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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges sowie ein Kraftfahrzeug selbst. Der Antriebsstrang umfasst eine Antriebseinheit, eine von der Antriebseinheit angetriebene Antriebswelle und mindestens eine über eine Kupplung mit der Antriebswelle schaltbar verbindbare Abtriebswelle. Ein Drehmoment der Antriebseinheit kann damit zum Antrieb des Kraftfahrzeuges über die Antriebswelle und die Kupplung auf die mindestens eine Abtriebswelle und von der mindestens einen Abtriebswelle auf mindestens ein Rad des Kraftfahrzeuges übertragen werden.
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Aus der
US 9 303 698 B2 ist ein Antriebsstrang bekannt, bei dem ein Drehmoment eines Traktionsantriebs (elektrische Maschine, deren Drehmoment zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird) über ein Getriebe auf Abtriebswellen zum Antrieb von Rädern übertragen wird. Das Getriebe umfasst zwei Gänge, die über zwei schaltbare Kupplungen ausgewählt werden können. Die Kupplungen werden über eine Pumpe betätigt, wobei die Pumpe von dem Traktionsantrieb angetrieben wird. Die eine Kupplung (zum Anfahren aus dem Stillstand des Kraftfahrzeuges) ist im unbetätigten Zustand geschlossen, so dass sich das Kraftfahrzeug auch ohne den Betrieb der Pumpe in Bewegung setzen kann.
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Aus der US 2010 / 0 120 569 A1 ist ein Hybrid-Antriebsstrang mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem Traktionsantrieb bekannt, wobei eine Pumpe, vorgesehen zum Antrieb eines Ölkreislaufs, über die Antriebswelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Verbrennungskraftmaschine und Traktionsantrieb sind dauerhaft miteinander verbunden. In dem Antriebsstrang sind keine Kupplungen vorgesehen.
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Aus der
EP 2 821 270 A1 ist ein weiterer Hybridantriebsstrang bekannt. Dort wird eine Pumpe, die zur Betätigung einer Kupplung vorgesehen ist, durch einen Traktionsantrieb angetrieben. Der Antrieb der Pumpe erfolgt zeitgleich mit dem Antrieb des Kraftfahrzeuges durch den Traktionsantrieb. Über die durch die Pumpe betätigbare Kupplung kann eine Verbrennungskraftmaschine mit dem Traktionsantrieb verbunden werden.
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Die
DE 199 17 665 A1 ist auf einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug gerichtet.
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Aufgabe der Erfindung ist es insbesondere, einen verbesserten Antriebsstrang bereitzustellen. Insbesondere soll der Antriebsstrang kompakt aufgebaut sein und eine möglichst geringe Komplexität aufweisen.
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Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Antriebsstrang gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Antriebsstrangs sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den abhängigen Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
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Hierzu trägt ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges bei. Der Antriebsstrang umfasst zumindest eine erste Antriebseinheit, eine von der ersten Antriebseinheit angetriebene Antriebswelle und mindestens eine über eine Kupplung mit der Antriebswelle schaltbar verbindbare Abtriebswelle, so dass ein Drehmoment der ersten Antriebseinheit zum Antrieb des Kraftfahrzeuges über die Antriebswelle und die Kupplung auf die mindestens eine Abtriebswelle und von der mindestens einen Abtriebswelle auf mindestens ein Rad des Kraftfahrzeuges übertragbar ist. Die Kupplung ist zur drehmomentübertragenden Verbindung der Antriebswelle mit der mindestens einen Abtriebswelle durch die erste Antriebseinheit betätigbar. Die Betätigung der Kupplung soll zumindest auch bei stehender Abtriebswelle erfolgen.
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Der vorgeschlagene Antriebsstrang ermöglicht, dass ein separater bzw. zusätzlicher Antrieb zur Betätigung der Kupplung (z. B. ein Antrieb für eine Pumpe) nicht erforderlich ist bzw. vermieden werden kann. Es wird vorgeschlagen (nur) eine Antriebseinheit des Antriebsstranges (z. B. einen Traktionsantrieb oder eine Verbrennungskraftmaschine; also eine Antriebseinheit, die ein Drehmoment zum Antrieb mindestens eines Rades des Kraftfahrzeuges bereitstellt) zur Betätigung der Kupplung (und zum Antrieb der die Kupplung betätigenden Pumpe) einzusetzen. Mit anderen Worten kann das bedeuten, dass der Antriebsstrang so eingerichtet ist, die Kupplung ausschließlich mit einer Antriebseinheit des Antriebsstranges selbst zu betätigen. Im Gegensatz zu bekannten Anordnungen soll die Kupplung (über die Pumpe) aber unabhängig vom Fahrzustand des Kraftfahrzeuges betreibbar sein. Insbesondere soll es also möglich sein, dass die Pumpe in einem Betriebszustand des Kraftfahrzeuges betrieben wird, bei dem die Abtriebswelle nicht rotiert, also stillsteht, bei dem also das Kraftfahrzeug sich nicht bewegt.
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Die Antriebswelle ist insbesondere zwischen der ersten Antriebseinheit und der Kupplung angeordnet. Ein Drehmoment der ersten Antriebseinheit kann über Getriebe oder schaltbare Getriebe bzw. Getriebe mit variabler Übersetzung hin zur Antriebswelle übertragen werden.
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Die mindestens eine Abtriebswelle ist insbesondere zwischen der Kupplung und mindestens einem Rad des Kraftfahrzeuges angeordnet. Ein Drehmoment der ersten Antriebseinheit kann ausgehend von der Kupplung über Getriebe oder schaltbare Getriebe bzw. Getriebe mit variabler Übersetzung hin zur mindestens einen Abtriebswelle übertragen werden.
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Die Kupplung verbindet Antriebswelle und Abtriebswelle insbesondere zumindest kraftschlüssig, ggf. (auch) formschlüssig. Insbesondere ist die Kupplung eine Reibkupplung, bevorzugt eine als Lamellenkupplung ausgeführte Reibkupplung.
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Insbesondere ist die Kupplung über eine von der ersten Antriebseinheit angetriebene Pumpe betätigbar. Insbesondere dient die Pumpe zum Fördern einer hydraulischen Flüssigkeit, z. B. Öl, die zur Betätigung der Kupplung eingesetzt wird. Über die Pumpe wird insbesondere ein Systemdruck zur Betätigung der Kupplung bereitgestellt.
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Als Pumpe wird insbesondere eine (verstellbare) Flügelzellenpumpe, eine (verstellbare) Schrägachsenpumpe, eine (verstellbare) Radialkolbenpumpe oder eine (verstellbare) Schrägscheibenpumpe eingesetzt. Die Pumpe bzw. die Bauart der Pumpe kann insbesondere im Hinblick auf die für den Antriebstrang vorgesehenen Drehzahlen und Drehmomente (die also im bestimmungsgemäßen Betrieb des Antriebsstranges auftreten bzw. verwendet werden) ausgewählt werden.
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Insbesondere ist die Pumpe auch unabhängig von einer Drehzahl der ersten Antriebseinheit regelbar. Das kann z. B. über eine verstellbare Pumpe realisiert werden. Dabei kann ein gefördertes Volumen einer hydraulischen Flüssigkeit unabhängig von einer Drehzahl der Pumpe variiert werden.
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Bevorzugt ist die Kupplung über ein Ventil mit der Pumpe verbunden.
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Insbesondere ist ein von der Pumpe zum Betrieb der Kupplung erzeugter bzw. an der Kupplung eingesetzter Druck der hydraulischen Flüssigkeit unabhängig von einer Drehzahl der ersten Antriebseinheit regelbar. Insbesondere kann z. B. das Ventil zur Regelung der Betätigung der Kupplung eingesetzt werden.
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Erfindungsgemäß ist über die Antriebswelle eine Achse des Kraftfahrzeuges antreibbar, wobei die Achse eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle aufweist, wobei die erste Abtriebswelle über eine erste Kupplung und die zweite Abtriebswelle über eine zweite Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist.
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Eine Achse dient der Lagerung der Räder an dem Kraftfahrzeug. Insbesondere bildet jede Abtriebswelle jeweils eine Seitenwelle der Achse, über die jeweils ein Rad über die Kupplung mit der Antriebswelle drehmomentübertragend verbindbar ist.
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Insbesondere ist jede Kupplung unabhängig voneinander betätigbar. Insbesondere sind so die Abtriebswellen (z. B. Seitenwellen) voneinander unabhängig über jeweils eine eigene Kupplung regelbar mit der ersten Antriebseinheit (und mit der Antriebswelle) verbindbar.
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Insbesondere sind an der Achse zwei Kupplungen angeordnet, wobei jedes an der Achse anordenbare bzw. angeordnete Rad bzw. jede Abtriebswelle über eine eigene Kupplung von der ersten Antriebseinheit und von der Antriebswelle entkoppelbar ist. Bevorzugt ist jede der Kupplungen individuell ansteuerbar, so dass sich ein definiertes Schlupfverhalten einstellen lässt. Dadurch kann neben einem Querausgleich (also dem Ausgleich oder Einstellen von Drehzahldifferenzen von Rädern der gleichen Achse) ggf. auch ein Längsausgleich erfolgen (also ein Ausgleich oder Einstellen von Drehzahldifferenzen von Rädern unterschiedlicher Achsen). Auch ein gezieltes Einstellen eines Giermoments kann durch die individuelle Ansteuerung jeder der Kupplungen ermöglicht werden.
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Insbesondere werden die Kupplungen als Ersatz für ein zum Drehzahlausgleich zweier Räder einer Achse verwendetes Differential eingesetzt. Die Achse ist also insbesondere differentiallos ausgeführt.
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Bevorzugt ist die erste Kupplung über ein erstes Ventil und die zweite Kupplung über ein zweites Ventil mit der Pumpe verbunden. Insbesondere ist damit jede der Kupplungen individuell (also unabhängig von der Betätigung der anderen Kupplung) ansteuerbar.
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Insbesondere ist die erste Antriebseinheit über ein Getriebe (z. B. ein schaltbares oder ein Getriebe mit variabler Übersetzung) mit der Antriebswelle verbunden.
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Bevorzugt ist die erste Antriebseinheit eine elektrische Maschine. Die elektrische Maschine weist insbesondere einen Rotor und einen Stator auf.
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Insbesondere ist die erste Antriebseinheit die einzige Antriebseinheit zumindest der Achse, die ein zum Antrieb des Kraftfahrzeuges verwendetes Drehmoment bereitstellt.
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Weiter wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend den beschriebenen Antriebsstrang und mindestens ein von dem Antriebsstrang angetriebenes Rad.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung des Kraftfahrzeuges ist über die Antriebswelle eine erste Achse des Kraftfahrzeuges antreibbar, wobei die erste Achse die einzig angetriebene Achse des Kraftfahrzeuges ist.
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Gemäß einer zweiten Ausgestaltung weist das Kraftfahrzeug eine erste Achse und eine zweite Achse auf, wobei nur die erste Achse über die erste Antriebseinheit und nur die zweite Achse von einer zweiten Antriebseinheit antreibbar ist.
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Die Ausführungen zu dem Kraftfahrzeug gelten gleichermaßen für den Antriebsstrang und umgekehrt.
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Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, „dritte“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.
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Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch:
- 1: ein Kraftfahrzeug mit einem bekannten Antriebsstrang;
- 2: ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Ausführungsvariante eines Antriebsstrangs;
- 3: ein Kraftfahrzeug mit einer zweiten Ausführungsvariante eines Antriebsstrangs; und
- 4: ein Kraftfahrzeug mit einer dritten Ausführungsvariante eines Antriebsstrangs.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einem bekannten Antriebsstrang 1. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst zwei Achsen 13, 14. Die Räder 9 der zweiten (lenkbaren) Achse 14 werden über eine zweite Antriebseinheit 16 angetrieben. Das Drehmoment der zweiten Antriebseinheit 16 wird über ein Getriebe 15 auf die zweite Achse 14 und die Räder 9 übertragen.
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Die Räder 9 der ersten Achse 13 werden über eine erste Antriebseinheit 3 angetrieben. Das Drehmoment der ersten Antriebseinheit 3 wird über ein Getriebe 15 auf eine Antriebswelle 4 übertragen (die Antriebswelle 4 ist hier mehrteilig ausgeführt als Längswelle und Teil der ersten Achse 13, wobei Längswelle und der Teil der ersten Achse 13 über ein Winkelgetriebe verbunden sind). Ausgehend von der Antriebswelle 4 wird das Drehmoment individuell regelbar über einerseits eine erste Kupplung 5 auf eine erste Abtriebswelle 7 und ein Rad 9 und andererseits über eine zweite Kupplung 6 auf eine zweite Abtriebswelle 8 und ein Rad 9 übertragen. Die Betätigung der ersten Kupplung 5 wird über ein erstes Ventil 11 und die Betätigung der zweiten Kupplung 6 über ein zweites Ventil 12 geregelt. Die Ventile 11, 12 werden über eine Steuereinheit 17 geregelt. Die Ventile regeln den Druck bzw. Volumenstrom einer hydraulischen Flüssigkeit, die von der Pumpe 10 gefördert wird. Die Pumpe 10 wird von einem eigenen Pumpenantrieb 18 angetrieben.
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2 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einer ersten Ausführungsvariante eines Antriebsstrangs 1. Auf die Ausführungen zu 1 wird verwiesen.
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Im Unterschied zum bekannten Antriebsstrang 1 weist die Pumpe 10 hier keinen eigenen Antrieb auf, sondern wird über die erste Antriebseinheit 3 angetrieben.
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Die zweite Achse 14 ist wie für den bekannten Antriebsstrang 1 beschrieben ausgeführt.
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Die Räder 9 der ersten Achse 13 werden über eine erste Antriebseinheit 3 angetrieben. Das Drehmoment der ersten Antriebseinheit 3 wird über ein Getriebe 15 auf eine Antriebswelle 4 übertragen (die Antriebswelle 4 ist hier mehrteilig ausgeführt als Längswelle und Teil der ersten Achse 13, wobei Längswelle und der Teil der ersten Achse 13 über ein Winkelgetriebe verbunden sind). Ausgehend von der Antriebswelle 4 wird das Drehmoment individuell regelbar über einerseits eine erste Kupplung 5 auf eine erste Abtriebswelle 7 und ein Rad 9 und andererseits über eine zweite Kupplung 6 auf eine zweite Abtriebswelle 8 und ein Rad 9 übertragen. Die Betätigung der ersten Kupplung 5 wird über ein erstes Ventil 11 und die Betätigung der zweiten Kupplung 6 über ein zweites Ventil 12 geregelt. Die Ventile 11, 12 werden über eine Steuereinheit 17 geregelt. Die Ventile regeln den Druck bzw. Volumenstrom einer hydraulischen Flüssigkeit, die von der Pumpe 10 gefördert wird. Die Pumpe 10 wird von der ersten Antriebseinheit 3 angetrieben.
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Hier ist es möglich, dass die Pumpe 10 in einem Betriebszustand des Kraftfahrzeuges 2 betrieben wird, bei dem die Abtriebswellen 7, 8 nicht rotieren, also stillstehen, bei dem also das Kraftfahrzeug 2 sich nicht bewegt.
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Die Kupplungen 5, 6 sind also bei stehendem Kraftfahrzeug 2 offen. Die Pumpe 10 kann so über die erste Antriebseinheit 3 betrieben werden, so dass ein zur Betätigung der Kupplungen 5, 6 benötigter Druck bereitgestellt werden kann. Dabei rotiert die Antriebswelle 4, die Abtriebswellen 7, 8 werden nicht angetrieben, sondern stehen still. Sobald eine Betätigung der Kupplungen 5, 6 durch die Pumpe 10 gewährleistet werden kann, können die Kupplungen 5, 6 (bzw. auch nur eine der Kupplungen 5, 6) in eine zumindest teilweise oder vollständig geschlossene Stellung verfahren werden, so dass zumindest eine der (oder beide) Abtriebswellen 7, 8 angetrieben wird.
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3 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einer zweiten Ausführungsvariante eines Antriebsstrangs 1. Auf die Ausführungen zu 2 wird verwiesen.
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Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante des Antriebsstrangs 1 sind hier Pumpe 10 und Getriebe 15 miteinander vertauscht angeordnet.
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4 zeigt ein Kraftfahrzeug 2 mit einer dritten Ausführungsvariante eines Antriebsstrangs 1. Auf die Ausführungen zu 2 und 3 wird verwiesen.
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Im Unterschied zur ersten und zweiten Ausführungsvariante des Antriebsstrangs 1 ist hier die Pumpe 10 auf der ersten Achse 13 angeordnet (also zwischen dem Winkelgetriebe und den Kupplungen 5, 6.
