DE102010014943B4

DE102010014943B4 - Antrieb für ein Kraftfahrzeug mit zwei Hubkolben-Antriebseinheiten und einem Starter-Generator

Info

Publication number: DE102010014943B4
Application number: DE102010014943.8A
Authority: DE
Inventors: Jason Cox
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2030-04-15
Also published as: DE102010014943A1

Abstract

Antrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Hubkolben-Antriebseinheit (4), die eine erste Welle (6) treibt, einer zweiten Hubkolben-Antriebseinheit (5), die eine zweite Welle (7) treibt, sowie einer Elektromaschine (8), die einen Rotor (11) umfasst, der sich wahlweise mit der ersten oder der zweiten Welle (6, 7) kuppeln lässt, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rotor (11) vor oder während des Kuppelns mit der zweiten Welle (7) von der ersten Welle (6) trennen oder entkuppeln lässt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 2.
Aus der US 4,512,301 B ist ein Antrieb für ein Kraftfahrzeug bekannt, der eine Brennkraftmaschine mit zwei unabhängigen Hubkolben-Antriebseinheiten umfasst, wobei in Abhängigkeit von den Fahrtbedingungen des Kraftfahrzeugs wahlweise eine oder beide Hubkolben-Antriebseinheiten zum Antreiben des Kraftfahrzeugs benutzt werden können. Jede der beiden Hubkolben-Antriebseinheiten weist eine Kurbelwelle auf, die über ein Zahnradgetriebe mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und ist mit einem separaten Starter versehen, dessen Ritzel mit einem Starterzahnrad auf der zugehörigen Kurbelwelle kämmt. Bei einer der beiden Hubkolben-Antriebseinheiten ist die Kurbelwelle mit einer Kupplung ausgestattet, die es gestattet, die Hubkolben-Antriebseinheit wahlweise mit dem Antriebsstrang zu verbinden oder vom Antriebsstrang zu trennen. Als nachteilig wird angesehen, dass die Brennkraftmaschine zwei Starter benötigt.
Um dies zu vermeiden, wurde in der DE 199 34 790 A1 bereits ein Antrieb der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei dem zwei getrennte Brennkraftmaschinen bzw. Hubkolben-Antriebseinheiten eines Kraftfahrzeugs mittels eines einzigen Starter-Generators gestartet werden. Um es zu ermöglichen, den Starter-Generator wahlweise mit der ersten Brennkraftmaschine, mit der zweiten Brennkraftmaschine oder mit dem Antriebsstrang zu verbinden bzw. von diesen zu trennen, sind dort jedoch drei Kupplungen erforderlich. Außerdem gibt es beim Starten der zweiten Brennkraftmaschine einen Ruck im Antriebsstrang, wenn die zweite Brennkraftmaschinen während des Betriebs der ersten Brennkraftmaschine gestartet wird, ohne den Antriebsstrang von der ersten Brennkraftmaschine zu trennen.
Weiterhin beschreibt die Druckschrift US 4,512,301 eine Brennkraftmaschine mit einer Primäreinheit und einer Sekundäreinheit. In der Druckschrift DE 199 34 790 A1 wird hingegen auf ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug hingewiesen, das eine Brennkraftmaschine sowie anzutreibende Nebenaggregate des Kraftfahrzeugs und einen Nebenantriebsstrang aufweist, der mit einem Hauptantriebsstrang gekoppelt ist. Zudem verfügt das Antriebssystem über eine als Starter-Generator arbeitende elektrische Maschine. Weiterhin sind aus dem Stand der Technik die Druckschriften US 2004/0138023 A1 , US 6,306,056 B1 , US 2004/0138026 A1 sowie US 1,315,962 bekannt.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass er während des Betriebs der ersten Brennkraftmaschine einen ruckfreien Start der zweiten Brennkraftmaschine ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 in funktionaler Hinsicht dadurch gelöst, dass sich der Rotor vor oder während des Kuppelns mit der zweiten Welle von der ersten Welle trennen lässt. Dadurch kann der Start der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit während des Betriebs der ersten Hubkolben-Antriebseinheit ruckfrei und ohne jegliche Verzögerung des Kraftfahrzeugs erfolgen, da die zweite Hubkolben-Antriebseinheit während ihres Starts vollständig von der ersten Hubkolben-Antriebseinheit und vom Antriebsstrang getrennt ist.
In konstruktiver Hinsicht wird die Aufgabe gemäß Anspruch 2 durch ein mit der ersten Welle verbundenes erstes Kupplungselement, ein mit der zweiten Welle verbundenes zweites Kupplungselement, sowie ein drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbundenes, in axialer Richtung einer Rotordrehachse verschiebbares drittes Kupplungselement gelöst, das sich durch axiale Verschiebung wahlweise mit dem ersten Kupplungselement oder mit dem zweiten Kupplungselement kuppeln lässt. Auf diese Weise kann auf eine zusätzliche Trennkupplung verzichtet werden. Bevorzugt handelt es sich bei der ersten Hubkolben-Antriebseinheit um eine primäre Antriebseinheit und bei der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit um eine sekundäre Antriebseinheit, die der primären Antriebseinheit bei Bedarf zugeschaltet wird.
Durch die erfindungsgemäßen Merkmalskombinationen können mit einer einzigen Elektromaschine beide Hubkolben-Antriebseinheiten gestartet werden. Außerdem kann die im Generatorbetrieb arbeitende Elektromaschine zur Stromerzeugung genutzt werden, wenn das Kraftfahrzeug entweder allein von der ersten Hubkolben-Antriebseinheit oder gemeinsam von der ersten und der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit angetrieben wird, während die im Motorbetrieb arbeitende Elektromaschine als Booster für eine oder beide Hubkolben-Antriebseinheiten und nach dem Start der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit zum Synchronisieren der Drehzahl der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit mit der Drehzahl der ersten Hubkolben-Antriebseinheit genutzt werden kann.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Merkmalskombinationen besteht darin, dass sich beim Starten der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit der von der ersten Hubkolben-Antriebseinheit angetriebene Rotor der Elektromaschine bereits mit hoher Geschwindigkeit dreht, so dass aufgrund des Trägheitsmoments des Rotors für eine schnellere Beschleunigung der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit gesorgt wird, als dies allein durch Stromzufuhr zu der als Starter dienenden Elektromaschine möglich wäre.
Das drehfest mit dem Rotor verbundene dritte Kupplungselement ist zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschiebbar, wobei es vorteilhaft beim Verschieben zwischen den beiden Stellungen von einer der Wellen entkoppelt oder getrennt und mit der anderen der Wellen gekuppelt wird. Dadurch kann zum einen die Elektromaschine beim Start der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit sehr schnell vom Generatorbetrieb, in dem sie von der ersten Hubkolben-Antriebseinheit angetrieben wird, in den Motor- oder Starterbetrieb wechseln. Zum anderen kann der Start der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit ruckfrei und ohne jegliche Verzögerung des Kraftfahrzeugs erfolgen, da die zweite Hubkolben-Antriebseinheit während ihres Starts vollständig von der ersten Hubkolben-Antriebseinheit entkoppelt ist.
In der ersten Stellung ist das dritte Kupplungselement mit dem ersten Kupplungselement und damit mit der Welle der primären ersten Hubkolben-Antriebseinheit gekuppelt und vom zweiten Kupplungselement und damit von der Welle der sekundären zweiten Hubkolben-Antriebseinheit entkoppelt oder getrennt, während es in der zweiten Stellung mit dem zweiten Kupplungselement und damit mit der Welle der sekundären zweiten Hubkolben-Antriebseinheit gekuppelt und vom ersten Kupplungselement und damit von der Welle der ersten primären Hubkolben-Antriebseinheit entkoppelt oder getrennt ist.
Der Rotor der Elektromaschine kann axial unverschiebbar sein, so dass das drehfest mit dem Rotor verbundene dritte Kupplungselement beim Verschieben in Bezug zum Rotor axial bewegt wird, oder kann zur Reduzierung der Anzahl der Bauteile zusammen mit dem Kupplungselement in axialer Richtung der Rotordrehachse verschiebbar sein, so dass der Rotor und das dritte Kupplungselement bei einer Verschiebung des Kupplungselements gemeinsam bewegt werden.
Der Rotor und das dritte Kupplungselement sind zweckmäßig gemeinsam drehbar auf der ersten Welle gelagert und koaxial zu dieser ausgerichtet, wobei das erste Kupplungselement und das zweite Kupplungselement vorteilhaft auf entgegengesetzten Seiten des dritten Kupplungselements angeordnet sind. Um die Baugröße des Antriebs zu minimieren, ist die Elektromaschine mindestens teilweise von den Kupplungselementen und/oder von einem zusammen mit einer Synchronkupplung zwischen den Wellen angeordneten Koppelgetriebe umgeben, das ein vorbestimmten Über- bzw. Untersetzungsverhältnis aufweist.
Die Verschiebung des drehfest mit dem Rotor verbundenen dritten Kupplungselements erfolgt mit Hilfe eines Stellorgans, vorzugsweise einer Magnetspule, von dem das dritte Kupplungselement zum Starten der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit entgegen der Kraft einer Rückstellfeder in die zweite Stellung verschoben wird, indem die Magnetspule mit Strom beaufschlagt wird, während das dritte Kupplungselement von der Rückstellfeder in der ersten Stellung gehalten wird, solange das Stellorgan nicht betätigt bzw. der Magnetspule kein Strom zugeführt wird. Wenn das dritte Kupplungselement zum Starten der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit aus der ersten in die zweite Stellung verschoben wird, wird die Elektromaschine zweckmäßig in den Motor- oder Starterbetrieb umgeschaltet und mit Strom aus der Fahrzeugbatterie gespeist, um das Trägheitsmoment des Rotors durch ein zusätzliches Motorantriebsmoment zu ergänzen.
Wenn die von der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit angetriebene zweite Welle nach dem Start der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit eine solche Drehzahl aufweist, dass ein über die Synchronkupplung mit der ersten Welle verbindbares Zahnrad des Koppelgetriebes dieselbe Drehzahl wie die erste Welle aufweist, wird die Synchronkupplung geschlossen, um das Zahnrad drehfest mit der ersten Welle zu koppeln. Die Annäherung der Drehzahl des von der zweiten Hubkolben-Antriebseinheit angetriebenen Zahnrades an die Drehzahl der von der ersten Hubkolben-Antriebseinheit angetriebenen ersten Welle kann ebenfalls mit Hilfe der Elektromaschine vorgenommen werden.
Der erfindungsgemäße Antrieb, der als Bimot-Antrieb bezeichnet werden kann, wird bevorzugt bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, bei denen in einem gemeinsamen Gehäuse einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zwei Hubkolben-Antriebseinheiten in Form von Reihenmotoren angeordnet sind, die getrennte Kurbeltriebe und getrennte Ventiltriebe aufweisen, wobei die Kurbelwellen der beiden Hubkolben-Antriebseinheiten die beiden Wellen bilden, mit denen sich der Rotor der Elektromaschine wahlweise kuppeln lässt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung von Teilen eines Antriebs eines Kraftfahrzeugs mit zwei Hubkolbenmaschinen und einer elektrischen Maschine, deren Rotor sich mittels eines drehfest mit dem Rotor verbundenen Kupplungselements wahlweise mit den Kurbelwellen der beiden Hubkolbenmaschinen kuppeln lässt, wobei das Kupplungselement im oberen und im unteren Teil der 1 in unterschiedlichen Stellungen dargestellt ist;
2 eine schematische Darstellung von Teilen eines weiteren etwas modifizierten Antriebs, wobei das Kupplungselement im oberen und im unteren Teil der 2 ebenfalls in unterschiedlichen Stellungen dargestellt ist.
Die beiden in der Zeichnung dargestellten Antriebe 1 eines Kraftfahrzeugs umfassen eine Brennkraftmaschine 2 mit einem Gehäuse 3, in dem eine als Reihenmotor ausgebildete erste Hubkolbenmaschine 4 und eine ebenfalls als Reihenmotor ausgebildete zweite Hubkolbenmaschine 5 nebeneinander angeordnet sind. Die beiden Hubkolbenmaschinen 4, 5 besitzen getrennte Kurbeltriebe (nicht dargestellt), deren Kurbelwellen 6, 7 parallel zueinander ausgerichtet sind, und weisen darüber hinaus auch getrennte Ventiltriebe (nicht dargestellt) auf.
Weiter umfassen die Antriebe 1 eine um die Kurbelwelle 6 der ersten Hubkolbenmaschine 4 herum angeordnete Elektromaschine 8, die einen ortsfesten Stator 9 und einen mittels eines Drehlagers 10 drehbar auf der Kurbelwelle 6 gelagerten Rotor 11 umfasst. Die Elektromaschine 8 bildet einen einzigen Starter-Generator, der im Motorbetrieb betrieben werden kann, um sowohl als Starter zum Starten der ersten und der zweiten Hubkolbenmaschine 4, 5 sowie ggf. als Booster zum Verstärken des Antriebsdrehmoments der ersten und/oder der zweiten Hubkolbenmaschine 4, 5 zu dienen, und der im Generatorbetrieb betrieben werden kann, um elektrischem Strom zur Versorgung einer Fahrzeugbatterie und/oder von elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeugs zu liefern, wobei die elektrische Maschine 8 im zuletzt genannten Fall entweder allein von der ersten Hubkolbenmaschine 4 oder gemeinsam von der ersten und der zweiten Hubkolbenmaschine 4, 5 angetrieben werden kann.
Die Kurbelwelle 6 der ersten Hubkolbenmaschine 4 bildet die Eingangswelle eines Schaltgetriebes 12 des Kraftfahrzeugs, das über eine Ausgangswelle 13 mit einem Achsgetriebe 14 einer Antriebsachse 15 des Kraftfahrzeugs verbunden ist.
Die Kurbelwelle 7 der zweiten Hubkolbenmaschine 5 ist über ein Koppelgetriebe 16 mit der Kurbelwelle 6 der ersten Hubkolbenmaschine 4 verbindbar, so dass nach Bedarf entweder nur das Antriebsdrehmoment der ersten Hubkolbenmaschine 4, die Antriebsdrehmomente beider Hubkolbenmaschinen 4, 5 oder die Antriebsdrehmoment von einem oder von beiden Hubkolbenmaschinen 4, 5 verstärkt durch ein Antriebsdrehmoment der im Motorbetrieb arbeitenden Elektromaschine 8 in das Schaltgetriebe 12 eingeleitet werden können. Das Koppelgetriebe 16 umfasst ein drehfest auf der zweiten Kurbelwelle 7 montiertes Zahnrad 17, das einen Zahnkranz 18 mit einer Stirnverzahnung aufweist. Die Stirnverzahnung des Zahnkranzes 18 steht mit einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis bei 19 im Zahneingriff mit der Stirnverzahnung eines Zahnkranzes 20 auf einem zur ersten Kurbelwelle 6 koaxialen Zahnrad 21, das sich mittels einer Synchronkupplung 22 drehfest mit der Kurbelwelle 6 kuppeln lässt, wenn die Drehzahl des Zahnrads 21 der Drehzahl der Kurbelwelle 6 entspricht. Darüber hinaus kann das Zahnrad 21 mittels einer Schaltkupplung 23 mit dem Rotor 11 der Elektromaschine 8 gekuppelt werden, um die zweite Hubkolbenmaschine 5 mittels der als Starter dienenden Elektromaschine 8 zu starten.
Die Schaltkupplung 23 umfasst eine drehfest auf der ersten Kurbelwelle 6 montierte Kupplungsscheibe 24, einen drehfest mit dem Zahnrad 21 verbundenen, radial nach innen über den Zahnkranz 20 überstehenden Kupplungsring 25, ein drehfest mit dem Rotor 11 der Elektromaschine 8 verbundenes, zur Kurbelwelle 6 koaxiales Kupplungselement 26, das in axialer Richtung zwischen der Kupplungsscheibe 24 und dem Kupplungsring 25 angeordnet und entlang der Kurbelwelle 6 axial verschiebbar ist, sowie ein Stellorgan in Form einer mit Strom aus der Fahrzeugbatterie beaufschlagbaren Magnetspule 27, mit der sich das Kupplungselement 26 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (nicht dargestellt) zwischen zwei Stellungen verschieben lässt, um es wahlweise mit der Kupplungsscheibe 24 oder mit dem Kupplungsring 25 zu kuppeln.
Bei der in 1 dargestellten Schaltkupplung 23 ist das Kupplungselement 26 eine ringförmige Kupplungsscheibe, deren entgegengesetzte Breitseitenflächen in der Nähe ihres äußeren Umfangs mit Reibbelägen 28 versehen sind, die sich durch Verschiebung des Kupplungselements 26 entweder gegen eine parallele gegenüberliegende Stirnfläche der Kupplungsscheibe 24 oder gegen eine parallele gegenüberliegende Stirnfläche des Kupplungsrings 25 anpressen lassen. In der Nähe ihres inneren Umfangs ist die ringförmige Kupplungsscheibe mit mehreren axial überstehenden Ankern 29 versehen, die in Bohrungen 30 des Rotors 11 axial verschiebbar geführt sind, um den Rotor 11 drehfest mit dem Kupplungselement 26 zu verbinden. Die Verschiebung der Anker 29 erfolgt mit Hilfe der Magnetspule 27, die in 1 auf der zum Kupplungselement 26 entgegengesetzten Seite des Rotors 11 angeordnet ist. Durch Stromzufuhr zur Magnetspule 27 bzw. durch Unterbrechung der Stromzufuhr werden die Anker 29 zusammen mit dem Kupplungselement 26 in axialer Richtung der Kurbelwelle 6 zwischen der ersten und der zweiten Stellung verschoben, wie im oberen bzw. im unteren Teil von 1 dargestellt. An Stelle der Magnetspule 27 kann alternativ auch eine Mehrzahl von parallel geschalteten Magnetspulen (nicht dargestellt) auf der zum Kupplungselement 26 benachbarten Seite des Rotors 11 um die Anker 29 herum angeordnet sein.
Bei der in 2 dargestellten Schaltkupplung 23 umfasst das Kupplungselement 26 zwei radiale umlaufende Wangen 31, die beiderseits des Rotors 8 angeordnet und durch ein zylindrisches Joch 32 miteinander verbunden sind. Die beiden Wangen 31 sind auf ihren voneinander abgewandten Außenseiten mit Reibbelägen 28 versehen, die sich durch axiale Verschiebung des Kupplungselements 26 entweder gegen eine parallele gegenüberliegende Stirnfläche der Kupplungsscheibe 24 oder gegen eine parallele gegenüberliegende Stirnfläche des Kupplungsrings 25 anpressen lassen, die anders als bei der Schaltkupplung 23 in 1 auf entgegengesetzten Seiten der Elektromaschine 8 angeordnet sind. Bei der Schaltkupplung 23 in 2 ist der Rotor 11 zudem drehfest mit dem Joch 32 verbunden, so dass er durch Stromzufuhr zur Magnetspule 27 bzw. durch Unterbrechung der Stromzufuhr zusammen mit dem Kupplungselement 26 in axialer Richtung der Kurbelwelle 6 zwischen der ersten und der zweiten Stellung verschoben wird. Die Magnetspule 27 ist hier schematisch auf der vom Rotor 11 abgewandten Außenseite des Kupplungsrings 25 dargestellt, kann jedoch alternativ auch unmittelbar radial einwärts von dem als Anker dienenden Joch 32 zwischen diesem und dem Drehlager 10 in einem Rotorträger 33 angeordnet sein, der das verschiebbare Kupplungselement 26 und en Rotor 11 trägt. Im Vergleich zu dem Stator 9 aus 1 weist der Stator 9 in 2 eine größere axiale Länge auf.
Wenn die Magnetspule 27 nicht mit Strom beaufschlagt wird, befindet sich in beiden Fällen das Kupplungselement 26 in der ersten Stellung, in der es mit der Kupplungsscheibe 24 gekuppelt ist, wie im oberen Teil von 1 und 2 dargestellt. In dieser Stellung des Kupplungselements 26 kann die Elektromaschine 8 zuerst im Motorbetrieb als Starter für die Hubkolbenmaschine 4 benutzt werden. Nach dem Start der Hubkolbenmaschine 4 kann in dieser Stellung der Rotor 11 über die Kupplungsscheibe 24 und das Kupplungselement 26 von der Kurbelwelle 6 angetrieben werden, um die Elektromaschine 8 im Generatorbetrieb zu betreiben und Strom zum Aufladen der Fahrzeugbatterie oder für die elektrischen Verbraucher des Kraftfahrzeugs zu erzeugen. Darüber hinaus kann bei Bedarf die Elektromaschine 8 in dieser Stellung auch im Motorbetrieb betrieben werden, um dem von der ersten Hubkolbenmaschine 4 in die Kurbelwelle 6 eingeleiteten Antriebsdrehmoment ein zusätzliches, durch die Elektromaschine 8 erzeugtes Antriebsdrehmoment zu überlagern.
Die Kurbelwelle 7 der zweiten Hubkolbenmaschine 8 kann in dieser Stellung des Kupplungselements 26 entweder vollständig von der Kurbelwelle 6 der ersten Hubkolbenmaschine 4 entkoppelt sein, zum Beispiel wenn sich die zweite Hubkolbenmaschine 5 im Stillstand befindet, oder kann über die Synchronkupplung 22 mit der der Kurbelwelle 6 der ersten Hubkolbenmaschine 4 gekuppelt sein, wenn das Verhältnis der Drehzahl der Kurbelwelle 6 zur Drehzahl der Kurbelwelle 7 dem Untersetzungsverhältnis des Koppelgetriebes 16 entspricht. In dem zuletzt genannten Fall kann die Elektromaschine 8 bei Bedarf ebenfalls im Motorbetrieb betrieben werden, um den Antriebsdrehmomenten der ersten und der zweiten Hubkolbenmaschine 4, 5 ein zusätzliches, durch die Elektromaschine 8 erzeugtes Antriebsdrehmoment zu überlagern.
Wenn die Magnetspule 27 mit Strom beaufschlagt wird, wird das Kupplungselement 26 in die zweite Stellung verschoben, in der es mit dem Kupplungsring 25 gekuppelt ist, wie im unteren Teil von 1 und 2 dargestellt. Diese Stellung dient dazu, die zweite Hubkolbenmaschine 5 mittels der Elektromaschine 8 zu starten, wenn dem Antriebsdrehmoment der Hubkolbenmaschine 4 ein zusätzliches, von der Hubkolbenmaschine 5 erzeugtes Antriebsdrehmoment überlagert werden soll.
Während des Startens der zweiten Hubkolbenmaschine 5 wird in der zweiten Stellung des Kupplungselements 26 ein Starterdrehmoment vom Rotor 11 über das Kupplungselement 26 und den Kupplungsring 25 in das Zahnrad 17 eingeleitet, um dieses zum Andrehen der zweiten Hubkolbenmaschine 5 in Drehung zu versetzen. Das Starterdrehmoment wird zum einen vom Trägheitsmoment des mit der Drehzahl der ersten Kurbelwelle 6 rotierenden Rotors 11 aufgebracht, sowie zum anderen von einem zusätzlichen Motordrehmoment, das durch eine Stromzufuhr zu der Elektromaschine 8 erzeugt wird. Diese letztere wird selbsttätig in den Motorbetrieb umgeschaltet, wenn das Kupplungselement 26 im Generatorbetrieb der Elektromaschine 8 in die zweite Stellung bewegt wird. Durch die Überlagerung des Trägheitsmoments des Rotors 11 mit dem Motordrehmoment der Elektromaschine 8 wird ein sehr hohes Starterdrehmoment erzeugt, so dass die zweite Hubkolbenmaschine 5 sehr schnell gestartet werden kann. Da während des Starts der zweiten Hubkolbenmaschine 5 das Kupplungselement 26 aus dem Kupplungseingriff mit der Kupplungsscheibe 24 ausgerückt ist, wird die erste Kurbelwelle 6 durch das Andrehen der zweiten Hubkolbenmaschine 5 zudem weder abgebremst noch auf sonstige Weise beeinflusst, so dass der Start der zweiten Hubkolbenmaschine 5 ruckfrei und ohne jegliche Verzögerung des Kraftfahrzeugs erfolgt.

Claims

Antrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Hubkolben-Antriebseinheit (4), die eine erste Welle (6) treibt, einer zweiten Hubkolben-Antriebseinheit (5), die eine zweite Welle (7) treibt, sowie einer Elektromaschine (8), die einen Rotor (11) umfasst, der sich wahlweise mit der ersten oder der zweiten Welle (6, 7) kuppeln lässt, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Rotor (11) vor oder während des Kuppelns mit der zweiten Welle (7) von der ersten Welle (6) trennen oder entkuppeln lässt.
Antrieb für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Hubkolben-Antriebseinheit (4), die eine erste Welle (6) treibt, einer zweiten Hubkolben-Antriebseinheit (5), die eine zweite Welle (7) treibt, sowie einer Elektromaschine (8), die einen Rotor (11) umfasst, der sich wahlweise mit der ersten oder der zweiten Welle (6, 7) kuppeln lässt, gekennzeichnet durch ein mit der ersten Welle (6) verbundenes erstes Kupplungselement (24), ein mit der zweiten Welle (7) verbundenes zweites Kupplungselement (25), sowie ein drehfest mit dem Rotor (11) der Elektromaschine (8) verbundenes, in axialer Richtung einer Rotordrehachse verschiebbares drittes Kupplungselement (26), das sich durch axiale Verschiebung wahlweise mit dem ersten Kupplungselement (24) oder mit dem zweiten Kupplungselement (25) kuppeln lässt.
Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Kupplungselement (26) in Bezug zu dem axial unverschiebbaren Rotor (11) verschiebbar ist.
Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Kupplungselement (26) zusammen mit mindestes einem Teil des Rotors (11) in axialer Richtung der Rotordrehachse verschiebbar ist.
Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Kupplungselement (26) zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung verschiebbar ist, wobei es in der ersten Stellung mit dem ersten Kupplungselement (24) gekuppelt und vom zweiten Kupplungselement (25) getrennt oder entkuppelt ist, und wobei es in der zweiten Stellung mit dem zweiten Kupplungselement (25) gekuppelt und vom ersten Kupplungselement (24) getrennt oder entkuppelt ist.
Antrieb nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Stellorgan (27) zum axialen Verschieben des dritten Kupplungselements (26) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder aus der ersten Stellung in die zweite Stellung.
Antrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (8) bei der Verschiebung des Kupplungselements (26) aus der ersten in die zweite Stellung aus einem Generatorbetrieb in einen Starter- oder Motorbetrieb umgeschaltet wird.
Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (11) der Elektromaschine (8) drehbar auf der ersten Welle (6) gelagert ist.
Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine zwischen der ersten Welle (6) und der zweiten Welle (7) angeordnete Synchronkupplung (22).
Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zwischen der ersten Welle (6) und der zweiten Welle (7) angeordnetes Koppelgetriebe (16), das ein drehfest auf der zweiten Welle (7) montiertes Zahnrad (17) umfasst.
Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hubkolben-Antriebseinheit (4) eine primäre Antriebseinheit und die zweite Hubkolben-Antriebseinheit (5) eine sekundäre Antriebseinheit ist, die der primären Antriebseinheit bei Bedarf zugeschaltet wird.
Kraftfahrzeug mit einem Antrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, der eine Brennkraftmaschine (2) aufweist, die in einem gemeinsamen Gehäuse (3) zwei Hubkolben-Antriebseinheiten (4, 5) in Form von Reihenmotoren mit getrennten Kurbeltrieben und getrennten Ventiltrieben umfasst, wobei die Kurbelwellen (6, 7) der beiden Hubkolben-Antriebseinheiten (4, 5) die beiden Wellen bilden, mit denen sich der Rotor (11) der Elektromaschine (8) wahlweise kuppeln lässt.