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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebseinrichtung.
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Derartige Antriebseinrichtungen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Kraftwagen, sowie Kraftfahrzeuge mit solchen Antriebseinrichtungen sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeug bereits hinlänglich bekannt. Die Antriebseinrichtung umfasst wenigstens eine Achse, welche beispielsweise im vollständig hergestellten Zustand des Kraftfahrzeugs eine Vorderachse oder aber eine Hinterachse des Kraftfahrzeugs ist. Die Achse umfasst ein Differentialgetriebe, welches auch einfach als Differential oder Achsgetriebe oder Achsdifferential bezeichnet wird. Das Differentialgetriebe weist wenigstens ein Tellerrad auf. Darüber hinaus umfasst die Achse wenigstens zwei über das Differentialgetriebe antreibbare Räder, über welche das Kraftfahrzeug an einer Fahrbahn abstützbar ist und welche bei einer Fahrt entlang der Fahrbahn an dieser abrollen.
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Die Funktion des Differentialgetriebes ist aus dem allgemeinen Stand der Technik hinlänglich bekannt und wird im Folgenden nur kurz beschrieben. Insbesondere wird das Differential für einen Drehzahlausgleich zwischen den Rädern genutzt. Dabei lässt das Differentialgetriebe bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Räder zu, sodass sich das kurvenäußere Rad mit einer höheren Drehzahl als das kurveninnere Rad drehen kann, ohne dass es zu übermäßigen Verspannungen der Antriebseinrichtung kommt. Ferner wird das Differentialgetriebe genutzt, um beispielsweise ein auf das Tellerrad übertragenes Drehmoment auf die Räder zu übertragen beziehungsweise aufzuteilen, sodass die Räder mittels des Drehmoments angetrieben werden können.
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Des Weiteren umfasst die Antriebseinrichtung ein mit dem Tellerrad kämmendes, das heißt im Eingriff mit dem Tellerrad stehendes und drehfest mit einer Antriebswelle verbundenes Ritzel, über welches das Differential antreibbar ist. Beispielsweise wird das zuvor genannte Drehmoment über die Antriebswelle auf das Ritzel übertragen, wodurch das Ritzel angetrieben wird. Von dem Ritzel wird das Drehmoment auf das Tellerrad und somit auf das Differentialgetriebe übertragen, wodurch das Tellerrad beziehungsweise das Differentialgetriebe angetrieben wird. Die Antriebseinrichtung umfasst außerdem eine Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher die Antriebswelle antreibbar ist. Dadurch ist über die Antriebswelle das Ritzel von der Verbrennungskraftmaschine antreibbar, sodass die Räder über das Differentialgetriebe und somit über das Tellerrad, das Ritzel und die Antriebswelle von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden können.
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Die Antriebseinrichtung umfasst zudem wenigstens eine an ein Antriebselement der Antriebseinrichtung angebundene elektrische Maschine, mittels welcher die Räder über das Antriebselement antreibbar sind. Die elektrische Maschine kann beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betrieben werden, mittels welchem das Antriebselement und über dieses die Räder antreibbar sind, um dadurch beispielsweise das Kraftfahrzeug insgesamt anzutreiben. Somit ist das Kraftfahrzeug beispielsweise als Hybridfahrzeug ausgebildet, welches mittels der elektrischen Maschine und mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine, welche auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird, und die elektrische Maschine wirken somit auf dieselbe Achse, da die Achse beziehungsweise deren Räder sowohl mittels der Verbrennungskraftmaschine als auch mittels der elektrischen Maschine antreibbar sind. Üblicherweise weist eine solche Antriebseinrichtung einen hohen Bauraumbedarf auf.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Antriebseinrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Antriebseinrichtung derart weiterzuentwickeln, dass der Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung besonders gering gehalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Insbesondere ist das Kraftfahrzeug vorzugsweise als zumindest zweispuriges Kraftfahrzeug ausgebildet.
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Dabei umfasst die Antriebseinrichtung wenigstens eine Achse, welche beispielsweise in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs eine Hinterachse oder aber eine Vorderachse des Kraftfahrzeugs sein kann. Die Achse umfasst ein Differentialgetriebe mit einem Tellerrad. Ferner umfasst die Achse wenigstens zwei über das Differentialgetriebe antreibbare Räder. Das Differentialgetriebe wird auch als Differential, Achsgetriebe oder Achsdifferential bezeichnet, wobei die Funktion eines solchen Differentialgetriebes bereits hinlänglich bekannt ist und im Folgenden nur kurz beschrieben wird. Das Differentialgetriebe wird genutzt, um einen Drehzahlausgleich zwischen den Rädern der Achse zu ermöglichen beziehungsweise zuzulassen. Insbesondere wird das Differentialgetriebe genutzt, um unterschiedliche Drehzahlen der Räder zu ermöglichen beziehungsweise zuzulassen, insbesondere bei einer Kurvenfahrt, sodass sich dann beispielsweise das kurvenäußere Rad mit einer höheren Drehzahl als das kurveninnere Rad drehen kann, ohne dass es zu übermäßigen Verspannungen der Antriebseinrichtung kommt.
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Die Antriebseinrichtung umfasst ferner ein mit dem Tellerrad kämmendes, das heißt in Eingriff mit dem Tellerrad stehendes und drehfest mit einer Antriebswelle verbundenes Ritzel, über welches das Differentialgetriebe antreibbar ist. Außerdem umfasst die Antriebseinrichtung eine Verbrennungskraftmaschine, mittels welcher die Antriebswelle und über die Antriebswelle das Ritzel antreibbar ist. Insbesondere während ihres gefeuerten Betriebs stellt die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise Drehmomente bereit, welche auf die Antriebswelle übertragen werden, wodurch die Antriebswelle angetrieben wird. Da das Ritzel drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, werden die auf die Antriebswelle übertragenen Drehmomente auf das Ritzel übertragen, wodurch das Ritzel angetrieben, insbesondere um eine Drehachse gedreht, wird. Da das Tellerrad mit dem Ritzel kämmt, wird infolge des Antreibens des Ritzels das Tellerrad angetrieben, wodurch das Differentialgetriebe insgesamt angetrieben wird. In der Folge werden die Räder von dem Differentialgetriebe angetrieben, sodass die Räder über das Differentialgetriebe und somit insbesondere über das Tellerrad, über das Ritzel und über die Antriebswelle von der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere von deren Abtriebswelle, angetrieben werden.
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Des Weiteren umfasst die Antriebseinrichtung wenigstens eine elektrische Maschine, welche an ein Antriebselement der Antriebseinrichtung angebunden ist und auch als E-Maschine bezeichnet wird. Mittels der elektrischen Maschine sind die Räder über das Antriebselement antreibbar. Dies bedeutet beispielsweise, dass die elektrische Maschine das Antriebselement antreiben kann, sodass die Räder über das Antriebselement angetrieben werden. Insbesondere ist die elektrische Maschine beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar, mittels welchem die Räder und somit beispielsweise das Kraftfahrzeug insgesamt antreibbar sind.
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Um nun den Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung besonders gering halten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Antriebselement die Antriebswelle oder das Tellerrad ist. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die elektrische Maschine, welche auch als Elektromaschine bezeichnet wird, insbesondere direkt, an das Tellerrad oder die Antriebswelle beziehungsweise einen Eingang des Differentialgetriebes angebunden ist.
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Da die Räder der Achse sowohl mittels der Verbrennungskraftmaschine als auch mittels der elektrischen Maschine antreibbar sind, wirken die Verbrennungskraftmaschine und die elektrische Maschine auf dieselbe Achse, wobei eine Aufteilung von von der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise von der elektrischen Maschine bereitgestellten Drehmomenten zwischen dem linken Rad und dem rechten Rad der Achse über das Differentialgetriebe stattfindet. Dies bedeutet, dass die Räder über das Differentialgetriebe sowohl von der Verbrennungskraftmaschine als auch von der elektrischen Maschine antreibbar sind.
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Die Antriebseinrichtung ist somit als Hybridantrieb ausgebildet, wobei die elektrische Maschine und die Verbrennungskraftmaschine jeweilige Antriebseinheiten zum Antreiben der Achse beziehungsweise deren Räder ausgebildet sind. Üblicherweise befindet sich die Anbindung der elektrischen Maschine bei Hybridantrieben, bei denen beide Antriebseinheiten auf dieselbe Achse wirken, an oder in einem der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Hauptgetriebe oder an der Verbrennungskraftmaschine selbst. Dies führt üblicherweise zu einem besonders hohen Bauraumbedarf, insbesondere im Bereich des Hauptgetriebes oder im Bereich der Verbrennungskraftmaschine. Ferner hängt üblicherweise der Betrieb der elektrischen Maschine von einem Zustand und einer Betriebsstrategie der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Hauptgetriebes ab. Diese Probleme und Nachteile können nun mittels der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung vermieden werden, da die elektrische Maschine, insbesondere direkt, an die Antriebswelle beziehungsweise an das Tellerrad angebunden ist. Unter dieser Anbindung ist insbesondere zu verstehen, dass ein von der elektrischen Maschine bereitgestellter Drehmomenten- beziehungsweise Kraftfluss die Verbrennungskraftmaschine und insbesondere das gegebenenfalls vorgesehene Hauptgetriebe umgeht und somit nicht über die Verbrennungskraftmaschine und nicht über das gegebenenfalls vorgesehene Hauptgetriebe, sondern zumindest im Wesentlichen direkt von der elektrischen Maschine zu dem Tellerrad beziehungsweise zu der Antriebswelle verläuft.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die elektrische Maschine an das Antriebselement über ein Getriebe angebunden, welches - um das Getriebe begrifflich besonders gut von dem zuvor genannten Hauptgetriebe abgrenzen zu können - auch als Nebengetriebe bezeichnet wird. Das Nebengetriebe übersetzt eine erste Drehzahl der elektrischen Maschine in eine gegenüber der ersten Drehzahl höhere zweite Drehzahl des Antriebselements. Mit anderen Worten wird die elektrische Maschine mittels des Nebengetriebes in höhere Drehzahlen übersetzt, sodass sich das Antriebselement beispielsweise dann, wenn das Antriebselement mittels der elektrischen Maschine angetrieben wird und dabei die Elektromaschine die erste Drehzahl aufweist, mit der gegenüber der ersten Drehzahl höheren zweiten Drehzahl dreht. Mit anderen Worten weist dann die elektrische Maschine die erste Drehzahl und das Antriebselement die zweite Drehzahl auf. Dadurch kann ein besonders vorteilhafter und effektiver sowie effizienter Betrieb auf bauraumgünstige Weise realisiert werden. Insbesondere können dadurch der Bauraumbedarf und das Gewicht der elektrischen Maschine gering gehalten werden.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das Getriebe (Nebengetriebe) als Planetengetriebe ausgebildet ist, wodurch der Bauraumbedarf des Getriebes besonders gering gehalten werden kann. Das Planetengetriebe wird auch als Planetenradsatz bezeichnet und ermöglicht eine besonders bauraumgünstige Darstellung einer vorteilhaften Übersetzung des Planetengetriebes.
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Alternativ ist es möglich, dass das Getriebe zur Übersetzung der elektrischen Maschine als einstufiges oder zweistufiges Stirnradgetriebe ausgebildet ist, wodurch sich ein effizienter Betrieb auf kosten- und bauraumgünstige Weise realisieren lässt.
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In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist das Getriebe wenigstens zwei schaltbare Übersetzungen auf. Zumindest eine der Übersetzungen bewirkt die zuvor beschriebene Übersetzung der elektrischen Maschine in höhere Drehzahlen. Vorzugsweise sind die Übersetzungen voneinander unterschiedlich beziehungsweise weisen voneinander unterschiedliche Werte auf. Durch die Möglichkeit, zwischen den Übersetzungen des Getriebes und somit zwischen voneinander unterschiedlichen Übersetzungsniveaus des beispielsweise als Planetenradsatz oder Stirnradgetriebe ausgebildeten Getriebes umschalten zu können, können besonders vorteilhafte Funktionalitäten auf bauraumgünstige Weise dargestellt werden.
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Insbesondere ist es möglich, durch die zwei voneinander unterschiedlichen Übersetzungen zwei voneinander unterschiedliche Gänge des Getriebes zu realisieren, sodass das Getriebe beispielsweise als Zwei-Gang-Getriebe ausgebildet sein kann. Dadurch können beispielsweise bei einer zumindest im Wesentlichen konstanten Drehzahl der elektrischen Maschine zwei voneinander unterschiedliche Drehzahlen des Antriebselements realisiert werden, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb auf bauraumgünstige Weise realisiert werden kann. Darüber hinaus erlaubt der Betrieb der E-Maschine in unterschiedlichen Drehzahlen einen besonders effizienten Betrieb der E-Maschine. Desweiteren kann durch das Schalten von verschiedenen Übersetzungsstufen das Antriebsmoment erhöht oder gesenkt werden.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kopplungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Verbrennungskraftmaschine und/oder die elektrische Maschine von der Achse entkoppelbar ist. Bezüglich der elektrischen Maschine bedeutet dies beispielsweise, dass die elektrische Maschine mittels der Kopplungseinrichtung von dem Tellerrad beziehungsweise von der Antriebswelle, das heißt von dem Antriebselement abgekoppelt werden kann. Ist die elektrische Maschine beziehungsweise die Verbrennungskraftmaschine mittels der Kopplungseinrichtung von der Achse entkoppelt, das heißt von der Achse abgekoppelt, so können beispielsweise keine von der elektrischen Maschine beziehungsweise von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellte Drehmomente über die Kopplungseinrichtung auf die Achse und somit auf die Räder übertragen werden, sodass dann die Räder nicht von der elektrischen Maschine beziehungsweise von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden können.
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Dabei bilden beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine und die elektrische Maschine ein Antriebsaggregat, welches mittels der Kopplungseinrichtung von der Achse abgekoppelt beziehungsweise entkoppelt werden kann. Somit ist es beispielsweise möglich, das Antriebsaggregat als Ganzes und somit auf bauraumgünstige Weise von der Achse zu entkoppeln. Hierdurch kann beispielsweise ein besonders effizienter Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs dargestellt werden.
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Die Kopplungseinrichtung ist beispielsweise zwischen wenigstens einer Koppelstellung und wenigstens einer Entkoppelstellung verstellbar beziehungsweise umschaltbar. In der Koppelstellung ist beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine und/oder die elektrische Maschine, insbesondere das Antriebsaggregat, über die Kopplungseinrichtung mit der Achse gekoppelt. Dann können beispielsweise von dem Antriebsaggregat, insbesondere von der Verbrennungskraftmaschine und/oder der elektrischen Maschine, bereitgestellte Drehmomente über die Kopplungseinrichtung auf die Achse und somit auf die Räder übertragen werden, sodass dann die Räder angetrieben werden können.
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In der Entkoppelstellung jedoch ist das Antriebsaggregat, insbesondere die Verbrennungskraftmaschine und/oder die elektrische Maschine, von der Achse entkoppelt, sodass das Antriebsaggregat beziehungsweise die elektrische Maschine und/oder die Verbrennungskraftmaschine nicht über die Kopplungseinrichtung mit der Achse gekoppelt ist. Dann können die Räder nicht von dem Antriebsaggregat beziehungsweise von der elektrischen Maschine und/oder von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden.
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Um den Bauraumbedarf besonders gering halten zu können, ist die Kopplungseinrichtung in das Getriebe integriert. Dabei weist beispielsweise das Getriebe ein Getriebegehäuse auf, in welchem die Kopplungseinrichtung aufgenommen ist.
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Um ferner den Bauraumbedarf besonders gering halten zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung wenigstens einen Freilauf, oder wenigstens eine Klauenkupplung oder wenigstens eine Lamellenkupplung aufweist. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine und/oder die elektrische Maschine mittels der Kopplungseinrichtung besonders effizient und bauraumgünstig von der Achse abgekoppelt werden.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, welches wenigstens eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung umfasst. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung beziehungsweise des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs beziehungsweise des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit einer an ein Antriebselement der Antriebseinrichtung angebundenen elektrischen Maschine, wobei das Antriebselement als ein Tellerrad eines Differentialgetriebes oder als eine Antriebswelle, über welche das Differentialgetriebe antreibbar ist, ausgebildet ist.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welches beispielsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet ist. Die Antriebseinrichtung 1 umfasst wenigstens eine Achse 2, welche in vollständig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs beispielsweise eine Hinterachse oder aber eine Vorderachse des Kraftfahrzeugs ist. Die Achse 2 umfasst ein Differentialgetriebe 3, welches auch einfach als Differential, Achsgetriebe oder Achsdifferential bezeichnet wird. Dabei weist das Differentialgetriebe 3 ein Tellerrad 4 auf, über welches das Differentialgetriebe 3 antreibbar ist. Außerdem umfasst die Achse 2 wenigstens zwei über das Differentialgetriebe 3 und somit über das Tellerrad 4 antreibbare Räder 5 und 6, über welche das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand an einem Boden beziehungsweise an einer Fahrbahn abstützbar ist oder abgestützt ist, wenn das Kraftfahrzeug auf der Fahrbahn steht. Wird das Kraftfahrzeug entlang der Fahrbahn gefahren, so rollen die Räder 5 und 6 an der Fahrbahn ab. Aus der Fig. ist erkennbar, dass die Räder 5 und 6 auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind, sodass das Rad 5 ein bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung des Kraftfahrzeugs linkes Rad und das Rad 6 ein bezogen auf die Vorwärtsfahrtrichtung rechtes Rad des Kraftfahrzeugs ist.
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Die Funktion des Differentialgetriebes 3 ist hinlänglich bekannt und wird im Folgenden nur kurz beschrieben. Insbesondere wird das Differentialgetriebe 3 genutzt, um einen Drehzahlausgleich zwischen den Rädern 5 und 6 zu bewirken beziehungsweise zuzulassen. Insbesondere bei einer Kurvenfahrt lässt das Differentialgetriebe 3 unterschiedliche Drehzahlen der Räder 5 und 6 zu, sodass sich beispielsweise bei einer Rechtskurve das kurvenäußere Rad 5 mit einer höheren Drehzahl als das kurveninnere Rad 6 drehen kann. Demzufolge kann sich beispielsweise bei einer Linkskurve das kurvenäußere Rad 6 mit einer höheren Drehzahl als das kurveninnere Rad 5 drehen. Da das Differentialgetriebe 3 diese unterschiedlichen Drehzahlen der Räder 5 und 6 zulässt, können bei einer Kurvenfahrt übermäßige Verspannungen der Antriebseinrichtung 1 vermieden werden. Ferner wird das Differentialgetriebe 3 für eine Aufteilung von Drehmomenten zwischen den Rädern 5 und 6 genutzt, wobei die Räder 5 und 6 und somit das Kraftfahrzeug insgesamt mittels der genannten Drehmomente angetrieben werden können.
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Die Antriebseinrichtung 1 umfasst ferner ein mit dem Tellerrad 4 kämmendes und somit in Eingriff mit dem Tellerrad 4 stehendes Ritzel 7 und eine Antriebswelle 8, welche drehfest mit dem Ritzel 7 verbunden ist. Dadurch ist das Ritzel 7 von der Antriebswelle 8 antreibbar. Ferner sind das Tellerrad 4 und somit das Differentialgetriebe 3 insgesamt von dem Ritzel 7 und dabei über das Ritzel 7 von der Antriebswelle 8 antreibbar, sodass beispielsweise die Räder 5 und 6 über das Differentialgetriebe 3, das Tellerrad 4 und das Ritzel 7 von der Antriebswelle 8 angetrieben werden können.
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Darüber hinaus umfasst die Antriebseinrichtung 1 eine Verbrennungskraftmaschine 9, welche beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildet ist. Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine 9 eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle 10, welche an einem Gehäuseelement 11 der Verbrennungskraftmaschine 9 um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement 11 gelagert ist. Über die Abtriebswelle 10 kann die Verbrennungskraftmaschine 9 Drehmomente zum Antreiben der Räder 5 und 6 und somit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs insgesamt bereitstellen. Die über die Abtriebswelle 10 von der Verbrennungskraftmaschine 9 bereitgestellten Drehmomente können beispielsweise von der Abtriebswelle 10 auf die Antriebswelle 8 übertragen werden, wodurch die Antriebswelle 8 angetrieben wird. Hierdurch können die Räder 5 und 6 über das Differentialgetriebe 3, das Tellerrad 4, das Ritzel 7, die Antriebswelle 8 und die Abtriebswelle 10 von der Verbrennungskraftmaschine 9 angetrieben werden. Die Antriebseinrichtung 1 umfasst ferner ein Hauptgetriebe 19, über welches die Antriebswelle 8 und somit die Räder 5 und 6 von der Verbrennungskraftmaschine 9 antreibbar sind.
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Außerdem umfasst die Antriebseinrichtung 1 wenigstens eine elektrische Maschine 12, mittels welcher die Räder 5 und 6 und somit das Kraftfahrzeug insgesamt antreibbar sind. Die elektrische Maschine 12 wird auch als E-Maschine bezeichnet. Die Antriebseinrichtung 1 ist somit als Hybridantrieb ausgebildet, sodass das Kraftfahrzeug als Hybridfahrzeug ausgebildet ist. Da die Räder 5 und 6 sowohl von der Verbrennungskraftmaschine 9 als auch von der elektrischen Maschine 12 antreibbar sind, wirken die Verbrennungskraftmaschine 9 und die elektrische Maschine 12 auf dieselbe Achse 2.
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Ferner ist es denkbar, dass die Antriebseinrichtung 1 eine in der Fig. nicht dargestellte und in Fahrzeuglängsrichtung von der Achse 2 beabstandete, weitere Achse aufweist, welche beispielsweise in Fahrzeuglängsrichtung hinter oder vor der Achse 2 angeordnet ist. Dabei kann auch die weitere Achse weitere Räder und ein weiteres Differentialgetriebe umfassen, wobei alternativ oder zusätzlich die Verbrennungskraftmaschine 9 und die elektrische Maschine 12 auf die weitere Achse wirken können. Somit können die vorigen und folgenden Ausführungen zur Achse 2 auch ohne weiteres auf die weitere Achse übertragen werden und umgekehrt.
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Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist die elektrische Maschine 12 an ein Antriebselement der Antriebseinrichtung 1 angebunden, sodass das Antriebselement mittels der elektrischen Maschine 12 antreibbar ist. Somit sind die Räder 5 und 6 über das Antriebselement von der elektrischen Maschine 12 antreibbar. Die elektrische Maschine 12 umfasst beispielsweise einen Stator und einen Rotor, welcher um eine Drehachse relativ zu dem Stator drehbar ist. Dabei umfasst der Rotor beispielsweise eine Abtriebswelle 13 der elektrischen Maschine 12, sodass die elektrische Maschine 12 über die Abtriebswelle 13 Drehmomente zum Antreiben der Räder 5 und 6 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs insgesamt bereitstellen kann. Dabei ist beispielsweise das zuvor genannte Antriebselement über die Abtriebswelle 13 von der elektrischen Maschine 12 antreibbar.
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Um nun den Bauraumbedarf der Antriebseinrichtung 1 besonders gering halten zu können, ist das Antriebselement die Antriebswelle 8 oder das Tellerrad 4. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist das zuvor genannte Antriebselement das Tellerrad 4, sodass die elektrische Maschine 12, insbesondere zumindest im Wesentlichen direkt, an das Tellerrad 4 angebunden ist. Handelt es sich bei dem Antriebselement beispielsweise um die Antriebswelle 8, so ist dann die elektrische Maschine 12, insbesondere zumindest im Wesentlichen direkt, an die Antriebswelle 8 angebunden.
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Dabei ist beispielsweise ein zusätzlich zu dem Ritzel 7 vorgesehenes weiteres Ritzel 14 vorgesehen, welches von der elektrischen Maschine 12 antreibbar ist und mit dem Tellerrad 4 kämmt. Dadurch ist das Tellerrad 4 über das Ritzel 14 und die Abtriebswelle 13 von der elektrischen Maschine 12 antreibbar. Durch diese Anbindung der elektrischen Maschine 12 an das Antriebselement kann eine kompakte Integration der als elektrische Antriebseinheit fungierenden elektrischen Maschine 12 in die Antriebseinrichtung 1 realisiert werden.
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Um dabei den Bauraumbedarf und das Gewicht der elektrischen Maschine 12 besonders gering zu halten, umfasst die Antriebseinrichtung 1 ein Getriebe 15, über das die elektrische Maschine 12 an das Antriebselement angebunden ist. Das Getriebe 15 übersetzt beispielsweise eine erste Drehzahl der elektrischen Maschine 12, insbesondere der Abtriebswelle 13, in eine gegenüber der ersten Drehzahl höhere zweite Drehzahl des Antriebselements. Weist somit beispielsweise die elektrische Maschine 12, insbesondere die Abtriebswelle 13, die genannte erste Drehzahl auf, und wird die erste Drehzahl zumindest im Wesentlichen konstant gehalten, so weist das Antriebselement, insbesondere das Tellerrad 4 beziehungsweise das Ritzel 14, die gegenüber der ersten Drehzahl höhere zweite Drehzahl auf. Dadurch kann die elektrische Maschine 12 in besonders betriebseffizienten Punkten betrieben werden. Insbesondere ist es möglich, die elektrische Maschine 12 in Punkten ihres maximalen Drehmoments und maximaler Leistung zu betreiben.
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Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Getriebe 15 als Planetengetriebe oder aber als einstufiges oder zweistufiges Stirnradgetriebe ausgebildet ist. Insbesondere kann das Getriebe 15 wenigstens zwei schaltbare Übersetzungen aufweisen, wobei wenigstens eine der Übersetzungen derart ausgebildet ist, dass die zuvor genannte erste Drehzahl mittels der zumindest einen Übersetzung in die demgegenüber höhere zweite Drehzahl übersetzt wird.
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Darüber hinaus kann die Antriebseinrichtung eine Kopplungseinrichtung in Form eines Kopplungselements 16 umfassen, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine 9 und/oder die elektrische Maschine 12 von der Achse 2 entkoppelbar beziehungsweise abkoppelbar sind. Alternativ oder zusätzlich kann ein weiteres Kopplungselement 17 verbaut werden, welches beispielsweise als Kupplung, insbesondere als Reibkupplung, ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Reibkupplung als Lammelenkupplung ausgebildet. Ferner kann die Kupplung als Klauenkupplung ausgebildet sein. Das Kopplungselement 17 ist beispielsweise zwischen wenigstens einer Koppelstellung und wenigstens einer Entkoppelstellung verstellbar. In der Koppelstellung sind die Abtriebswelle 10 und somit die Verbrennungskraftmaschine 9 über das Kopplungselement 17 mit der Antriebswelle 8 beziehungsweise mit den Rädern 5 und 6 und somit mit der Achse 2 gekoppelt, sodass die Achse 2 beziehungsweise die Räder 5 und 6 über das Kopplungselement 17 von der Verbrennungskraftmaschine 9 angetrieben werden können. In der Schließstellung des Kopplungselements 17 jedoch ist die Abtriebswelle 10 beziehungsweise die Verbrennungskraftmaschine 9 von der Achse 2 und somit von den Rädern 5 und 6 entkoppelt, sodass dann die Räder 5 und 6 nicht von der Verbrennungskraftmaschine 9 angetrieben werden können.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein Kopplungselement 18 vorgesehen sein, mittels welchem beispielsweise die elektrische Maschine 12 von der Achse 2 entkoppelbar ist. Durch diese Möglichkeit, die elektrische Maschine 12 mittels des Kopplungselements 16, 17 und/oder 18 von der Achse 2 und somit von den Rädern 5 und 6 entkoppeln beziehungsweise abkoppeln zu können, können Verluste besonders gering gehalten werden. Die Kopplungselemente 16, 17 und/oder 18 sind beispielsweise jeweilige Kopplungseinrichtungen oder Bestandteile einer solchen Kopplungseinrichtung.
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Das Kopplungselement 18 ist dabei beispielsweise als Reibkupplung, insbesondere als Lamellenkupplung, ausgebildet. Alternativ ist es denkbar, dass das Kopplungselement 18 als Freilauf oder Klauenkupplung ausgebildet ist. Insbesondere ist es möglich, dass das Kopplungselement 18 zwischen wenigstens einer Koppelstellung und wenigstens einer Entkoppelstellung verstellbar ist. In der Koppelstellung ist die elektrische Maschine 12 über das Kopplungselement 18 mit der Achse 2 und somit mit den Rädern 5 und 6 gekoppelt, sodass dann die Räder 5 und 6 von der elektrischen Maschine 12 über das Kopplungselement 18 eingetrieben werden können. In der Entkoppelstellung jedoch ist die elektrische Maschine 12 von der Achse 2 beziehungsweise von den Rädern 5 und 6 entkoppelt, sodass dann die Räder 5 und 6 nicht über das Kopplungselement 18 von der elektrischen Maschine 12 angetrieben werden können.
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Insbesondere kann durch die Möglichkeit, die Verbrennungskraftmaschine 9 und/oder die elektrische Maschine 12 von der Achse 2 entkoppeln zu können, ein vorteilhafter Segelbetrieb und/oder ein rein elektrischer und/oder ein rein verbrennungsmotorischer Betrieb realisiert werden. Im Segelbetrieb rollt das Kraftfahrzeug beispielsweise, während die Verbrennungskraftmaschine 9 und die elektrische Maschine 12 von der Achse 2 entkoppelt und insbesondere deaktiviert sind. Dadurch wird weder die elektrische Maschine 12 noch die Verbrennungskraftmaschine 9 von den an der Fahrbahn abrollenden Rädern 5 und 6 angetrieben, sodass das Kraftfahrzeug einen besonders langen Weg mit deaktivierter Verbrennungskraftmaschine 9 und mit deaktivierter elektrischer Maschine 12 rollen kann. Im reinen elektrischen Betrieb mit geschlossenen Kopplungselementen 16 und 18 und offenem Kopplungselement 17 sind die Verbrennungskraftmaschine 9 und das Hauptgetriebe 19 von der elektrischen Maschine 12 und von der Achse 2 getrennt und erzeugen somit keine Verluste.
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Im rein verbrennungsmotorischen Betrieb sind die Kopplungselemente 17 und 16 geschlossen, und das Kopplungselement 18 ist geöffnet, sodass die E-Maschine von der Verbrennungskraftmaschine 9 und der Achse 2 getrennt ist. So erzeugt die E-Maschine keine Verluste. Darüber hinaus kann die E-Maschine abgekoppelt werden, um z.B. zu hohe Drehzahlen zu verhindern, was eine optimale Auslegung der E-Maschine aus Bauraum- Kosten und Effizienz-Gründen ermöglicht. Dadurch kann der Energieverbrauch des als Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs besonders gering gehalten werden.
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Insbesondere ist es denkbar, dass die elektrische Maschine 12 und die Verbrennungskraftmaschine 9 ein Antriebsaggregat beziehungsweise ein Antriebsmodul bilden, welches mittels der Kopplungselemente 16. 17 und/oder 18 gemeinsam von der Achse 2 entkoppelt werden kann, um dadurch Verluste besonders gering halten zu können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebseinrichtung
- 2
- Achse
- 3
- Differentialgetriebe
- 4
- Tellerrad
- 5
- Rad
- 6
- Rad
- 7
- Ritzel
- 8
- Antriebswelle
- 9
- Verbrennungskraftmaschine
- 10
- Abtriebswelle
- 11
- Gehäuseelement
- 12
- elektrische Maschine
- 13
- Abtriebswelle
- 14
- Ritzel
- 15
- Getriebe
- 16
- Kopplungselement
- 17
- Kopplungselement
- 18
- Kopplungselement
- 19
- Hauptgetriebe
