DE102017101744A1

DE102017101744A1 - Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017101744A1
Application number: DE102017101744.5A
Authority: DE
Inventors: Jan Haupt; Michael Höck; Dirk Güth
Original assignee: GKN Automotive Ltd
Current assignee: GKN Automotive Ltd
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: WO2018138008A1; DE102017101744B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend einen ersten Antriebsstrang (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), einem Stufengetriebe (7), einer ersten Antriebsachse (3), die eine linke Antriebswelle (10) und eine rechte Antriebswelle (11) aufweist, und zumindest eine im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe (7) angeordnete Kupplungseinheit (22, 23, 39), und einen zweiten Antriebsstrang (4) mit einer elektrischen Maschine (5), einer zweiten Antriebsachse (6), die eine linke Antriebswelle (28) und eine rechte Antriebswelle (29) aufweist, und zumindest eine im Leistungspfad hinter der elektrischen Maschine (5) angeordnete Kupplungseinheit (26, 27, 43), wobei der erste Antriebsstrang (1) und der zweite Antriebsstrang (4) mechanisch voneinander getrennt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, einem Stufengetriebe, einer ersten Antriebsachse, die eine linke Antriebswelle und eine rechte Antriebswelle aufweist, und zumindest eine im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe angeordnete Kupplungseinheit, und einen zweiten Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine, einer zweiten Antriebsachse, die eine linke Antriebswelle und eine rechte Antriebswelle aufweist. Kraftfahrzeuge mit einer derartigen Antriebsanordnung werden auch als Hybridelektrofahrzeuge bezeichnet, da diese zum Zwecke des mechanischen Antriebs Energie aus einem Betriebskraftstoff und einer Speichereinrichtung für elektrische Energie, insbesondere einer Batterie, eines Generators beziehen.
Die elektrische Maschine kann sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden. Wenn die elektrische Maschine elektrische Leistung in mechanische Leistung umsetzt, das heißt als Elektromotor arbeitet, kann diese den zweiten Antriebsstrang antreiben. In Gegenrichtung arbeitend kann die elektrische Maschine Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandeln.
Aus der US 7 467 678 B2 ist ein vierradangetriebenes Hybridelektrofahrzeug bekannt. Ein Verbrennungsmotor treibt sowohl die Vorder- als auch die Hinterachse an, weshalb der vordere Antriebsstrang und der hintere Antriebsstrang über eine Längswelle mechanisch miteinander verbunden sind. Zusätzlich zum Verbrennungsmotor sind zwei elektrische Motoren vorgesehen, die zum Antreiben der Vorder- und/oder Hinterachse zugeschaltet werden können.
Aus der EP 2 655 926 B1 ist eine Antriebsanordnung eines vierradangetriebenen Hybridelektrofahrzeuges mit zwei mechanisch voneinander getrennten Antriebssträngen bekannt. Die Antriebsanordnung weist einen Elektromotor zum Antreiben einer Vorderachse und einen Verbrennungsmotor zum Antreiben einer Hinterachse an. Im Leistungspfad zwischen dem Elektromotor und der Vorderachse ist ein zweistufiges Getriebe mit Kupplungseinheit angeordnet.
Aus der EP 2 064 081 B1 ist eine weitere Antriebsanordnung eines vierradangetriebenen Hybridelektrofahrzeuges bekannt. Eine erste Antriebsachse wird von einem Verbrennungsmotor angetrieben, wobei zur Hybridisierung zusätzlich ein elektrischer Motor auf die erste Antriebsachse wirken kann. Eine zweite Antriebsachse wird von einem elektrischen Motor angetrieben, der über ein Differentialgetriebe die Antriebsleistung über eine linke und eine rechte Antriebswelle auf die Hinterräder überträgt.
Aus der DE 102 25 873 A1 ist ein weiteres vierradangetriebenes Hybridelektrofahrzeug bekannt. Die beiden Vorderräder werden von einem Verbrennungsmotor und die beiden Hinterräder von einem Elektromotor angetrieben. Weiterhin ist eine Antriebskraft-Verteilervorrichtung vorgesehen, die zwei Kupplungen aufweist, die zwischen einer Ausgangswelle des Elektromotors und der jeweiligen linken und rechten Antriebswelle der Hinterachse angeordnet sind. Wenn der Elektromotor durch eine Batterie angetrieben wird und die Kupplungen eingerückt sind, werden die Hinterräder angetrieben und das Fahrzeug gelangt in einen vierradangetriebenen Zustand.
Aus der US 2014/0305762 A1 ist ein vierradangetriebenes Elektrofahrzeug bekannt. Sowohl die Vorderachse als auch die Hinterachse wird jeweils durch einen Elektromotor angetrieben, der über jeweils ein Differentialgetriebe mit den beiden Antriebswellen der Vorder- beziehungsweise Hinterachse verbunden ist. Im hinteren Antriebsstrang sind zudem zwei Trennkupplungen vorgesehen, die zwischen dem Differentialgetriebe und der linken beziehungsweise rechten Antriebswelle angeordnet sind. Wenn im Betrieb des Fahrzeuges lediglich die Vorderachse angetrieben werden soll, werden die beiden Trennkupplungen des hinteren Antriebsstranges geöffnet. Durch die Entkoppelung des Differentialgetriebes von den beiden Seitenwellen der Hinterachse wird das Differentialgetriebe stillgesetzt. Eine weitere Entkoppelung eines Teilabschnitts des Antriebsstranges eines Elektroantriebes ist beispielsweise aus der DE 10 2013 111 891 B4 bekannt.
Aus der DE 10 2013 200 826 A1 ist die Abschaltung eines Antriebsstranges mit Verbrennungsmotor bekannt, wenn das Fahrzeug elektrisch bewegt wird. Hierzu ist eine Kupplungseinheit zwischen einem Schaltgetriebe und einem Differentialgetriebe angeordnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine effizientere Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen.
Eine Lösung besteht in einer Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, einem Stufengetriebe, einer ersten Antriebsachse, die eine linke Antriebswelle und eine rechte Antriebswelle aufweist, und zumindest eine im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe angeordnete Kupplungseinheit, und einen zweiten Antriebsstrang mit einer elektrischen Maschine, einer zweiten Antriebsachse, die eine linke Antriebswelle und eine rechte Antriebswelle aufweist, und zumindest eine Kupplungseinheit, wobei der erste Antriebsstrang und der zweite Antriebsstrang mechanisch voneinander getrennt sind. Die zumindest eine Kupplungseinheit ist im Leistungspfad hinter der elektrischen Maschine angeordnet. Ausgangspunkt des jeweiligen insbesondere mechanischen Leistungspfades ist dabei stets der jeweilige Antrieb, nämlich der Verbrennungsmotor beziehungsweise die elektrische Maschine.
Die Kupplungseinheiten im ersten und zweiten Antriebsstrang dienen zur bedarfsweisen Herstellung und Unterbrechung einer Drehmomentübertragung von dem Verbrennungsmotor beziehungsweise der elektrischen Maschine auf die jeweilige Antriebsachse. Von Vorteil ist, dass durch die Möglichkeit der An- und Abkoppelung sowohl der ersten Antriebsachse als auch der zweiten Antriebsachse von zumindest Teilabschnitten des zugeordneten Antriebsstranges Reibungsverluste, die durch ein Drehen der Antriebskomponenten im lastfreien Zustand entstehen, beispielsweise durch unnötiges Mitdrehen eines ausgeschalteten Verbrennungsmotors, minimiert werden. Dabei kann die erste Antriebsachse eine von Vorderachse oder Hinterachse für das Kraftfahrzeug sein; entsprechend kann die zweite Antriebsachse eine andere von Vorderachse oder Hinterachse sein.
Von Vorteil ist, dass die Antriebsanordnung im Zweiradbetrieb rein elektrisch angetrieben werden kann. Hierzu ist die zumindest eine Kupplungseinheit des zweiten Antriebsstranges geschlossen, sodass die zweite Antriebsachse durch die elektrische Maschine angetrieben werden kann. Dieser rein elektrische Zweiradantrieb ist insbesondere beim Anfahren und/oder Rollen, beispielsweise im Stau oder im Stadtverkehr vorteilhaft. Außerdem kann beim rein elektrischen Antrieb der Verbrennungsmotor ausgeschaltet werden. Dann kann die Funktion des Start-Stopps des Verbrennungsmotors auch auf den Bereich höherer Fahrgeschwindigkeiten ausgedehnt werden. Das Fahrzeug kann bei abgekoppelter Verbrennungsmaschine zum Beispiel mit konstanter Geschwindigkeit dahinrollen, dem sogenannten elektrischen Segeln. Hierzu kann beispielsweise bei Rücknahme des Gaspedals eine Abkoppelung des Verbrennungsmotors vom ersten Antriebsstrang insbesondere zusammen mit einer Abschaltung des Verbrennungsmotors erfolgen. Wird das Gaspedal dann wieder betätigt, kann der Verbrennungsmotor wieder an die erste Antriebsachse angekoppelt und insbesondere automatisiert gestartet werden. Dadurch, dass die zumindest eine Kupplungseinheit im ersten Antriebsstrang im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe angeordnet ist, wird im entkoppelten Zustand zudem ein Großteil des ersten Antriebsstrangs beim elektrischen Fahren still gesetzt, wodurch drehzahlabhängige Verluste durch Reibung und Ölplanschen weitestgehend ausgeschaltet und die Schleppverluste gegenüber einem herkömmlichen Vierradantriebsstrang ohne Abschaltung reduziert werden können. Darüber hinaus kann die elektrische Maschine bei abgekoppeltem Verbrennungsmotor auch als Generator arbeiten, um überschüssige Energie aus der Bewegung des Fahrzeugs beziehungsweise Rotationsbewegung einzelner Komponenten des Antriebsstranges in elektrische Leistung umzuwandeln und in einer Batterie zu speichern, beispielsweise wenn der Fahrer vom Gaspedal geht oder aktiv bremst.
Weiterhin ermöglicht die Antriebsanordnung auch einen konventionellen Zweiradantrieb. Hierzu wird die Antriebsanordnung über den Verbrennungsmotor angetrieben, wobei die zumindest eine Kupplungseinheit des ersten Antriebsstranges geschlossen ist. Dagegen kann die zumindest eine Kupplungseinheit des zweiten Antriebsstranges entweder geschlossen sein, um über die elektrische Maschine Energie rückzugewinnen, beispielsweise bei Bergabfahrten oder Bremsvorgängen, oder geöffnet sein, um die elektrische Maschine von der zweiten Antriebsachse abzukoppeln. Der letztgenannte Fall kann bei Fahrten im rein verbrennungsmotorischen Betrieb insbesondere mit hoher Geschwindigkeit sinnvoll sein, um eine Überdrehung der elektrischen Maschine zu verhindern. Dadurch kann die elektrische Maschine insgesamt schwächer und kompakter ausgelegt werden, wodurch günstigere und leichtere elektrische Maschinen eingesetzt werden können. Zudem werden durch das Stillsetzen der elektrischen Maschine drehzahlabhängige Reibungsverluste vermindert und Schleppverluste gegenüber einem herkömmlichen Elektromotor ohne Abschaltung reduziert.
Grundsätzlich möglich ist auch, dass die Kupplungseinheiten sowohl des ersten und als auch des zweiten Antriebsstrangs geöffnet sind. Dadurch ist ein antriebsloses Segeln möglich, bei dem die Reibungsverluste auf ein Minimum reduziert sind.
Zum Antreiben beider Antriebsachsen, respektive im Allradantrieb sind die Kupplungseinheiten des ersten und des zweiten Antriebsstranges geschlossen, wobei der Verbrennungsmotor die erste Antriebsachse und die elektrische Maschine die zweite Antriebsachse antreiben.
Da die beiden Antriebsstränge mechanisch voneinander getrennt sind, ist die Antriebsanordnung im Vergleich zu solchen vierradangetriebenen Antriebsanordnungen, deren Antriebsstränge mittels einer Längsantriebswelle miteinander verbunden sind, deutlich leichter im Gewicht.
Gemäß einer ersten Möglichkeit können zwei der Kupplungseinheiten im ersten Antriebsstrang vorgesehen sein, die als kraftschlüssige Kupplungen zur variablen Drehmomentverteilung auf die jeweilige linke und rechte Antriebswelle gestaltet sind. Je nach Fahrzustand kann das Drehmoment am kurveninneren beziehungsweise kurvenäußeren Rad individuell eingestellt werden, was insgesamt zu einer verbesserten Fahrdynamik, respektive Fahrstabilität führt. Dieses Steuerungsprinzip wird auch als aktive Momentenverteilung oder als „torque vectoring“ bezeichnet. Die beiden Kupplungseinheiten können im vollständig geöffneten Zustand die erste Antriebsachse von dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe abkoppeln beziehungsweise im vollständig geschlossenen Zustand die erste Antriebsachse sperren. Der geschlossene Zustand ist vergleichbar zu einem Sperrdifferential, wonach die beiden Fahrzeugräder durch synchrones Ansteuern der beiden Kupplungseinheiten miteinander verbunden werden. Ein Differentialgetriebe zur Drehmomentverteilung auf die beiden Antriebswellen ist somit nicht erforderlich. Eingangsseitig sind die beiden Kupplungseinheiten mit dem Stufengetriebe und ausgangsseitig jeweils mit einer der linken und rechten Antriebswelle verbunden. Die beiden kraftschlüssigen Kupplungseinheiten können beispielsweise Reibungskupplungen wie Lamellenkupplungen sein. Insbesondere können die beiden Kupplungseinheiten auch zu einer Doppelkupplungsanordnung zusammengefasst werden. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise.
Gemäß einer zweiten Möglichkeit, die eine Alternative zu der ersten Möglichkeit darstellt, kann der erste Antriebsstrang ein Differentialgetriebe zum Aufteilen eines eingeleiteten Drehmomentes auf die linke und die rechte Antriebswelle aufweisen. Insbesondere kann die zumindest eine Kupplungseinheit des ersten Antriebsstranges zwischen dem Stufengetriebe und dem Differentialgetriebe angeordnet sein. Dadurch können zumindest der Verbrennungsmotor und das Stufengetriebe von der ersten Antriebsachse entkoppelt werden, um den Antriebsstrang abschnittsweise stillzusetzen. Weiterhin kann die zumindest eine Kupplungseinheit des ersten Antriebsstranges zwischen dem Differentialgetriebe und einer der linken und rechten Antriebswelle angeordnet sein. Dadurch werden die drehzahlabhängigen Verluste durch Reibung, Ölplanschen sowie die Schleppverluste weiter reduziert.
Zur weiteren Reduzierung der Reibungsverluste kann in Bezug auf die erste Möglichkeit zumindest eine dritte Kupplungseinheit und in Bezug auf die zweite Möglichkeit die zumindest eine Kupplungseinheit des ersten Antriebsstranges zwischen zwei Wellenabschnitten einer der linken und rechten Antriebswelle angeordnet sein kann. Die jeweilige Antriebswelle kann eine Zwischenwelle und eine Seitenwelle umfassen. Die Seitenwellen der linken und rechten Antriebswelle können jeweils ein inneres und/oder ein äußeres Gelenk aufweisen. Die Gelenke können Gleichdrehlaufgelenke sein, wobei das innere Gelenk, respektive das getriebeseitige Gelenk ein Verschiebegelenk zur Verbindung der Seitenwelle mit der jeweiligen Zwischenwelle und/oder das äußere Gelenk, respektive das radseitige Gelenk ein Festgelenk sein kann. Die weitere Kupplungseinheit, das heißt die zumindest dritte beziehungsweise zumindest erste Kupplungseinheit, kann zwischen der linken Zwischenwelle und der linken Seitenwelle und/oder der rechten Zwischenwelle und der rechten Seitenwelle angeordnet sein. Die weitere Kupplungseinheit kann aber auch in einer der linken und rechten Zwischenwelle oder in einer der linken und rechten Seitenwelle integriert sein. Hierzu kann die jeweilige Welle in zwei Wellenabschnitte unterteilt sein, die durch die weitere Kupplungseinheit miteinander verbunden sind. Weiterhin kann die weitere Kupplungseinheit des ersten Antriebsstranges zwischen einem Gelenk, insbesondere dem äußeren Gelenk, und einer herkömmlichen Radnabe, die zur Lagerung eines Fahrzeugrades dient, angeordnet sein.
Des Weiteren kann der erste Antriebsstrang eine elektrische Maschine zum Antreiben der ersten Antriebsachse aufweisen. Somit kann der erste Antriebsstrang sowohl den Verbrennungsmotor als auch eine eigene elektrische Maschine aufweisen. Der Verbrennungsmotor und die zusätzliche elektrische Maschine können in einem Hybridmotor zusammengefasst oder baulich voneinander getrennt sein. Ebenso kann die elektrische Maschine mit dem Stufengetriebe verbunden, insbesondere eingangsseitig am Stufengetriebe angeordnet sein.
Für den Fall der Abschaltung des Verbrennungsmotors fällt dieser während der Fahrt als Energiequelle für Nebenaggregate, wie Lenkunterstützung, Bremskraftverstärkung, Heizung sowie Klimatisierung für längere Phasen mitunter aus. Diese Nebenaggregate können vorteilhafterweise zumindest teilweise elektrisch betrieben werden. Hierzu kann vorgesehen sein, dass die elektrische Maschine des ersten Antriebsstranges und/oder die elektrische Maschine des zweiten Antriebsstranges und/oder die Bordnetzbatterie in der Lage sind/ist, diese Energie auch für den entsprechenden Zeitraum bereitzustellen.
In Bezug auf den zweiten Antriebsstrang können gemäß einer ersten Möglichkeit zwei der Kupplungseinheiten im zweiten Antriebsstrang vorgesehen sein, die als kraftschlüssige Kupplungen zur variablen Drehmomentverteilung auf die jeweilige linke und rechte Antriebswelle gestaltet sind. Je nach Fahrzustand kann das Drehmoment am kurveninneren beziehungsweise kurvenäußeren Rad individuell eingestellt werden, was insgesamt zu einer verbesserten Fahrdynamik, respektive Fahrstabilität führt. Dieses Steuerungsprinzip wird auch als aktive Momentenverteilung oder als „torque vectoring“ bezeichnet. Die beiden Kupplungseinheiten können im vollständig geöffneten Zustand die zweite Antriebsachse von der elektrischen Maschine abkoppeln beziehungsweise im vollständig geschlossenen Zustand die zweite Antriebsachse sperren. Der geschlossene Zustand ist vergleichbar zu einem Sperrdifferential, wonach die beiden Fahrzeugräder durch synchrones Ansteuern der beiden Kupplungseinheiten miteinander verbunden werden. Ein Differentialgetriebe zur Drehmomentverteilung auf die beiden Antriebswellen ist somit nicht erforderlich. Eingangsseitig sind die beiden Kupplungseinheiten mit der elektrischen Maschine und ausgangsseitig jeweils mit einer der linken und rechten Antriebswelle verbunden. Die beiden kraftschlüssigen Kupplungseinheiten können beispielsweise Reibungskupplungen wie Lamellenkupplungen sein. Insbesondere können die beiden Kupplungseinheiten auch zu einer Doppelkupplungsanordnung zusammengefasst werden. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Bauweise.
Gemäß einer zweiten Möglichkeit, die eine Alternative zu der in Bezug auf den zweiten Antriebsstrang genannten ersten Möglichkeit darstellt, kann der zweite Antriebsstrang ein Differentialgetriebe zum Aufteilen eines eingeleiteten Drehmomentes auf die linke und die rechte Antriebswelle aufweisen. Insbesondere kann die zumindest eine Kupplungseinheit des zweiten Antriebsstranges zwischen der elektrischen Maschine und dem Differentialgetriebe angeordnet sein. Weiterhin kann die zumindest eine Kupplungseinheit des zweiten Antriebsstranges zwischen dem Differentialgetriebe und einer der rechten und linken Antriebswelle angeordnet sein. Dadurch werden die drehzahlabhängigen Verluste durch Reibung, Ölplanschen sowie die Schleppverluste weiter reduziert.
Zur weiteren Reduzierung der Reibungsverluste kann im Fall der ersten Möglichkeit zumindest eine dritte Kupplungseinheit und im Fall der zweiten Möglichkeit die zumindest eine Kupplungseinheit des zweiten Antriebsstranges zwischen zwei Wellenabschnitten einer der linken und rechten Antriebswelle angeordnet sein kann. Die jeweilige Antriebswelle kann eine Zwischenwelle und eine Seitenwelle umfassen. Die Seitenwellen der linken und rechten Antriebswelle können jeweils ein inneres und/oder ein äußeres Gelenk aufweisen. Die Gelenke können Gleichdrehlaufgelenke sein, wobei das innere Gelenk, respektive das getriebeseitige Gelenk ein Verschiebegelenk zur Verbindung der Seitenwelle mit der jeweiligen Zwischenwelle und/oder das äußere Gelenk, respektive das radseitige Gelenk ein Festgelenk sein kann. Die weitere Kupplungseinheit, das heißt die zumindest dritte beziehungsweise zumindest erste Kupplungseinheit, kann zwischen der linken Zwischenwelle und der linken Seitenwelle und/oder der rechten Zwischenwelle und der rechten Seitenwelle angeordnet sein. Die weitere Kupplungseinheit kann aber auch in einer der linken und rechten Zwischenwelle oder in einer der linken und rechten Seitenwelle integriert sein. Hierzu kann die jeweilige Welle in zwei Wellenabschnitte unterteilt sein, die durch die weitere Kupplungseinheit miteinander verbunden sind. Weiterhin kann die weitere Kupplungseinheit des zweiten Antriebsstranges zwischen einem Gelenk, insbesondere dem äußeren Gelenk, und einer herkömmlichen Radnabe, die zur Lagerung eines Fahrzeugrades dient, angeordnet sein.
Des Weiteren kann der zweite Antriebsstrang im Leistungspfad zwischen der elektrischen Maschine und der zweiten Antriebsachse ein Stufengetriebe aufweisen. Insbesondere kann die zumindest eine Kupplungseinheit zwischen der elektrischen Maschine und dem Stufengetriebe angeordnet sein. Weiterhin kann die zumindest eine Kupplungseinheit im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe angeordnet sein.
Die zumindest eine Kupplungseinheit des ersten Antriebsstranges und/oder die zumindest eine Kupplungseinheit des zweiten Antriebsstranges kann eine formschlüssige Kupplung oder eine kraftschlüssige Kupplung sein. Als formschlüssige Kupplung eignet sich beispielsweise eine Klauenkupplung oder eine Zahnkupplung; als kraftschlüssige Kupplung können beispielsweise eine Lamellenkupplung, eine Einscheibenkupplung oder eine Kegelkupplung verwendet werden. Es versteht sich, dass noch andere Kupplungsformen denkbar sind, die eine Drehmomentübertragung herstellen beziehungsweise unterbrechen können.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden in der Zeichnung dargestellt und nachstehend beschrieben. Hierin zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 eine schematische Darstellung eines alternativen konventionellen ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2;
4 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen konventionellen ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2;
5 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen konventionellen ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2;
6 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen konventionellen ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2;
7 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen konventionellen ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2;
8 eine schematische Darstellung eines alternativen hybriden ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2;
9 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen hybriden ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2;
10 eine schematische Darstellung eines alternativen zweiten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2;
11 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen zweiten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2;
12 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen zweiten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2;
13 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen zweiten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2; und
14 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen zweiten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der 1 oder 2.

In 1 ist schematisch eine hybride Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Antriebsanordnung weist einen ersten Antriebsstrang 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 zum Antreiben einer ersten Antriebsachse 3 und einen zweiten Antriebsstrang 4 mit einer elektrischen Maschine 5 zum Antreiben einer zweiten Antriebsachse 6 auf. Die beiden Antriebsstränge 1, 4 sind mechanisch voneinander getrennt, das heißt es gibt keine mechanische Antriebsverbindung zwischen den beiden Antriebssträngen 1, 4. In der 1 ist die erste Antriebsachse 3 eine gelenkte Vorderachse und die zweite Antriebsachse 6 eine ungelenkte Hinterachse eines nicht näher gezeigten Fahrzeuges. Es versteht sich jedoch, dass je nach Fahrzeug auch eine umgekehrte Zuordnung möglich ist, wie exemplarisch in 2 gezeigt ist.
In der 1 weiter ist erkennbar, dass sich dem Verbrennungsmotor 2 im mechanischen Leistungspfad nachgelagert ein Stufengetriebe 7 anschließt, das eingangsseitig, respektive motorseitig ein Anfahrelement 8 aufweist. Das Stufengetriebe 7 und insbesondere das Anfahrelement 8 können insbesondere ein Handschaltgetriebe mit Anfahrkupplung, ein automatisiertes Schaltgetriebe mit Drehmomentwandler oder ein Doppelkupplungsgetriebe sein. Ausgangsseitig ist das Stufengetriebe 7 mit einem Differentialgetriebe 9 verbunden, über welches ein vom Verbrennungsmotor 2 erzeugtes Drehmoment auf die erste Antriebsachse 3 übertragen wird. Die erste Antriebsachse 3 weist eine mehrteilige linke Antriebswelle 10 und eine mehrteilige rechte Antriebswelle 11 auf. Konkret weist die linke Antriebswellen 10 eine linke Zwischenwelle 12 und eine linke Seitenwelle 13 und die rechte Antriebswelle 11 eine rechte Zwischenwelle 14 und eine rechte Seitenwelle 15 auf. Die Zwischenwellen 12, 14 sind jeweils mit einem getriebeseitigen Endabschnitt mit einem linken beziehungsweise rechten Seitenwellenrad des Differentialgetriebes 9 drehfest verbunden. Weiterhin sind die Zwischenwellen 12, 14 jeweils an einem vom Differentialgetriebe 9 entfernt liegenden Endabschnitt über ein inneres Gleichlaufdrehgelenk 16, 17 mit der linken Seitenwelle 13 beziehungsweise der rechten Seitenwelle 15 verbunden. Die Gleichlaufdrehgelenke 16, 17 dienen zur Übertragung von Drehmoment von den Zwischenwellen 12, 14 auf die Seitenwellen 13, 15 unter Winkelbewegung. Die Seitenwellen 13, 15 sind weiterhin über ein radseitiges äußeres Gleichdrehlaufgelenk 18, 19 jeweils mit einer nicht näher gezeigten Radnabe zur Übertragung eines Drehmoments unter Winkelbewegung verbunden. An den Radnaben sind in an sich bekannter Weise Fahrzeugräder 20, 21 montiert.
Weiterhin weist der erste Antriebsstrang 1 im Leistungspfad zwischen den äußeren Gleichlaufdrehgelenken 18, 19 und den Radnaben zwei Kupplungseinheiten 22, 23 auf. Die Kupplungseinheiten 22, 23 können insbesondere als kraftschlüssige Kupplungen in Form von Reiblamellenkupplungen oder als formschlüssige Kupplungen in Form von Klauenkupplungen gestaltet sein, wobei auch andere Kupplungsformen denkbar sind. Eine weitere formschlüssige Kupplungsform könnte dadurch gegeben, dass die Kupplungseinheiten 22, 23 nicht näher gezeigte axial verstellbare Schiebemuffen aufweisen, die ein Gelenkteil des jeweiligen äußeren Gelenks 18, 19 gegenüber der Radnabe sperrt oder freigibt. Für alle Arten von Kupplungseinheiten 22, 23 gilt gleichermaßen, dass in der gekoppelten Stellung die Seitenwellen 13, 15 drehfest mit den Radnaben verbunden sind. Dann kann das von dem Verbrennungsmotor 2 erzeugte Drehmoment auf die Fahrzeugräder 20, 21 übertragen werden. In der entkoppelten Stellung wird die Drehbewegung der Fahrzeugräder 20, 21 nicht auf die Seitenwellen 13, 15 übertragen, sodass dann der erste Antriebsstrang 1 still gesetzt ist, wodurch Reibungsverluste und Schleppverluste minimiert werden. Dies kann besonders dann von Vorteil sein, wenn der erste Antriebsstrang 1 lastfrei ist, beispielsweise wenn der Verbrennungsmotor 2 im Leerlaufbetrieb oder ausgeschaltet ist, und die Antriebsanordnung elektrisch über den zweiten Antriebsstrang 4 angetrieben wird.
In Bezug auf den zweiten Antriebsstrang 4 ist erkennbar, dass die zweite Antriebsachse 6 mit der elektrischen Maschine 5 als alleiniger Antrieb zusammenwirkt. Die elektrische Maschine 5 wird von einer nicht gezeigten Batterie mit elektrischem Strom versorgt. Die elektrische Maschine 5 kann im Motorbetrieb arbeiten, wobei elektrische Energie in mechanische Energie zum Antreiben der zweiten Antriebsachse 6 umgewandelt wird, oder im Generatorbetrieb, wobei, umgekehrt, mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, die dann in der Batterie gespeichert werden kann. Konkret umfasst die elektrische Maschine 5 einen Stator 5' und einen hierzu drehbaren Rotor 5". Eine Motorwelle 24 ist koaxial zum Rotor 5" angeordnet und erstreckt sich durch diesen. Der Rotor 5" treibt bei Bestromen der elektrischen Maschine 5 die Motorwelle 24 drehend an. Die Motorwelle 24 ist hier mit einer optionalen Getriebeeinheit 25 verbunden. Die Getriebeeinheit 25 ist ein Stufengetriebe, hier ein zweistufiges Getriebe. Es ist in Form eines Untersetzungsgetriebes gestaltet, das eine von der Motorwelle 24 eingeleitete Drehbewegung vom Schnellen ins Langsame übersetzt. Im mechanischen Leistungspfad der Getriebeeinheit 25 nachgelagert sind zwei Kupplungseinheiten 26, 27 angeordnet, die hier zu einer kompakt bauenden Doppelkupplungseinheit zusammengefasst sind. Weiterhin weist der zweite Antriebsstrang 4 eine Gehäuseanordnung 30 auf, in der hier die beiden Kupplungseinheiten 26, 27, die elektrische Maschine 5 und die Getriebeeinheit 25 angeordnet sind.
Die beiden Kupplungseinheiten 26, 27 sind als kraftschlüssige Kupplungen, hier als Lamellenkupplungen zur variablen Verteilung des von der elektrischen Maschine 5 erzeugten Drehmomentes auf eine jeweilige linke und rechte Antriebswelle 28, 29 der zweiten Antriebsachse 6 gestaltet. Jede der beiden Kupplungseinheiten 26, 27 ist von einem nicht gezeigten Aktuator individuell betätigbar. Hierfür sind die beiden Aktuatoren unabhängig voneinander mittels einer nicht dargestellten Steuereinheit steuerbar, sodass ein von einem Lamellenpaket der ersten Kupplungseinheit 26 über die mehrteilige linke Antriebswelle 28 auf ein linkes Fahrzeugrad 31 übertragbares erstes Drehmoment und ein von einem Lamellenpaket der zweiten Kupplungseinheit 27 über die mehrteilige rechte Antriebswelle 29 auf ein rechtes Fahrzeugrad 32 übertragbares zweites Drehmoment unabhängig voneinander variabel einstellbar sind. Somit ist im zweiten Antriebsstrang 4 kein Differentialgetriebe vorgesehen.
Die linke Antriebswelle 28 weist eine linke Zwischenwelle 33 und eine linke Seitenwelle 34 auf. Konkret ist die linke Zwischenwelle 33 kupplungsseitig mit der ersten Kupplungseinheit 26 und radseitig über ein inneres Gelenk 35', hier ein Gleichdrehlaufgelenk mit der linken Seitenwelle 34 verbunden. Radseitig ist die linke Seitenwelle 34 über ein äußeres Gelenk 35", hier ein weiteres Gleichdrehlaufgelenk mit einer nicht näher gezeigten Radnabe zur Lagerung des linken Fahrzeugrades 31 verbunden. Die rechte Antriebswelle 29 weist in analoger Weise eine rechte Zwischenwelle 36 und eine rechte Seitenwelle 37 auf. Die rechte Kupplungseinheit 27 ist ausgangsseitig über die rechte Zwischenwelle 36 mit der rechten Seitenwelle 37 verbunden, wobei sich die rechte Zwischenwelle 36 durch die als Hohlwelle gestaltete Motorwelle 24 erstreckt. Analog zur linken Antriebswelle 28 weist auch die rechte Antriebswelle 29 ein inneres Gelenk 38' zwischen der Zwischenwelle 36 und der Seitenwelle 37 und ein äußeres Gelenk 38" zwischen der Seitenwelle 37 und einer Radnabe auf.
Die hybride Antriebsanordnung ermöglicht einen Allradantrieb, wenn die Kupplungseinheiten 22, 23 des ersten Antriebsstranges 1 und die Kupplungseinheiten 26, 27 des zweiten Antriebsstranges 4 geschlossen sind. Dann kann das von dem Verbrennungsmotor 2 erzeugte Drehmoment auf die Fahrzeugräder 20, 21 der ersten Antriebsachse 3 und das von der elektrischen Maschine 5 erzeugte Drehmoment auf die Fahrzeugräder 31, 32 der zweiten Antriebsachse 6 übertragen werden. Dadurch erreicht die Antriebsanordnung ein höheres Drehmoment und eine bessere Beschleunigungsfähigkeit insbesondere bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors 2.
Weiterhin ist es ein Zweiradantrieb möglich, bei dem die hybride Antriebsanordnung rein elektrisch betrieben wird. Über die als Lamellenkupplungen gestaltete Kupplungseinheiten 26, 27 des zweiten Antriebsstranges 4 wird das von der elektrischen Maschine 5 erzeugte Drehmoment variabel auf die beiden Fahrzeugräder 31, 32 verteilt. Dagegen sind die Kupplungseinheiten 22, 23 des ersten Antriebsstranges 1 geöffnet, sodass der erste Antriebsstrang 1 von den Fahrzeugrädern 20, 21 entkoppelt und still gesetzt ist. Dadurch kann die Antriebsanordnung besonders effizient rein elektrisch betrieben werden. Das Fahrzeug kann beispielsweise ohne Einsatz des Verbrennungsmotors 2 mit konstanter Geschwindigkeit rein elektrisch bewegt werden, dem sogenannten elektrischen Segeln, sowie elektrisch Anfahren und Rollen (Stauschieben). Beim Bremsen könnte zudem die Effektivität einer Energierückgewinnung um die Schleppverluste des Verbrennungsmotors 2 gesteigert werden.
Darüber hinaus ist auch ein konventioneller Zweiradantrieb möglich. Bei dem die hybride Antriebsanordnung durch den Verbrennungsmotor 2 angetrieben wird. Dann sind die beiden Kupplungseinheiten 22, 23 des ersten Antriebsstranges 1 geschlossen, sodass das vom Verbrennungsmotor 2 erzeugte Drehmoment auf die Fahrzeugräder 20, 21 übertragen wird. Dagegen können die beiden Kupplungseinheiten 26, 27 des zweiten Antriebsstranges 4 eingekuppelt sein, um die zweite Antriebsachse 6 mit der elektrischen Maschine 5 zu verbinden, oder gelöst respektive ausgekuppelt sein. Im eingekuppelten Zustand kann die elektrische Maschine 5 als elektrische Generatorbremse Energie rückgewinnen oder passiv mitdrehen. Insbesondere bei Fahrten mit höherer Geschwindigkeit können die beiden Kupplungseinheiten 26, 27 ausgekuppelt werden, um eine Überdrehung der elektrischen Maschinen 5 zu verhindern.
Schließlich können die Kupplungseinheiten 22, 23, 26, 27 der beiden Antriebsstränge 1, 4 geöffnet sein, um ein besonders effizientes antriebsloses Segeln zu ermöglichen.
Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform nach der 2 entspricht weitestgehend derjenigen nach der 1, weswegen hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in der 1. Mit der Antriebsanordnung gemäß der 2 ergeben sich die gleichen Antriebsmöglichkeiten wie mit der Antriebsanordnung gemäß der 1, insbesondere ein Allradantrieb, ein rein elektrischer Zweiradantrieb, ein konventioneller Zweiradantrieb, bei dem die elektrische Maschine 5 als Generator betrieben oder abgekoppelt sein kann, und ein antriebsloses Segeln.
Ein Unterschied der Ausführungsform gemäß der 2 besteht darin, dass die zweite Antriebsachse 6 eine gelenkte Vorderachse und die erste Antriebsachse 3 eine ungelenkte Hinterachse eines nicht näher gezeigten Fahrzeuges ist. Somit treibt der Verbrennungsmotor 2 die Hinterachse 3 an und die elektrische Maschine 5 wirkt mit der Vorderachse 6 zusammen.
Hinsichtlich der Erläuterungen zum rein elektrisch angetriebenen zweiten Antriebsstrang 4 wird auf die Beschreibung zur Ausführungsform gemäß der 1 verwiesen, die gleichermaßen für den zweiten Antriebsstrang 4 gemäß der 2 gilt.
Der erste Antriebsstrang 1 der Ausführungsform gemäß der 2 unterscheidet sich dagegen durch die Ausgestaltung der Kupplungseinheit 39, die im Leistungspfad dem Stufengetriebe 7 nachgeschaltet ist. Der erste Antriebsstrang 1 weist im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe 7 hier nur die eine Kupplungseinheit 39 auf, die in der rechten Zwischenwelle 14 integriert ist. Konkret ist Zwischenwelle 14 zweigeteilt und weist einen getriebenahen Wellenabschnitt 14' und einen radnahen Wellenabschnitt 14" auf. Die Kupplungseinheit 39 ist zwischen den beiden Wellenabschnitten 14', 14" angeordnet. Im eingekuppelten Zustand verbindet die Kupplungseinheit 39 die beiden Wellenabschnitte 14', 14", sodass das vom Verbrennungsmotor 2 erzeugte Drehmoment auf die Fahrzeugräder 20, 21 übertragen werden kann. Im ausgekuppelten Zustand ist der Drehmomentfluss unterbrochen, wodurch zumindest der getriebenahe Wellenabschnitt 14' der rechten Zwischenwelle 14, ein mit der rechten Zwischenwelle 14 verbundenes Stirnrad des Differentialgetriebes 9 sowie die im Leistungspfad vor dem Differentialgetriebe 9 angeordneten Komponenten des ersten Antriebsstranges 1 wie das Stufengetriebe 7 und der Verbrennungsmotor 2 still gesetzt sind. Dadurch werden Reibungsverluste vermindert und Schleppverluste gegenüber einem Antriebsstrang ohne Abschaltung reduziert. Grundsätzlich können auch zwei der Kupplungseinheiten 39 vorgesehen sein, von denen eine erste Kupplungseinheit 39, wie in der 2 gezeigt, in der rechten Zwischenwelle 14 und eine zweite Kupplungseinheit in analoger Weise in der linken Zwischenwelle 12 integriert sein könnten.
In den 3 bis 13 sind alternative Ausgestaltungen der Antriebsstränge 1, 4 gezeigt, die für einen der in den 1 und 2 gezeigten Antriebsstränge 1, 4 eingesetzt werden können. Die Ausführungsformen nach den 3 bis 13 entsprechen weitestgehend denjenigen nach den 1 und 2, weswegen hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in den 1 und 2.
In den 3 bis 9 sind die Ausgestaltungen exemplarisch anhand des ersten Antriebsstrangs 1 erläutert, wobei die Ausführungen zu den 3 bis 7 in analoger Weise auch auf den zweiten Antriebsstrang 4 anwendbar sind.
In der 3 ist eine alternative Ausgestaltung des ersten Antriebsstranges 1 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der 3 unterscheidet sich von dem in der 1 gezeigten ersten Antriebsstrang 1 darin, dass kein Differentialgetriebe 9 vorgesehen sind. Stattdessen sind im Leistungspfad dem Stufengetriebe 7 nachgelagert zwei Kupplungseinheiten 22, 23 angeordnet sind, die hier in Form einer kompakt bauenden Doppelkupplungseinheit gestaltet sind. Die beiden Kupplungseinheiten 22, 23 sind als kraftschlüssige Kupplungen, hier Lamellenkupplungen zur variablen Verteilung des von dem Verbrennungsmotor 2 erzeugten Drehmomentes auf die jeweilige linke und rechte Antriebswelle 10, 11 der ersten Antriebsachse 3 gestaltet. Hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung der Doppelkupplungseinheit 22, 23 wird auf die Ausführungen zur Ausgestaltung gemäß der 1 verwiesen, in der eine solche Doppelkupplungseinheit 26, 27 im zweiten Antriebsstrang 4 angeordnet ist.
In der 4 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des ersten Antriebsstranges 1 gezeigt. Die weitere alternative Ausgestaltung unterscheidet sich von dem in der 2 gezeigten ersten Antriebsstrang 1 lediglich darin, dass die erste Antriebsachse 3 die gelenkte Vorderachse für ein Kraftfahrzeug ist.
In der 5 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des ersten Antriebsstranges 1 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der 5 unterscheidet sich von dem in der 1 gezeigten ersten Antriebsstrang 1 darin, dass im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe 7 zwei der Kupplungseinheiten 22, 23 angeordnet sind, wobei die linke Kupplungseinheit 22 zwischen der linken Seitenwelle 13 und dem äußeren Gelenk 18 und die rechte Kupplungseinheit 23 zwischen der rechten Seitenwelle 15 und dem äußeren Gelenk 19 eingebunden ist. Die Kupplungseinheiten 22, 23 können insbesondere als kraftschlüssige Kupplung wie eine Reiblamellenkupplung oder als formschlüssig Kupplung wie eine Klauenkupplung gestaltet sein, wobei auch noch andere Kupplungsformen denkbar sind.
In der 6 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des ersten Antriebsstranges 1 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der 6 unterscheidet sich von dem in der 1 gezeigten ersten Antriebsstrang 1 darin, dass im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe 7 drei der Kupplungseinheiten 22, 23, 39 angeordnet sind. Zwei der Kupplungseinheiten 22, 23 sind, wie in der Ausgestaltung gemäß der 1 gezeigt, zwischen den Seitenwellen 13, 15 und den Radnaben angeordnet. Die dritte Kupplungseinheit 39 ist im Leistungspfad zwischen dem Stufengetriebe 7 und dem Differentialgetriebe 9 angeordnet. Grundsätzlich möglich ist auch, dass der erste Antriebsstrang 1 gemäß der 6 nur die Kupplungseinheit 39 zwischen dem Stufengetriebe 7 und dem Differentialgetriebe 9 aufweist, das heißt ohne die radnahen Kupplungseinheiten 22, 23.
In der 7 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des ersten Antriebsstranges 1 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der 7 unterscheidet sich von dem in der 1 gezeigten ersten Antriebsstrang 1 darin, dass im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe 7 drei der Kupplungseinheiten 22, 23, 39 angeordnet sind. Zwei der Kupplungseinheiten 22, 23 sind, wie in der Ausgestaltung gemäß der 1 gezeigt, zwischen den äußeren Gelenken 35", 38" und den Radnaben angeordnet. Die dritte Kupplungseinheit 39 ist zwischen dem Differentialgetriebe 9 und der rechten Zwischenwelle 14 angeordnet, wie in der 4 gezeigt.
In den 8 und 9 sind zwei Ausführungsformen eines hybriden ersten Antriebsstranges 1 gezeigt, der neben dem Verbrennungsmotor 2 zusätzlich eine elektrische Maschine 40 zum Antreiben der ersten Antriebsachse 3 aufweist. Es sind lediglich exemplarisch zwei mögliche Ausgestaltungen gezeigt, wobei die elektrische Maschine 40 grundsätzlich in jeder der vorbeschriebenen Ausgestaltungen des ersten Antriebsstranges 1 gemäß den 1 bis 7 eingesetzt werden kann. Zudem könnte bei den beiden Ausgestaltungen auf das Anfahrelement 8 verzichtet werden, insbesondere dann, wenn der Verbrennungsmotor 2 nur der Versorgung der elektrischen Maschine 40 mit elektrischem Strom dient.
Die elektrische Maschine 40 ist in den 8 und 9 zusammen mit dem Verbrennungsmotor 2 im Leistungspfad integriert. Somit können sowohl der Verbrennungsmotor 2 als auch die elektrische Maschine 40 zugleich die erste Antriebsachse 3 antreiben, wobei der Verbrennungsmotor 2 oder die elektrische Maschine 40 die erste Antriebsachse 3 auch einzeln antreiben können. Je nach Ausgestaltung kann der Verbrennungsmotor 2 auch keine mechanische Verbindung zur ersten Antriebsachse 3 aufweisen und nur elektrischen Strom für die elektrische Maschine 40 bereitstellen. Die Ausgestaltung gemäß der 8 beziehungsweise der 9 unterscheidet sich von dem in der 7 beziehungsweise der 2 gezeigten ersten Antriebsstrang 1 nur durch die zusätzliche elektrische Maschine 40, sodass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die Beschreibung zu den 2 und 7 verwiesen wird.
In den 10 bis 13 sind weitere Ausgestaltungen exemplarisch anhand des zweiten Antriebsstrangs 4 erläutert.
In der 10 ist eine alternative Ausgestaltung des zweiten Antriebsstranges 4 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der 8 unterscheidet sich von dem in der 2 gezeigten zweiten Antriebsstrang 4 darin, dass statt der in der 2 gezeigten Doppelkupplungseinheit 26, 27 hier ein Differentialgetriebe 41 zur Verteilung des von der elektrischen Maschine 5 erzeugten Drehmomentes auf die jeweilige linke und rechte Antriebswelle 28, 29 der zweiten Antriebsachse 6 vorgesehen ist. Weiterhin ist hier eine Kupplungseinheit 43, insbesondere eine Klauenkupplung vorgesehen, die zusammen mit dem Differentialgetriebe 41 in einem drehbar gelagerten Gehäuse 42 angeordnet ist. Die Kupplungseinheit 43 ist im Leistungspfad zwischen der Getriebeeinheit 25 und dem Differentialgetriebe 41 angeordnet, wobei die Getriebeeinheit 25 das Gehäuse 42 antreibt.
In der 11 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des zweiten Antriebsstranges 4 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der 11 unterscheidet sich von dem in der 10 gezeigten zweiten Antriebsstrang 4 darin, dass eine Kupplungseinheit 43 im Leistungspfad dem Differentialgetriebe 41 nachgeschaltet und hier zwischen dem Differentialgetriebe 41 und der rechten Zwischenwelle 36 angeordnet ist. Zudem ist die elektrische Maschine 5 hier an der Gehäuseanordnung 30 seitlich befestigt.
In der 12 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des zweiten Antriebsstranges 4 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der 12 unterscheidet sich von dem in der 11 gezeigten zweiten Antriebsstrang 4 darin, dass im Leistungspfad hinter der elektrischen Maschine 5 insgesamt drei Kupplungseinheiten 26, 27, 43 vorgesehen sind. Die erste Kupplungseinheit 43 wirkt, wie in der 11 gezeigt, mit der hier rechten Zwischenwelle 36 zusammen. Die beiden weiteren Kupplungseinheiten 26, 27 sind zwischen der jeweiligen Seitenwelle 34, 37, respektive dem jeweiligen äußeren Gelenk 35", 38" und den Radnaben angeordnet, wie im Zusammenhang mit dem ersten Antriebsstrang 1 gemäß der 1 beschrieben.
In der 13 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des zweiten Antriebsstranges 4 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der 13 unterscheidet sich von dem in der 12 gezeigten zweiten Antriebsstrang 4 darin, dass im Leistungspfad dem Differentialgetriebe 41 nachgeschaltet zwei der Kupplungseinheiten 26, 27 angeordnet sind. Die linke Kupplungseinheit 26 ist zwischen der linken Seitenwelle 34 und dem äußeren Gelenk 35" und die rechte Kupplungseinheit 27 ist zwischen der rechten Seitenwelle 37 und dem äußeren Gelenk 38" angeordnet, wie im Zusammenhang mit dem ersten Antriebsstrang 1 gemäß der 5 beschrieben.
In der 14 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des zweiten Antriebsstranges 4 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der 14 unterscheidet sich von dem in der 11 gezeigten zweiten Antriebsstrang 4 darin, dass die Kupplungseinheit 43 im Leistungspfad zwischen der elektrischen Maschine 5 und der Getriebeeinheit 25 angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: erster Antriebsstrang
2: Verbrennungsmotor
3: erste Antriebsachse
4: zweiter Antriebsstrang
5: elektrische Maschine
5': Stator
5": Rotor
6: zweite Antriebsachse
7: Stufengetriebe
8: Anfahrelement
9: Differentialgetriebe
10: Antriebswelle
11: Antriebswelle
12: Zwischenwelle
13: Seitenwelle
14: Zwischenwelle
14', 14": Wellenabschnitt
15: Seitenwelle
16: Gelenk
17: Gelenk
18: Gelenk
19: Gelenk
20: Fahrzeugrad
21: Fahrzeugrad
22: Kupplungseinheit
23: Kupplungseinheit
24: Motorwelle
25: Getriebeeinheit
26: Kupplungseinheit
27: Kupplungseinheit
28: Antriebswelle
29: Antriebswelle
30: Gehäuseanordnung
31: Fahrzeugrad
32: Fahrzeugrad
33: Zwischenwelle
34: Seitenwelle
35', 35": Gelenk
36: Zwischenwelle
37: Seitenwelle
38', 38": Gelenk
39: Kupplungseinheit
40: elektrische Maschine
41: Differentialgetriebe
42: Gehäuse
43: Kupplungseinheit

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

US 7467678 B2 [0003]
EP 2655926 B1 [0004]
EP 2064081 B1 [0005]
DE 10225873 A1 [0006]
US 2014/0305762 A1 [0007]
DE 102013111891 B4 [0007]
DE 102013200826 A1 [0008]

Claims

Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend einen ersten Antriebsstrang (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), einem Stufengetriebe (7), einer ersten Antriebsachse (3), die eine linke Antriebswelle (10) und eine rechte Antriebswelle (11) aufweist, und zumindest eine im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe (7) angeordnete Kupplungseinheit (22, 23, 39), und einen zweiten Antriebsstrang (4) mit einer elektrischen Maschine (5), einer zweiten Antriebsachse (6), die eine linke Antriebswelle (28) und eine rechte Antriebswelle (29) aufweist, und zumindest eine im Leistungspfad hinter der elektrischen Maschine (5) angeordnete Kupplungseinheit (26, 27, 43), wobei der erste Antriebsstrang (1) und der zweite Antriebsstrang (4) mechanisch voneinander getrennt sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Kupplungseinheiten (22, 23) im ersten Antriebsstrang (1) vorgesehen sind, die als kraftschlüssige Kupplungen zur variablen Drehmomentverteilung auf die jeweilige linke und rechte Antriebswelle (10, 11) gestaltet sind.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antriebsstrang (1) ein Differentialgetriebe (9) zum Aufteilen eines eingeleiteten Drehmomentes auf die linke und die rechte Antriebswelle (10, 11) aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kupplungseinheit (39) des ersten Antriebsstranges (1) zwischen dem Stufengetriebe (7) und dem Differentialgetriebe (9) oder zwischen dem Differentialgetriebe (9) und einer der linken und rechten Antriebswelle (10, 11) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kupplungseinheit (39; 22, 23) des ersten Antriebsstranges (1) zwischen zwei Wellenabschnitten (14', 14") einer der linken und rechten Antriebswelle (10, 11) oder zwischen einer der linken und rechten Antriebswelle (10, 11) und einem Gelenk (18, 19) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kupplungseinheit (22, 23) des ersten Antriebsstranges (1) zwischen einem Gelenk (18, 19) und einer Radnabe angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antriebsstrang (1) eine elektrische Maschine (40) zum Antreiben der ersten Antriebsachse (3) aufweist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Kupplungseinheiten (26, 27) im zweiten Antriebsstrang (4) vorgesehen sind, die als kraftschlüssige Kupplungen zur variablen Drehmomentverteilung auf die jeweilige linke und rechte Antriebswelle (28, 29) gestaltet sind.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antriebsstrang (4) ein Differentialgetriebe (41) zum Aufteilen eines eingeleiteten Drehmomentes auf die linke und die rechte Antriebswelle (28, 29) aufweist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kupplungseinheit (43) des zweiten Antriebsstranges (4) zwischen der elektrischen Maschine (5) und dem Differentialgetriebe (41) oder zwischen dem Differentialgetriebe (41) und einer der rechten und linken Antriebswelle (28, 29) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kupplungseinheit (43; 26, 27) des zweiten Antriebsstranges (4) zwischen zwei Wellenabschnitten einer der linken und rechten Antriebswelle (28, 29) oder zwischen einer der linken und rechten Antriebswelle (28, 29) und einem Gelenk (35", 38") angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kupplungseinheit (26, 27) des zweiten Antriebsstranges (4) zwischen dem Gelenk (35", 38") und einer Radnabe angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antriebsstrang (4) eine Getriebeeinheit (25) aufweist, die im Leistungspfad zwischen der elektrischen Maschine (5) und der zweiten Antriebsachse (6) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kupplungseinheit (43) zwischen der elektrischen Maschine (5) und der Getriebeeinheit (25) angeordnet ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kupplungseinheit (26, 27, 43) im Leistungspfad hinter der Getriebeeinheit (25) angeordnet ist.