzlich angetrieben werden können. Die DE 35 22 062 C2 beschreibt so ein System für einen Gelenkomnibus. Dabei wird dieser Bus mittels eines Elektromotors angetrieben, der über die Oberleitung mit Strom versorgt wird. Falls keine Oberleitungen zur Verfügung stehen, kann dieser mit einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Die beiden zu den jeweils angetriebenen Achsen gehörenden Achsgetriebe, eines wird von dem Verbrennungsmotor angetrieben und ein weiteres von einem Elektromotor, sind über eine Kardanwelle verbunden und stehen somit miteinander in mechanischer Wirkverbindung. Ein Antrieb erfolgt somit immer über beide Achsen, entweder nur von dem Verbrennungsmotor, nur von dem Elektromotor oder in Kombination von beiden angetrieben. Nachteilig ist hier, dass der jeweilige Antrieb in bestimmten Fahreinsätzen den anderen Antrieb bzw. die andere Achse mitschleppt, was zu einem höheren Energieaufwand führt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Triebstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, und ein Verfahren zum Betreiben des Triebstrangs vorzuschlagen, bei welchem sich durch den Einsatz und den Betrieb des erfindungsgemäßen Triebstrangs eine höhere Kraftstoffeinsparung als bei den durch den Stand der Technik bekannten Systemen ergibt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Triebstrang bzw. ein Verfahren zum Betreiben des Triebstrangs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 8 gelöst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Triebstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit mindestens zwei angetriebenen Achsen, wird eine Achse durch einen Verbrennungsmotor und eine weitere Achse durch eine zusätzliche Antriebseinheit angetrieben. Dabei weisen die Räder der ersten und die Räder der zweiten angetriebenen Achse keine mechanische Antriebsverbindung miteinander auf und zwischen den Rädern der zweiten angetriebenen Achse und der Antriebseinheit dieser Achse ist ein Trennelement angeordnet, dass die Räder der zweiten angetriebenen Achse und die Antriebseinheit dieser Achse mechanisch trennen kann. Dabei wird abhängig von Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs entschieden, ob der Elektromotor und/oder der Generator motorisch oder generatorisch eingesetzt werden. Der Elektromotor und der Generator werden so gesteuert, dass sich der Verbrennungsmotor in einem optimalen Betriebszustand bezüglich seines spezifischen Kraftstoffverbrauchs befindet, in welchem er am effizientesten arbeitet. Durch diese Anordnung können Kraftstoffeinsparungen erzielt und damit Schadstoffemissionen reduziert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Trennelement für die zweite angetriebene Achse aus zwei Teilelementen besteht, welche jeweils radnah angeordnet sind, um sowohl zu verhindern, dass die zweite Antriebseinheit mit den Rädern der Achse in Verbindung steht, sowie dass die Räder in mechanischer Wirkverbindung mit einem großen Teil der Achse und dem Achsdifferential stehen, was zu einem schlechteren Wirkungsgrad führen würde. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn es sich um größere Nutzfahrzeuge handelt, deren Komponenten durch die Größe und den auftretenden Belastungen stärker beansprucht werden und deshalb größer und schwerer ausgestaltet sind.
  • Alternativ kann in vorteilhafter Weise das erste Trennelement zwischen der zweiten Antriebseinheit und dem Achsdifferential der zweiten angetriebenen Achse angeordnet werden. Dadurch können die Räder mit nur einem Trennelement voneinander getrennt werden. Der Vorteil dieser Ausführung liegt bei der einfachen Ausführung, welche bevorzugt bei kleineren Nutzfahrzeugen sinnvoll ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es beide Ausführungsformen des ersten Trennelements einzusetzen. Dabei wird die zweite angetriebene Achse sowohl von den Rädern als auch von der zweiten Antriebseinheit getrennt. Hieraus ergeben sich Vorteile im Bezug auf die Belastung der zweiten angetriebenen Achse, des Achsdifferentials der zweiten angetriebenen Achse und der zweiten Antriebseinheit. Die zweite angetriebene Achse und das Achsdifferential dieser Achse sind dadurch keinen Momenten und Einwirkungen durch die Antriebe ausgesetzt. Die zweite Antriebseinheit ist hierbei komplett von den Rädern und dem Achsdifferential getrennt, was vorteilhafterweise die zweite Antriebseinheit schont. Aus den genannten Vorteilen ist die Variante mit einem radnah angeordneten ersten Trennelement und einem vor dem zweiten Achsdifferential angeordneten ersten Trennelement besonders vorteilhaft.
  • Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung wird als zweite Antriebseinheit ein Elektromotor verwendet, der sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden kann. Somit kann, zusätzlich zu der Funktion des Antriebs der zweiten angetriebenen Achse, während des Betriebs des Kraftfahrzeugs aufgenommene mechanische Energie, durch den generatorischen Betrieb des Elektromotors, zur gleichzeitigen Versorgung von anderen elektrischen Komponenten verwendet oder zur Speicherung beispielsweise einer Batterie zugeführt werden.
  • Besonders vorteilhaft ist es eine dritte Antriebseinheit mit der ersten angetriebenen Achse, zusätzlich zum Verbrennungsmotor, zu verbinden. Damit kann eine noch bessere Unterstützung des Verbrennungsmotors bzw. ein noch besserer und kraftstoffsparender Antrieb gewährleistet werden. Dies ist vor allem bei größeren Kraftfahrzeugen, insbesondere Nutzfahrzeugen, sinnvoll, kann aber ebenso bei kleineren Kraftfahrzeugen erhebliche Kraftstoffeinsparungen bewirken.
  • Ebenso wird erfindungsgemäß als dritte Antriebseinheit bevorzugt ein Elektromotor verwendet, der sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden kann. Dieser dient wie der Elektromotor, der als zweite Antriebseinheit gewählt werden kann, zum Antrieb einer Achse, in diesem Fall der ersten angetrieben Achse, und kann darüber hinaus mechanische, aufgenommene Energie in elektrische wandeln und diese entweder zum Speichern einer Batterie zuführen oder direkt anderen elektrischen Komponenten zur Verfügung stellen.
  • Ein weiteres zweites Trennelement kann die dritte Antriebseinheit von der ersten angetriebenen Achse trennen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Trennelement für die erste angetriebene Achse aus zwei Teilelementen besteht, welche jeweils radnah angeordnet sind, um sowohl zu verhindern, dass die dritte Antriebseinheit mit den Rädern der Achse in Verbindung steht, sowie dass die Räder in mechanischer Wirkverbindung mit einem großen Teil der Achse und dem Achsdifferential stehen, was zu einem schlechteren Wirkungsgrad führen würde. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn es sich um größere Nutzfahrzeuge handelt, deren Komponenten durch die Größe und den auftretenden Belastungen stärker beansprucht werden und deshalb größer und schwerer ausgestaltet sind.
  • Alternativ kann in vorteilhafter Weise das zweite Trennelement zwischen der dritten Antriebseinheit und dem Achsdifferential der ersten angetriebenen Achse angeordnet werden. Dadurch können die Räder mit nur einem Trennelement voneinander getrennt werden. Der Vorteil dieser Ausführung liegt bei der einfachen Ausführung, welche bevorzugt bei kleineren Nutzfahrzeugen sinnvoll ist. Ebenfalls ermöglicht diese Anordnung, dass die dritte Antriebseinheit durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden kann, ohne dass ein Moment auf den weiteren Triebstrang übertragen wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es beide Ausführungsformen des zweiten Trennelements einzusetzen. Dabei wird die erste angetriebene Achse sowohl von den Rädern als auch von der ersten und/oder der dritten Antriebseinheit getrennt. Hieraus ergeben sich Vorteile im Bezug auf die Belastung der ersten angetriebenen Achse, des Achsdifferentials der ersten angetriebenen Achse und der ersten und dritten Antriebseinheit. Die erste angetriebene Achse und das Achsdifferential dieser Achse sind dadurch keinen Momenten und Einwirkungen durch die Antriebe ausgesetzt. Die erste und/oder dritte Antriebseinheit sind hierbei komplett von den Rädern und dem Achsdifferential getrennt, was vorteilhafterweise die dritte Antriebseinheit schont. Aus den genannten Vorteilen ist die Variante mit den zwei Ausführungsformen des zweiten Trennelements besonders vorteilhaft.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Triebstrangs für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit einer ersten von einem Verbrennungsmotor angetriebenen Achse und einer zweiten von einer zweiten Antriebseinheit angetriebenen Achse, bei dem die Räder der ersten und die Räder der zweiten angetriebenen Achse keine mechanische Antriebsverbindung aufweisen und bei dem zwischen den Rädern der zweiten angetriebenen Achse und der zweiten Antriebseinheit ein erstes Trennelement angeordnet ist, welches die Räder der zweiten angetriebenen Achse und die zweite Antriebseinheit mechanisch trennt, wird die erste angetriebene Achse durch die erste Antriebseinheit, die ein Verbrennungsmotor ist, und die zweite angetriebene Achse durch die zweite Antriebseinheit angetrieben, wenn an den Rädern große Momente gefordert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der Verbrennungsmotor unterstützt, wenn dies erforderlich ist. Bei einem normalen Betrieb kann der Verbrennungsmotor von der zweiten Antriebseinheit grundsätzlich unterstützt werden, um den Kraftstoffverbrauch zu minimieren und die Schadstoffemissionen zu reduzieren. Des Weiteren kann durch das Verfahren die Leistung des Verbrennungsmotors bei großen, geforderten Momenten konstant gehalten werden, wenn die zweite Antriebseinheit die Leistung, die darüber hinaus benötigt wird, liefert.
  • Ein besonderer Fall ist das Anfahren eines Kraftfahrzeugs, bei dem durch das erfindungsgemäße Verfahren die Leistungsanforderung des Verbrennungsmotors reduziert wird und sich günstige Kraftstoffverbrauchswerte ergeben.
  • Besonders vorteilhaft ist es, zusätzlich zu der ersten und der zweiten Antriebseinheit, eine dritte Antriebseinheit mit der ersten angetriebenen Achse zu verbinden, um bei großen, geforderten Momenten die erste und die zweite Antriebseinheit zu unterstützen.
  • Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung und der Zeichnung hervor. Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einem schematischen Aufbau eines Triebstrangs für eine Zugmaschine,
  • 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einem schematischen Aufbau eines Triebstrangs für eine Zugmaschine und
  • 3 eine dritte Ausführungsform der Erfindung mit einem schematischen Aufbau eines Triebstrangs für eine Zugmaschine
  • Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf die gezeigten Anordnungen und die dazu beschriebenen Verfahren.
  • In der Beschreibung werden nur Teile des Triebstrangs erläutert und darauf verzichtet alle zu erwähnen. Ebenso enthalten die Zeichnungen nur notwendige Bestandteile, die zur Beschreibung des Aufbaus und des Verfahrens eines erfindungsgemäßen Triebstrangs notwendig sind.
  • 1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Triebstrangs für eine Zugmaschine. Dieser weist einen Verbrennungsmotor 1, der in einer bevorzugten Ausführungsform ein Dieselmotor ist, ein Anfahrelement 15, ein Getriebe 2, eine nicht angetriebene Achse 5, welche bevorzugt als Lenkachse ausgebildet ist, eine erste angetriebene Achse 6, eine zweite angetriebene Achse 7, Räder 4, die an den Achsen 5, 6 und 7 angeordnet sind, ein Achsdifferential 14 für die erste angetriebene Achse 6 und ein Achsdifferential 12 für die zweite angetrieben Achse 7, einen Elektromotor 3, der sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden kann, eine Batterie 8, einen Generator 9, der sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden kann, ein erstes Trennelement 10, das aus zwei Teilelementen besteht, die radnah angeordnet sind, und ein weiteres erstes Trennelement 11, das zwischen dem Elektromotor 3 und dem Achsdifferential 12 der zweiten angetriebenen Achse 7 sitzt, auf. Nachfolgend wird das erste Trennelement entweder als radnah angeordnetes erstes Trennelement 10, oder als vor dem zweiten Achsdifferential angeordnetes erstes Trennelement 11 bezeichnet. Dabei kann alternativ das radnah angeordnete erste Trennelement 10 oder das vor dem zweiten Achsdifferential angeordnete erste Trennelement 11 eingesetzt bzw. verbaut sein. Es ist aber darüber hinaus auch möglich sowohl das radnah angeordnete erste Trennelement 10 und das vor dem zweiten Achsdifferential angeordnete erste Trennelement 11 gemeinsam in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug anzuordnen und zu verbauen.
  • Die Räder 4 der ersten angetriebenen Achse 6 und die Räder 4 der zweiten angetriebenen Achse 7 weisen miteinander keine mechanische Antriebsverbindung auf und können somit getrennt voneinander betrieben werden. Dadurch wird verhindert, dass die jeweilige Antriebseinheit die andere mit antreibt.
  • In dieser Ausführungsform der Erfindung hat die Zugmaschine drei Achsen 5, 6 und 7, wobei die erste Achse die nicht angetriebene Achse 5 ist und als Lenkachse ausgebildet ist. Diese ist in Fahrtrichtung vorne an der Zugmaschine angeordnet und die beiden angetriebenen bzw. antreibbaren Achsen 6 und 7 sind, wie in 1 gezeigt, in Fahrtrichtung weiter hinten angeordnet. Die Achsen 5, 6 und 7 sind jeweils mit Rädern 4 verbunden. Die Achsen 6 und 7 sind die angetriebenen Achsen, wobei die erste angetriebene Achse 6 mit dem Verbrennungsmotor 1, welcher als Dieselmotor ausgebildet ist, über das Getriebe 2 und das Achsdifferential 14 der ersten angetriebenen Achse 6 mechanisch wirkverbunden ist. Zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Getriebe 2 ist das Anfahrelement 15 angeordnet. Die zweite angetriebene Achse 7 steht über das Achsdifferential 12 der zweiten angetriebenen Achse 7 mit dem Elektromotor 3, der sowohl motorisch als generatorisch betrieben werden kann, in mechanischer Wirkverbindung. Zwischen dem Achsdifferential 12 der zweiten angetriebenen Achse 7 und dem Elektromotor 3 ist das vor dem zweiten Achsdifferential angeordnete erste Trennelement 11 angeordnet. Darüber hinaus sind zusätzlich noch die zwei Teilelemente des radnah angeordneten ersten Trennelements 10 jeweils vor den Rädern 4 der zweiten angetriebenen Achse 7 angeordnet. Die Räder 4 der ersten angetriebenen Achse 6 und die Räder 4 der zweiten angetriebenen Achse 7 weisen miteinander keine mechanische Antriebsverbindung auf. Eine direkte Verbindung der angetriebenen Räder 4 über den Triebstrang existiert nicht und somit wird verhindert, dass weder der Elektromotor 3 noch der Verbrennungsmotor 1 die jeweils andere angetriebene Achse 6 oder 7 mit antreibt. Der Elektromotor 3 ist mit der Batterie 8 und dem Generator 9, der sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden kann, elektrisch verbunden. Der Generator 9 ist in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Getriebe 2 mechanisch verbunden. Dabei ist der Generator 9 getriebeeingangsseitig, wahlweise in das Getriebe 2 integriert, angeordnet. Die elektrische Verbindung zwischen dem Generator 9, der Batterie 8 und dem Elektromotor 3 erlaubt einen Stromfluss in jede mögliche Richtung, d. h. dass sowohl der Generator 9 und der Elektromotor 3 die Batterie 8 speisen können als auch dass die Batterie 8 den Generator 9 und den Elektromotor 3 mit Strom versorgen kann, sowie dass ein Versorgen mit elektrischer Energie des Elektromotors 3 direkt von dem Generator 9 als auch ein Versorgen des Generators 9 von dem Elektromotor 3 möglich ist.
  • Bei dieser Anordnung wird der Verbrennungsmotor 1 bei hohen geforderten Momenten von dem Elektromotor 3 unterstützt, um den Leistungsaufwand des Verbrennungsmotors 1 geringer zu halten und somit den spezifischen Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Durch den motorischen oder generatorischen Betrieb des Elektromotors 3 kann die Verbrennungsmaschine 1 auf einem konstanteren Level betrieben werden. Die starken Verbrauchsunterschiede, die sich durch verschiedene Fahrsituationen ergeben, können wesentlich reduziert werden, was neben einem geringeren Kraftstoffverbrauch auch zu erheblich reduzierten Schadstoffemissionen führt. Abhängig von Betriebsbedingungen des Kraftfahrzeugs wird entschieden, ob der Elektromotor 3 und/oder der Generator 9 motorisch oder generatorisch eingesetzt werden. Der Elektromotor 3 und/oder der Generator 9 werden so gesteuert, dass sich der Verbrennungsmotor 1 in einem optimalen Betriebszustand bezüglich seines spezifischen Kraftstoffverbrauchs befindet, in welchem er am effizientesten arbeitet.
  • Die ersten Trennelemente 10 und 11 können bei Bedarf geöffnet werden, um den Antrieb der zweiten angetriebenen Achse 7 zu unterbrechen oder um den generatorischen Betrieb des Elektromotors 3 zu beenden, wenn entweder die Batterie 8 nicht mehr geladen werden soll oder der generatorische Betrieb nicht mehr erwünscht ist. Beim Betreiben des Elektromotors 3 im motorischen Betrieb kann dieser als Antriebseinheit zur Unterstützung des Verbrennungsmotors 1 ausgebildet sein.
  • 2 zeigt einen zweiten erfindungsgemäßen Triebstrang für eine Zugmaschine. Dieser weist einen Verbrennungsmotor 1, der in einer bevorzugten Ausführungsform ein Dieselmotor ist, ein Anfahrelement 15, ein Getriebe 2, eine nicht angetriebene Achse 5, welche bevorzugt als Lenkachse ausgebildet ist, eine erste angetriebene Achse 6, eine zweite angetriebene Achse 7, Räder 4, die an den Achsen 5, 6 und 7 angeordnet sind, ein Achsdifferential 14 für die erste angetriebene Achse 6 und ein Achsdifferential 12 für die zweite angetriebene Achse 7, einen Elektromotor 3, der sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden kann, eine Batterie 8, einen Generator 9, der sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden kann, ein radnah angeordnetes erstes Trennelement 10, das aus zwei Teilelementen besteht, und alternativ ein vor dem zweiten Achsdifferential 12 angeordnetes erstes Trennelement 11, das zwischen dem Elektromotor 3 und dem Achsdifferential 12 der zweiten angetriebenen Achse 7 sitzt, auf.
  • Dadurch kann der Generator 9 als dritte Antriebseinheit, die entweder motoreingangsseitig oder motorausgangsseitig angeordnet ist und welche in mechanischer Wirkverbindung zu der ersten angetriebenen Achse 6 steht, eingesetzt werden. Auch kann der Generator 9, der grundsätzlich sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden kann, als Energielieferant für den Elektromotor 3 oder zum Laden der Batterie 8 vorgesehen sein. Die elektrische Verbindung des Elektromotors 3, des Generators 9 und der Batterie 8 ist ebenso wie bei 1 beschrieben in jeder Form möglich.
  • Das Verfahren zum Betreiben des Triebstranges, welches bei 1 erläutert wurde, gilt ebenfalls für den in 2 gezeigten Triebstrang.
  • 3 zeigt einen dritten erfindungsgemäßen Triebstrang für eine Zugmaschine. Dieser weist zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor 1, der in einer bevorzugten Ausführungsform ein Dieselmotor ist, einem Anfahrelement 15, einem Getriebe 2, einer nicht angetriebenen Achse 5, welche bevorzugt als Lenkachse ausgebildet ist, einer ersten angetriebenen Achse 6, einer zweiten angetriebenen Achse 7, Rädern 4, die an den Achsen 5, 6 und 7 angeordnet sind, einem Achsdifferential 14 für die erste angetriebene Achse 6 und einem Achsdifferential 12 für die zweite angetriebene Achse 7, einem Elektromotor 3, der sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden kann, einer Batterie 8, einem Generator 9, der sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden kann, einem radnah angeordneten ersten Trennelement 10, das aus zwei Teilelementen besteht, und alternativ einem vor dem zweiten Achsdifferential 12 angeordneten ersten Trennelement 11, das zwischen dem Elektromotor 3 und dem Achsdifferential 12 der zweiten angetriebenen Achse 7 sitzt, ein zweites Trennelement 13 auf. Das zweite Trennelement 13 ist in 3 zwischen dem Achsdifferential 14 der ersten angetriebenen Achse 6 und dem Generator 9 angeordnet. Ebenso wäre es aber möglich das zweite Trennelement 13 genau wie das radnah angeordnete erste Trennelement 10, als ein Trennelement bestehend aus zwei Teilelementen, die radnah angeordnet sind, zu gestalten. Des Weiteren ist es möglich, den Generator 9 über einen Riementrieb mit der Triebwelle, welche zwischen dem Generator 9 und dem Achsdifferential 14 angeordnet ist, in eine mechanische Wirkverbindung zu bringen und das zweite Trennelement 13 so zu gestalten, dass es den Riementrieb vom Generator 9 oder von der Triebwelle trennt.
  • Der Aufbau des in 3 dargestellten Triebstranges zeigt, dass der Generator 9 getriebeausgangsseitig in direkter mechanischer Wirkverbindung zu der ersten angetriebenen Achse 6 steht. Der Generator 9 ist hierbei zwischen dem Getriebe 2 und dem Achsdifferential 14 der ersten angetriebenen Achse 6 angeordnet. Dadurch kann, zusätzlich zu den vorher bei 1 und 2 beschriebenen Vorteilen, durch den sowohl generatorischen als auch motorischen Betrieb des Generators 9, dieser als dritte Antriebseinheit ausgebildet sein. Durch das zweite Trennelement 13 kann der Generator 9 von der ersten angetriebenen Achse 6 getrennt werden. Ist der Generator 9 von der ersten angetriebenen Achse 6 getrennt, kann dieser dennoch im generatorischen Betrieb, angetrieben vom Verbrennungsmotor 1, die Batterie 8 laden und/oder den Elektromotor 3 mit elektrischer Energie versorgen.
  • Ebenso kann der Triebstrang mit den gleichen Verfahren betrieben werden, wie bei 1 und 2 beschrieben. Die dritte Antriebseinheit bietet einen weiteren Antrieb, durch die variable Zuschaltung des Elektromotors 3 und des Generators 9, bei dem eine verbesserte Unterstützung des Verbrennungsmotors 1 gewährleistet wird.
  • Grundsätzlich kann der Verbrennungsmotor 1 jede Art von Brennkraftmaschine sein. Auch ist die zweite und die dritte Antriebseinheit nicht auf einen Elektromotor/Generator beschränkt, sondern umfasst auch jede andere mögliche Form von Antrieben, wie beispielsweise hydraulische oder pneumatische Antriebe. Auch ist es möglich, die zweite oder dritte Antriebseinheit als Retarder auszubilden und den Generator 9 als Druckspeicher bei hydraulischen oder pneumatischen Antrieben.
  • Darüber hinaus ist es denkbar, die Zugmaschine bei Fahrten mit sehr geringen Geschwindigkeiten, wie etwa beim Anfahren an eine Laderampe oder beim Rangieren, nur mit dem Elektromotor 3 oder mit dem Elektromotor 3 und dem Generator 9 anzutreiben, sowie mit entsprechenden anderen zweiten und dritten Antriebseinheiten.
  • Die Erfindung beschränkt sich auch nicht ausschließlich auf Nutzfahrzeuge, sondern schließt sämtlich Kraftfahrzeuge ein.
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Getriebe
    3, 9
    Elektromotor/Generator
    4
    Räder
    5
    nicht angetriebene Achse
    6
    erste angetriebene Achse
    7
    zweite angetriebene Achse
    8
    Batterie
    10
    radnah angeordnetes erstes Trennelement
    11
    vor dem zweiten Achsdifferential angeordnetes erstes Trennelement
    12
    Achsdifferential der zweiten angetriebenen Achse
    13
    zweites Trennelement
    14
    Achsdifferential der ersten angetriebenen Achse
    15
    Anfahrelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 3522062 C2 [0003]

Claims (11)

  1. Triebstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, mit mindestens drei Achsen (5, 6, 7), die jeweils mindestens zwei Räder aufweisen (4), und einer ersten Antriebseinheit (1) und einer zweiten Antriebseinheit (3), wobei die Räder (4) der ersten angetriebenen Achse (6) durch einen Verbrennungsmotor (1) als erste Antriebseinheit antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Räder (4) der zweiten angetriebenen Achse (7) durch die zweite Antriebseinheit (3) antreibbar sind, b) die Räder (4) der ersten angetriebenen Achse (6) und die Räder (4) der zweiten angetriebenen Achse (7) keine mechanische Antriebsverbindung aufweisen und c) zwischen den Rädern (4) der zweiten angetriebenen Achse (7) und der zweiten Antriebseinheit (3) ein erstes Trennelement (10, 11), das die Räder (4) der zweiten angetriebenen Achse (7) und die zweite Antriebseinheit (3) mechanisch trennt, angeordnet ist.
  2. Triebstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennelement (10) aus zwei Teilelementen besteht, die jeweils auf der zweiten angetriebenen Achse (7) radnah angeordnet sind und durch die jedes Rad (4) der zweiten angetriebenen Achse (7) einzeln von der zweiten Antriebseinheit (3) trennbar ist.
  3. Triebstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Trennelement (11) zwischen der zweiten Antriebseinheit (3) und einem Achsdifferential (12) der zweiten angetriebenen Achse (7) angeordnet ist und somit sowohl die zweite angetriebene Achse (7) als auch das Achsdifferential (12) durch das erste Trennelement (11) von der zweiten Antriebseinheit (3) trennbar sind.
  4. Triebstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebseinheit (3) ein Elektromotor ist, der sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden kann.
  5. Triebstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) als erste Antriebseinheit durch ein zweites Trennelement (13) von der ersten angetriebenen Achse (6) trennbar ist.
  6. Triebstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Antriebseinheit (9) mit der ersten angetriebenen Achse (6) mechanisch verbindbar ist.
  7. Triebstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Antriebseinheit (9) ein Elektromotor ist, der sowohl generatorisch als auch motorisch betrieben werden kann.
  8. Triebstrang nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Antriebseinheit (9) durch ein zweites Trennelement (13) von der ersten angetriebenen Achse (6) trennbar ist.
  9. Verfahren zum Betreiben eines Triebstrangs eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, mit mindestens drei Achsen (5, 6, 7), die jeweils mindestens zwei Räder (4) aufweisen und einer ersten Antriebseinheit (1) und einer zweiten Antriebseinheit (3), wobei die Räder (4) der ersten angetriebenen Achse (6) durch einen Verbrennungsmotor (1) als erste Antriebseinheit und die Räder (4) der zweiten angetriebenen Achse (7) durch die zweite Antriebseinheit (3) antreibbar sind, und einem ersten Trennelement (10, 11), das die Räder (4) der zweiten angetriebenen Achse (7) und die zweite Antriebseinheit (3) mechanisch trennt, und bei dem die Räder (4) der ersten angetriebenen (6) und die Räder (4) der zweiten angetriebenen Achse (7) keine mechanische Antriebsverbindung aufweisen, wobei die erste angetriebene Achse (6) durch den Verbrennungsmotor (1) und die zweite angetriebene Achse (7) durch die zweite Antriebseinheit (3) angetrieben werden, wenn an den Rädern (4) der ersten angetriebenen Achse (6) und an den Rädern (4) der zweiten angetriebenen Achse (7) große Momente gefordert werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren des Kraftfahrzeuges die erste angetriebene Achse (6) durch den Verbrennungsmotor (1) und die zweite angetriebene Achse (7) durch die zweite Antriebseinheit (3) angetrieben werden.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebseinheit (3) die zweite angetriebene Achse (7) und eine dritte Antriebseinheit (9) die erste angetriebene Achse (6) zusätzlich zur ersten Antriebseinheit (1) antreiben, wenn an den Rädern (4) der ersten angetriebenen Achse (6) und den Rädern (4) der zweiten angetriebenen Achse (7) große Momente gefordert werden.
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