DE102021004615A1 - Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen - Google Patents

Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen Download PDF

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Carsten Gitt
Tobias Haerter
Peter Hahn
Andreas Kolb
Klaus Riedl
Tobias Schilder
Jonathan Zeibig
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten angetriebenen Achse (14), welche ein Hybridantriebssystem (20) mit einem Verbrennungsmotor (22), einer ersten elektrischen Maschine (30), einem Planetengetriebe (38) mit genau drei Wellen (40, 42, 44), nämlich einer Summenwelle, einer ersten Differenzwelle und einer zweiten Differenzwelle, und einem ersten Achsgetriebe (60) aufweist, und mit einer zweiten angetriebenen Achse, welche eine zweite elektrische Maschine aufweist, wobei die erste elektrische Maschine (30) drehmomentübertragend mit der ersten Differenzwelle des Planetengetriebes (38) gekoppelt oder koppelbar ist. Der Verbrennungsmotor (22) ist drehfest mit der Summenwelle des Planetengetriebes (38) gekoppelt oder koppelbar ist. Die zweite Differenzwelle des Planetengetriebes (38) derart mit dem Achsgetriebe (60) gekoppelt ist, dass Drehmomente über die zweite Differenzwelle aus dem Planetengetriebe (38) ausleitbar und in das Achsgetriebe (60) einleitbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Der DE 10 2017 009 704 A1 ist ein Hybridantriebssystem als bekannt zu entnehmen, mit einem Verbrennungsmotor, welche eine Kurbelwelle aufweist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand die auch als Antriebssystem oder Fahrzeugantriebssystem bezeichnete Antriebseinrichtung aufweist und mittels der Antriebseinrichtung antreibbar ist. Die Antriebseinrichtung weist eine erste angetriebene Achse und eine zweite angetriebene Achse auf. Unter dem Merkmal, dass die jeweilige Achse angetrieben, das heißt antreibbar ist, ist insbesondere zu verstehen, dass die jeweilige Achse wenigstens oder genau zwei einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder aufweist, die in vollständig hergestelltem Zustand des die Antriebseinrichtung und somit die Achsen aufweisenden Kraftfahrzeugs beispielsweise in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet und dabei insbesondere auf in Fahrzeugquerrichtung gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet sind. Dabei sind die jeweiligen Fahrzeugräder der jeweiligen Achse antreibbar, wodurch das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Die Fahrzeugräder sind Bodenkontaktelemente, über welche das Kraftfahrzeug in Fahrzeughochrichtung nach unten an einem Boden abstützbar oder abgestützt ist. Werden beispielsweise die Achsen, das heißt die Fahrzeugräder der Achsen, und somit das Kraftfahrzeug mittels der Antriebseinrichtung angetrieben, während das Kraftfahrzeug über seine Bodenkontaktelemente (Fahrzeugräder) in Fahrzeughochrichtung nach unten an dem Boden abgestützt ist, so wird das Kraftfahrzeug entlang des Bodens gefahren, und die Fahrzeugräder rollen, insbesondere direkt, an dem Boden ab.
  • Die erste angetriebene Achse weist ein Hybridantriebssystem auf, welches einen auch als Verbrennungskraftmaschine bezeichneten und vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildeten Verbrennungsmotor und eine erste elektrische Maschine aufweist. Dabei sind beispielsweise die Fahrzeugräder der ersten Achse mittels des Verbrennungsmotors und mittels der ersten elektrischen Maschine antreibbar. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Hybridantriebssystem bezogen auf die Fahrzeugräder der Achsen ausschließlich den Fahrzeugrädern der ersten Achse zugeordnet ist, sodass mittels des Hybridantriebssystems, das heißt mittels des Verbrennungsmotors und mittels der ersten elektrischen Maschine bezogen auf die Fahrzeugräder der Achsen ausschließlich die Fahrzeugräder der ersten Achse antreibbar sind, insbesondere bezogen auf einen Zustand, in welchem die, insbesondere alle, Fahrzeugräder der ersten Achse und der zweiten Achse keinen Bodenkontakt haben, mithin in der Luft schweben. Mit anderen Worten kann beispielsweise ein von dem Hybridantriebssystem bereitgestelltes Antriebsdrehmoment bezogen auf die Fahrzeugräder der ersten Achse und der zweiten Achse ausschließlich auf die Fahrzeugräder der ersten Achse übertragen werden. Die erste angetriebene Achse umfasst außerdem ein Planetengetriebe mit genau drei Wellen, nämlich einer Summenwelle, einer ersten Differenzwelle und einer zweiten Differenzwelle. Dies bedeutet, dass eine erst der Wellen des Planetengetriebes die Summenwelle, eine zweite der Wellen des Planetengetriebes die erste Differenzwelle und die dritte Welle des Planetengetriebes die zweite Differenzwelle ist.
  • Die zweite angetriebene Achse weist eine zweite elektrische Maschine auf. Vorzugsweise ist die zweite elektrische Maschine bezogen auf die beziehungsweise alle Fahrzeugräder der ersten Achse und der zweiten Achse ausschließlich den Fahrzeugrädern der zweiten Achse zugeordnet. Wie bereits im Hinblick auf das Hybridantriebssystem und die erste Achse erläutert, ist hierunter insbesondere zu verstehen, dass bezogen auf die Fahrzeugräder der ersten Achse und die Fahrzeugräder der zweiten Achse mittels der zweiten elektrischen Maschine ausschließlich die Fahrzeugräder der zweiten Achse antreibbar sind, insbesondere bezogen auf den zuvor genannten Zustand. Des Weiteren ist es vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit der ersten Differenzwelle des Planetengetriebes gekoppelt oder koppelbar ist. Die jeweilige elektrische Maschine weist beispielsweise einen jeweiligen Stator und einen jeweiligen Rotor auf, welcher mittels des jeweiligen Stators antreibbar und dadurch um eine jeweilige Maschinendrehachse relativ zu dem jeweiligen Stator drehbar ist. Dabei ist es beispielsweise unter dem Merkmal, dass die erste elektrische Maschine drehfest mit der ersten Differenzwelle des Planetengetriebes gekoppelt oder koppelbar ist, zu verstehen, dass der Rotor der ersten elektrischen Maschine drehfest mit der ersten Differenzwelle des Planetengetriebes gekoppelt oder koppelbar, das heißt verbunden oder verbindbar, ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die drehfest miteinander verbundenen Bauelemente koaxial zueinander angeordnet sind und sich insbesondere dann, wenn die Bauelemente angetrieben werden, gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig um eine den Bauelementen gemeinsame Bauelementdrehachse mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere relativ zu einem Gehäuse der Antriebseinrichtung, drehen. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind, ist zu verstehen, dass die Bauelemente derart miteinander gekoppelt oder verbunden sind, dass Drehmomente zwischen den Bauteilen übertragen werden können, wobei dann, wenn die Bauelemente drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt sind, die Bauelemente auch drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind.
  • Unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente permanent drehmomentübertragend miteinander verbunden oder gekoppelt sind, ist zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindenden oder koppelnden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer und somit permanent drehmomentübertragend, das heißt derart miteinander verbunden oder gekoppelt, dass ein Drehmoment zwischen den Bauteilen übertragen werden kann. Somit ist beispielsweise eines der Bauelemente von dem jeweils anderen Bauelement antreibbar beziehungsweise umgekehrt. Insbesondere ist unter dem Merkmal, dass die Bauelemente permanent drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt sind, zu verstehen, dass nicht etwa ein Schaltelement vorgesehen ist, welches zwischen einem die Bauelemente drehfest miteinander verbindenden oder koppelnden Koppelzustand und einem Entkoppelzustand umschaltbar ist, in welchem die Bauelemente voneinander entkoppelt und relativ zueinander drehbar sind, sodass keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können, sondern die Bauelemente sind stets beziehungsweise immer, mithin permanent, drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. Ferner ist beispielsweise unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehfest miteinander verbindbar oder koppelbar sind, zu verstehen, dass den Bauelementen ein Umschaltelement zugeordnet ist, welches zwischen wenigstens einem Koppelzustand und wenigstens einem Entkoppelzustand umschaltbar ist. In dem Koppelzustand sind die Bauelemente mittels des Umschaltelements drehfest miteinander verbunden oder gekoppelt. In dem Entkoppelzustand sind die Bauelemente voneinander entkoppelt, sodass in dem Entkoppelzustand die Bauelemente relativ zueinander um die Bauelementdrehachse drehbar sind.
  • Entsprechendes gilt für das Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindbar oder koppelbar sind. Somit ist beispielsweise unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander verbindbar oder koppelbar sind, zu verstehen, dass den Bauelementen ein Schaltelement zugeordnet ist, welches zwischen wenigstens einem Verbindungszustand und wenigstens einem Freigabezustand umschaltbar ist. In dem Verbindungszustand sind die Bauelemente mittels des Schaltelements drehmomentübertragend miteinander gekoppelt oder verbunden, sodass Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können. In dem Freigabezustand sind die Bauelemente voneinander entkoppelt, sodass in dem Freigabezustand keine Drehmomente zwischen den Bauelementen übertragen werden können. Bezogen auf die erste elektrische Maschine, insbesondere auf den Rotor der ersten elektrischen Maschine, und die erste Differenzwelle ist es somit bei der Antriebseinrichtung vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine, insbesondere der Rotor, mit der ersten Differenzwelle, insbesondere permanent, drehfest gekoppelt ist, oder die erste elektrische Maschine, insbesondere der Rotor der ersten elektrischen Maschine, ist drehfest mit der ersten Differenzwelle koppelbar. Diesbezüglich ist somit die erste elektrische Maschine, insbesondere der Rotor der ersten elektrischen Maschine, ein erstes der zuvor genannten Bauelemente, und die erste Differenzwelle ist das zweite Bauelement.
  • Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb der Antriebseinrichtung und somit des Kraftfahrzeugs realisieren zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor drehfest mit der Summenwelle des Planetengetriebes gekoppelt oder koppelbar, das heißt verbunden oder verbindbar ist. Hierunter ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Der Verbrennungsmotor weist eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, welche insbesondere durch in dem Verbrennungsmotor ablaufende Verbrennungsvorgänge antreibbar ist. Dabei ist die Abtriebswelle, insbesondere die Kurbelwelle, des Verbrennungsmotors drehfest mit der Summenwelle des Planetengetriebes gekoppelt oder koppelbar. Über die Abtriebswelle kann der Verbrennungsmotor wenigstens ein erstes Drehmoment bereitstellen, welches auch als erstes Antriebsmoment bezeichnet wird. Mittels des ersten Drehmoments sind mittels des Verbrennungsmotors die Fahrzeugräder der ersten Achse antreibbar. Dadurch, dass der Verbrennungsmotor beziehungsweise die Abtriebswelle drehfest mit der Summenwelle des Planetengetriebes gekoppelt oder koppelbar ist, kann das erste Drehmoment von der Abtriebswelle auf die Summenwelle übertragen werden. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass bezogen auf einen Drehmomentenfluss, über welchen das erste Drehmoment von der Abtriebswelle auf die Summenwelle übertragbar ist, die anderen Wellen des Planetengetriebes außerhalb des Drehmomentenflusses oder jedenfalls nicht zwischen der Abtriebswelle und der Summenwelle angeordnet sind. Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Differenzwelle des Planetengetriebes derart mit dem Achsgetriebe gekoppelt ist, dass Drehmomente über die zweite Differenzwelle aus dem Planetengetriebe ausleitbar und in das Achsgetriebe einleitbar sind. Beispielsweise bezogen auf einen zweiten Drehmomentenfluss, über welchen die Drehmomente über die zweite Differenzwelle aus dem Planetengetriebe ausleitbar und in das Achsgetriebe einleitbar, das heißt auf das Achsgetriebe übertragbar, sind, sind beispielsweise die anderen, übrigen Wellen des Planetengetriebes außerhalb des zweiten Drehmomentenflusses oder jedenfalls nicht zwischen der zweiten Differenzwelle und dem Achsgetriebe angeordnet. Das Achsgetriebe ist vorzugsweise ein Differentialgetriebe, über welches die Fahrzeugräder der ersten Achse von dem Hybridantriebssystem, das heißt von dem Verbrennungsmotor und der ersten elektrischen Maschine, antreibbar sind. Wie aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt ist, ist das Achsgetriebe dazu ausgebildet, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Raddrehzahlen der Fahrzeugräder der ersten Achse zuzulassen, insbesondere derart, dass sich das kurvenäußere Fahrzeugrad der ersten Achse schneller, das heißt mit einer höheren Raddrehzahl, dreht als das kurveninnere Fahrzeugrad der ersten Achse. Die Erfindung ermöglicht ein elektrodynamisches Anfahren des insbesondere zunächst stillstehenden Kraftfahrzeugs, wodurch ein besonders vorteilhafter Betrieb darstellbar ist.
  • Um einen besonders vorteilhaften Betrieb realisieren zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung eine auch als Koppelelement oder Verblockungskoppelelement bezeichnete Verblockungskupplung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die beiden Differenzwellen drehfest miteinander zu verbinden. Dies bedeutet, dass die Verblockungskupplung zwischen wenigstens einem ersten Koppelzustand und wenigstens einem ersten Entkoppelzustand umschaltbar ist. Beispielsweise weist die Verblockungskupplung wenigstens ein Verblockungselement auf, welches, insbesondere relativ zu dem Gehäuse und/oder translatorisch und/oder rotatorisch, zwischen wenigstens einer den ersten Koppelzustand bewirkenden, ersten Koppelstellung und wenigstens einer den ersten Entkoppelzustand bewirkenden, ersten Entkoppelstellung bewegbar ist. In dem ersten Koppelzustand sind die Differenzwellen des Planetengetriebes mittels der Verblockungskupplung drehfest miteinander verbunden. In dem ersten Entkoppelzustand jedoch lässt die Verblockungskupplung eine insbesondere um eine Wellendrehachse erfolgende Relativdrehung zwischen den Differenzwellen zu.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Antriebseinrichtung eine insbesondere zusätzlich zu den Wellen des Planetengetriebes vorgesehene Vorgelegewelle aufweist, welche parallel und achsversetzt zu einer Drehachse der Summenwelle des Planetengetriebes und somit parallel und achsversetzt zu der Summenwelle des Planetengetriebes angeordnet ist. Die Drehachse der Summenwelle des Planetengetriebes wird auch als Summenwellendrehachse bezeichnet und kann beispielsweise mit der zuvor genannten Wellendrehachse zusammenfallen. Insbesondere in einem Zustand, in welchem die Wellen des Planetengetriebes nicht drehfest miteinander verbunden sind, können sich die Wellen insbesondere dann, wenn das Planetengetriebe angetrieben wird, das heißt wenn Drehmomente in das Planetengetriebe eingeleitet werden, um die den Wellen gemeinsame Wellendrehachse beziehungsweise Summenwellendrehachse relativ zueinander drehen.
  • Des Weiteren ist es vorgesehen, dass die Vorgelegewelle parallel und achsversetzt zu einer auch als Achsgetriebedrehachse bezeichneten Drehachse des Achsgetriebes angeordnet ist. Hierunter kann insbesondere Folgendes verstanden werden: Durch Einleiten der zuvor genannten Drehmomente in das Achsgetriebe ist beziehungsweise wird das Achsgetriebe antreibbar beziehungsweise angetrieben und hierdurch um die Achsgetriebedrehachse, insbesondere relativ zu dem zuvor genannten Gehäuse, gedreht. Das Achsgetriebe kann die Drehmomente, die in das Achsgetriebe eingeleitet wurden beziehungsweise werden, aufteilen, insbesondere auf die Fahrzeugräder der ersten Achse, wodurch die Fahrzeugräder der ersten Achse über das Achsgetriebe antreibbar sind beziehungsweise angetrieben werden.
  • Des Weiteren ist es vorgesehen, dass die zweite Differenzwelle und die Vorgelegewelle mittels wenigstens oder genau einer Stirnradstufe drehmomentübertragend miteinander gekoppelt, das heißt verbunden sind. Dadurch können eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit und somit ein besonders vorteilhafter Betrieb des Kraftfahrzeugs dargestellt werden.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass entlang der Drehachse der Summenwelle betrachtet, das heißt in axialer Richtung der Summenwelle betrachtet, das Planetengetriebe nach dem Verbrennungsmotor, die Verblockungskupplung nach dem Planetengetriebe und die Stirnradstufe nach der Verblockungskupplung angeordnet ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor, das Planetengetriebe, die Verblockungskupplung und die Stirnradstufe entlang der Summenwellendrehachse betrachtet in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgen, das heißt nacheinander angeordnet sind: Der Verbrennungsmotor - das Planetengetriebe - die Verblockungskupplung - die Stirnradstufe. Hierdurch kann auf besonders bauraumgünstige Weise ein besonders vorteilhafter Betrieb dargestellt werden.
  • Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine insbesondere zusätzlich zu der Stirnradstufe vorgesehene Endübersetzungs-Stirnradstufe vorgesehen, welche auch als Final-Drive-Stirnradstufe bezeichnet wird. Die Endübersetzungs-Stirnradstufe ist entlang der Summenwellendrehachse betrachtet zwischen dem Planetengetriebe und der Verblockungskupplung angeordnet, wodurch auf besonders bauraumgünstige Weise ein besonders vorteilhafter Betrieb realisiert werden kann.
  • Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn eine insbesondere zusätzlich zu der Stirnradstufe vorgesehene Eingangsstirnradstufe vorgesehen ist, mittels welcher die erste elektrische Maschine, das heißt der Rotor der ersten elektrischen Maschine, drehmomentübertragend mit der ersten Differenzwelle gekoppelt ist. Hierdurch kann auf bauraum- und gewichtsgünstige Weise eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit dargestellt werden. Um dabei den Bauraumbedarf besonders gering halten und somit eine besonders vorteilhafte Fahrbarkeit auf besonders bauraumgünstige Weise schaffen zu können, ist es ferner vorzugsweise vorgesehen, dass entlang der Summenwellendrehachse betrachtet die Eingangsstirnradstufe nach dem Verbrennungsmotor, die Verblockungskupplung nach der Eingangsstirnradstufe, das Planetengetriebe nach der Verblockungskupplung und die Stirnradstufe nach dem Planetengetriebe angeordnet ist. Mit anderen Worten hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn entlang der Summenwellendrehachse und somit in axialer Richtung der Summenwelle betrachtet der Verbrennungsmotor, die Eingangsstirnradstufe, die Verblockungskupplung, das Planetengetriebe und die Stirnradstufe in folgender Reihenfolge aufeinanderfolgen, das heißt nacheinander angeordnet sind: Der Verbrennungsmotor - die Eingangsstirnradstufe - die Verblockungskupplung - das Planetengetriebe - die Stirnradstufe.
  • Da das Planetengetriebe genau drei Wellen in Form der ersten Differenzwelle, der zweiten Differenzwelle und der Summenwelle aufweist, ist das Planetengetriebe ein dreiwelliges Planetengetriebe, welches unterschiedliche Bauvarianten oder Ausführungsformen haben kann. Bei einer ersten der Bauvarianten des Planetengetriebes ist das Planetengetriebe als einfaches Planetengetriebe ausgebildet. Mit anderen Worten weist das Planetengetriebe einen auch als Planetenradsatz bezeichneten Planetensatz auf, welcher als einfacher Planetensatz ausgebildet ist. Der Planetensatz weist wenigstens ein oder mehrere Planetenräder auf. Des Weiteren weist das Planetengetriebe, insbesondere genau, ein Sonnenrad, insbesondere genau, einen auch als Steg bezeichneten Planetenträger und, insbesondere genau, ein Hohlrad auf. Das wenigstens eine Planetenrad beziehungsweise die Planetenräder des Planetensatzes ist beziehungsweise sind drehbar an dem Planetenträger gelagert. Dadurch, dass der Planetensatz als einfacher Planetensatz ausgebildet ist, kämmt das jeweilige Planetenrad, insbesondere gleichzeitig, mit dem auch als Sonne bezeichneten Sonnenrad und dem Hohlrad, nicht jedoch mit einem anderen Planetenrad. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass das Sonnenrad, insbesondere permanent, drehfest mit einer ersten der Wellen, der Planetenträger, insbesondere permanent, drehfest mit meiner zweiten der Wellen und das Hohlrad, insbesondere permanent, drehfest mit der dritten Welle des Planetengetriebes verbunden oder gekoppelt ist. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Verbrennungsmotor, insbesondere die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors, mit dem Planetenträger, das heißt mit der, insbesondere permanent, drehfest mit dem Planetenträger verbundenen Welle direkt oder indirekt verbunden ist, sodass dabei beispielsweise die auch als Stegwelle bezeichnete, insbesondere permanent, drehfest mit dem Planetenträger verbundene Welle die Summenwelle ist. Denkbar ist, dass die erste elektrische Maschine, insbesondere der Rotor der ersten elektrischen Maschine, mit dem Hohlrad und ein Abtrieb des Planetengetriebes mit dem Sonnenrad, insbesondere drehfest, verbunden ist. Somit ist beispielsweise das Hohlrad beziehungsweise die drehfest mit dem Hohlrad verbundene Welle, eine der Differenzwellen, und der Abtrieb oder die Sonne oder die drehfest mit der Sonne verbundene Welle die andere Differenzwelle. Unter dem Abtrieb ist zu verstehen, dass über den Abtrieb die zuvor genannten Drehmomente aus dem Planetengetriebe ausgeleitet und, insbesondere über die Stirnradstufe, auf das Achsgetriebe übertragen, mithin in das Achsgetriebe eingeleitet werden.
  • Ferner ist es denkbar, dass die zweite elektrische Maschine, insbesondere der Rotor der zweiten elektrischen Maschine, mit dem Sonnenrad beziehungsweise mit der mit dem Sonnenrad verbundenen Welle und der Abtrieb mit dem Hohlrad verbunden ist. Mit anderen Worten ist es denkbar, dass das Hohlrad beziehungsweise die mit dem Hohlrad verbundene Welle der Abtrieb ist, über welchen die Drehmomente aus dem Planetengetriebe ausgeleitet, mithin von dem Planetengetriebe bereitgestellt und auf das Achsgetriebe übertragen werden.
  • Bei einer zweiten der Bauvarianten des Planetengetriebes ist es denkbar, dass der Planetensatz des Planetengetriebes als Doppelplanetensatz beziehungsweise als Doppelplanet ausgebildet ist. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das wenigstens eine Planetenrad beziehungsweise die oder alle Planetenräder des Planetenradsatzes als Doppelplaneten, das heißt als Doppelplanetenräder ausgebildet sind. Diesbezüglich gibt es beispielsweise eine geradzahlige Anzahl von Planetenrädern, wobei die geradzahlige Anzahl beispielsweise mit n bezeichnet wird und größer als 1 ist. Eine erste Hälfte aller Planetenräder und somit der Gesamtheit der Planetenräder kämmt mit dem Sonnenrad sowie jeweils mit einem Planetenrad der zweiten Hälfte der Gesamtheit der Planetenräder, wobei die zweite Hälfte der Gesamtheit der Planetenräder mit dem Hohlrad und jeweils einem Planetenrad der ersten Hälfte der Gesamtheit der Planetenräder kämmt. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass ein Kämmen der ersten Hälfte mit dem Hohlrad unterbleibt, und ein Kämmen der zweiten Hälfte mit dem Sonnenrad unterbleibt. Hierbei ist es insbesondere denkbar, dass der Verbrennungsmotor, insbesondere die Abtriebswelle, mit dem Hohlrad beziehungsweise mit der mit dem Hohlrad verbundenen Welle direkt oder indirekt verbunden ist, sodass das Hohlrad beziehungsweise die mit dem Hohlrad verbundene Welle die Summenwelle ist. Beispielsweise ist die erste elektrische Maschine, insbesondere der Rotor der ersten elektrischen Maschine, mit der Stegwelle verbunden, welche hier eine der Differenzwellen ist, und beispielsweise ist der Abtrieb mit dem Sonnenrad beziehungsweise mit der mit dem Sonnenrad verbundenen Welle verbunden oder der Abtrieb ist die mit dem Sonnenrad verbundene Welle, sodass der Abtrieb, das Sonnenrad oder die mit dem Sonnenrad verbundene Welle die andere Differenzwelle ist. Des Weiteren ist es denkbar, dass die zweite elektrische Maschine, insbesondere der Rotor der zweiten elektrischen Maschine, mit dem Sonnenrad beziehungsweise mit der mit dem Sonnenrad verbundenen Welle und der Abtrieb mit der Stegwelle beziehungsweise mit dem Planetenträger verbunden ist, sodass beispielsweise die Stegwelle der Abtrieb sein kann.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
    • 1 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug;
    • 2 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Antriebseinrichtung;
    • 3 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Antriebseinrichtung;
    • 4 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Antriebseinrichtung; und
    • 5 eine Schalttabelle zum Veranschaulichen von Betriebsmodi, in welchen die Antriebseinrichtung betreibbar ist.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Antriebseinrichtung 10 für ein vorliegend als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildetes Kraftfahrzeug. Die auch als Antriebssystem bezeichnete Antriebseinrichtung 10, insbesondere das Kraftfahrzeug insgesamt, weist wenigstens oder genau zwei auch als Fahrzeugachsen bezeichnete Achsen auf, welche in Fahrzeuglängsrichtung, die in 1 durch einen Doppelpfeil 12 veranschaulicht ist, aufeinanderfolgend und somit hintereinander angeordnet sind. Eine erste der Achsen ist in 1 erkennbar und mit 14 bezeichnet. Die zweite Achse ist in den Fig. nicht dargestellt. Die jeweilige Achse ist eine angetriebene Achse, was im Folgenden noch genauer erläutert wird. Die jeweilige Achse weist wenigstens oder genau zwei auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder auf, wobei die genau zwei Fahrzeugräder der ersten Fahrzeugachse 14 in 1 mit 16 bezeichnet ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen zu den Fahrzeugrädern 16 der ersten angetriebenen Fahrzeugachse 14 können ohne Weiteres auch auf die Fahrzeugräder der zweiten angetriebenen Achse übertragen werden und umgekehrt. Wie am Beispiel der Fahrzeugräder 16 erkennbar ist, sind die Fahrzeugräder 16 in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandet und dabei auf in Fahrzeugquerrichtung einander gegenüberliegenden Seiten des Kraftfahrzeugs angeordnet, wobei die Fahrzeugquerrichtung durch einen Doppelpfeil 18 veranschaulicht ist und senkrecht zur Fahrzeuglängsrichtung verläuft. Die erste angetriebene Fahrzeugachse 14 weist ein Hybridantriebssystem 20 auf, welches einen auch als Verbrennungskraftmaschine bezeichneten Verbrennungsmotor 22 aufweist. Der einfach auch als Motor bezeichnete Verbrennungsmotor 22 weist ein Motorgehäuse 24 mit Zylindern 26 auf, in welchen während eines befeuerten Betriebs des Verbrennungsmotors 22 Verbrennungsvorgänge ablaufen. In dem jeweiligen Zylinder 26 ist ein jeweiliger Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Der jeweilige Kolben ist über ein jeweiliges Pleuel gelenkig mit einer vorliegend als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle 28 des Verbrennungsmotors 22 gekoppelt. Durch die in den Zylindern 26 ablaufenden Verbrennungsvorgänge werden die Kolben angetrieben, wodurch über die Pleuel die Abtriebswelle 28 angetrieben und somit um eine Abtriebswellendrehachse relativ zu dem Motorgehäuse 24 gedreht wird. Über die Abtriebswelle 28 kann der Verbrennungsmotor 22 erste Drehmomente, die auch als erste Antriebsmomente bezeichnet werden, bereitstellen.
  • Das Hybridantriebssystem 20 umfasst außerdem eine erste elektrische Maschine 30, die einen ersten Stator 32 und einen ersten Rotor 34 aufweist. Der erste Rotor 34 ist mittels des ersten Stators 32 antreibbar und dadurch um eine Maschinendrehachse 36 relativ zu dem Stator 32 drehbar. Über ihren Rotor 34 kann die elektrische Maschine 30 zweite Drehmomente, die auch als zweite Antriebsmomente bezeichnet werden, bereitstellen. Die Fahrzeugräder 16 der angetriebenen Fahrzeugachse 14 können mittels des Verbrennungsmotors 22 und mittels der elektrischen Maschine 30, das heißt mittels des jeweiligen, ersten Antriebsmoments und mittels des jeweiligen, zweiten Antriebsmoments angetrieben werden.
  • Das Hybridantriebssystem 20 umfasst außerdem ein Planetengetriebe 38 mit genau drei Wellen 40, 42 und 44. Eine erste der Wellen 40, 42 und 44 ist eine Summenwelle des Planetengetriebes 38, eine zweite der Wellen 40, 42 und 44 ist eine erste Differenzwelle des Planetengetriebes 38, und die dritte der Wellen 40, 42 und 44 ist eine zweite Differenzwelle des Planetengetriebes 38. Die Wellen 40, 42 und 44 sind um eine den Wellen 40, 42 und 44 gemeinsame Drehachse 46 um ein in 1 besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 48 der Antriebseinrichtung 10 drehbar, wobei beispielsweise zumindest das Planetengetriebe 38 zumindest teilweise in dem Gehäuse 48 angeordnet ist. Es ist erkennbar, dass die Wellen 40, 42 und 44 koaxial zueinander angeordnet sind.
  • Das Planetengetriebe 38 weist, insbesondere genau, ein auch als Sonne bezeichnetes Sonnenrad 50 auf. Des Weiteren weist das Planetengetriebe 38, insbesondere genau, ein Hohlrad 52 auf. Des Weiteren weist das Planetengetriebe 38, insbesondere genau, einen auch als Steg bezeichneten Planetenträger 54 auf. Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist das Sonnenrad 50, insbesondere permanent, drehfest mit der Welle 40 gekoppelt oder verbunden. Außerdem ist das Hohlrad 52, insbesondere permanent, drehfest mit der Welle 42 verbunden oder gekoppelt, und der Planetenträger 54 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der Welle 44 verbunden. Das Sonnenrad 50, das Hohlrad 52 und der Planetenträger 54 (Steg) sind Getriebeelemente des Planetengetriebes 38, wobei die Getriebeelemente koaxial zueinander angeordnet und dabei um die Drehachse 46 relativ zu dem Gehäuse 48 sowie gegebenenfalls relativ zueinander drehbar sind. Das Planetengetriebe 38 weist außerdem einen Planetensatz 56 mit mehreren Planetenrädern 58 auf, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Bei der ersten Ausführungsform ist der Planetensatz 56 als einfacher Planetensatz ausgebildet, sodass das jeweilige Planetenrad 58 jeweils direkt und gleichzeitig sowohl mit dem Sonnenrad 50 als auch mit dem Hohlrad 52 kämmt, ohne dabei mit einem anderen Planetenrad zu kämmen.
  • Die erste angetriebene Fahrzeugachse 14 umfasst außerdem ein Achsgetriebe 60, welches auch als Differential oder Differentialgetriebe bezeichnet wird oder als Differential oder Differentialgetriebe ausgebildet ist. Die Fahrzeugräder 16 sind von dem Achsgetriebe 60 antreibbar, insbesondere derart, dass die Fahrzeugräder 16 über das Achsgetriebe 60 von dem Hybridantriebssystem 20 antreibbar sind. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass das Achsgetriebe 60 mittels des jeweiligen, zuvor genannten Antriebsmoments oder mittels eines jeweiligen, aus dem jeweiligen Antriebsmoment resultierenden Drehmoments antreibbar und dadurch um eine auch als Achsgetriebedrehachse 61 bezeichnete Drehachse relativ zu dem Gehäuse 48 drehbar ist. Durch Antreiben des Achsgetriebes 60, welches mittels des Hybridantriebssystems 20 antreibbar ist, können die Fahrzeugräder 16 angetrieben werden. Insbesondere ist das jeweilige Fahrzeugrad 16 über eine jeweilige Seitenwelle 62 von dem Achsgetriebe 60 antreibbar.
  • Die in den Fig. nicht gezeigte, zweite angetriebene Achse weist eine zweite elektrische Maschine auf, mittels welcher die Fahrzeugräder der zweiten angetriebenen Achse antreibbar sind. Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10 ist die erste elektrische Maschine 30, insbesondere ihr Rotor 34, drehmomentübertragend mit dem Hohlrad 52 und somit mit der, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad 52 verbundenen Welle 42 gekoppelt. Somit ist bei der ersten Ausführungsform das Hohlrad 52 beziehungsweise die Welle 42 die erste Differenzwelle des Planetengetriebes 38. Besonders vorteilhaft ist der Rotor 34 permanent drehmomentübertragend mit dem Hohlrad 52 gekoppelt.
  • Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb der Antriebseinrichtung 10 realisieren zu können, ist es bei der ersten Ausführungsform vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor 22, insbesondere die Abtriebswelle 28, drehfest mit der Summenwelle des Planetengetriebes 38 gekoppelt oder koppelbar ist. Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist der Verbrennungsmotor 22, insbesondere die Abtriebswelle 28, mit der Summenwelle des Planetengetriebes 38 koppelbar. Dabei ist die Summenwelle des Planetengetriebes 38 bei der ersten Ausführungsform die, insbesondere permanent, drehfest mit dem Planetenträger 54 gekoppelte oder verbundene Welle 44, sodass der Verbrennungsmotor 22, insbesondere die Abtriebswelle 28, drehfest mit der Welle 44 und somit mit dem Steg koppelbar ist. Hierzu ist ein Koppelelement K0 vorgesehen, welches auch als erste Kupplung bezeichnet wird. Bei der ersten Ausführungsform ist beispielsweise das Koppelelement K0 als ein reib- beziehungsweise kraftschlüssiges Schaltelement ausgebildet, wobei das Koppelelement K0 beispielsweise als eine Reibkupplung, insbesondere als eine Lamellenkupplung, ausgebildet sein kann. Mittels des Koppelelements K0 ist der Verbrennungsmotor 22, insbesondere die Abtriebswelle 28, drehfest mit der Welle 44 und somit mit dem Steg verbindbar. Dabei ist das Koppelelement K0 zwischen wenigstens einem ersten Koppelzustand und wenigstens einem ersten Entkoppelzustand umschaltbar. In dem ersten Koppelzustand ist mittels des Koppelelements K0 die Abtriebswelle 28 drehfest mit der Welle 44 (Summenwelle) verbunden, und beispielsweise in dem ersten Entkoppelzustand ist die Abtriebswelle 28 von der Welle 44 entkoppelt. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass in dem ersten Koppelzustand über das Koppelelement K0 höchstens ein drittes Drehmoment zwischen der Abtriebswelle 28 und der Welle 44 übertragen werden kann, insbesondere derart, dass in dem ersten Koppelzustand die Abtriebswelle 28 mit der Welle 44 mittels des Koppelelements K0 drehfest verbunden ist. In dem Entkoppelzustand ist über das Koppelelement K0 höchstens ein gegenüber dem dritten Drehmoment geringeres, viertes Drehmoment zwischen der Abtriebswelle 28 und der Welle 44 übertragbar, wobei vorzugsweise das vierte Drehmoment 0 ist. Insbesondere lässt in dem ersten Entkoppelzustand das Koppelelement K0 um die Drehachse 46 erfolgende Relativdrehungen zwischen der Abtriebswelle 28 und der Welle 44 zu. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist in dem ersten Koppelzustand die Abtriebswelle 28 mittels des Koppelelements K0 stärker mit der Welle 44 gekoppelt als in dem ersten Entkoppelzustand.
  • Da bei der ersten Ausführungsform die Welle 44 die Summenwelle und die Welle 42 die erste Differenzwelle des Planetengetriebes 38 ist, ist die Welle 40 die zweite Differenzwelle des Planetengetriebes 38. Dabei ist die zweite Differenzwelle (Welle 40) des Planetengetriebes 38 derart mit dem Achsgetriebe, insbesondere drehmomentübertragend und ganz insbesondere permanent drehmomentübertragend, gekoppelt, dass auch als Abtriebsdrehmomente bezeichnete Drehmomente über die zweite Differenzwelle aus dem Planetengetriebe 38 ausleitbar und in das Achsgetriebe 60 einleitbar sind, wodurch das Achsgetriebe 60 antreibbar und somit um die Achsgetriebedrehachse 61 relativ zu dem Gehäuse 48 antreibbar ist. Insbesondere ist das Achsgetriebe 60 mittels der Abtriebsdrehmomente antreibbar, oder das Achsgetriebe 60 ist mittels aus den Abtriebsdrehmomenten resultierenden, fünften Drehmomenten antreibbar. Die Antriebseinrichtung 10 umfasst ein zweites Koppelelement K1, welches auch als Verblockungskupplung oder Verblockungselement bezeichnet wird. Das Koppelelement K1 ist dazu ausgebildet, die beiden Differenzwellen des Planetengetriebes 38, mithin die Wellen 40 und 42, drehfest miteinander zu verbinden. Ferner ist aus 1 erkennbar, dass die Achsgetriebedrehachse 61 parallel zur Drehachse 46 verläuft und von der Drehachse 46 beabstandet ist. Außerdem ist die Abtriebswelle 28 koaxial zur Drehachse 46 angeordnet. Dies bedeutet insbesondere, dass die Abtriebswelle 28 um eine Abtriebswellendrehachse relativ zu dem auch als Motorblock bezeichneten Motorgehäuse 24 drehbar ist, wobei die Abtriebswellendrehachse mit der Drehachse 46 zusammenfällt. Außerdem ist vorgesehen, dass die Maschinendrehachse 36 parallel zur Drehachse 46 und parallel zur Achsgetriebedrehachse 61 verläuft und dabei von der Drehachse 46 und von der Achsgetriebedrehachse 61 beabstandet ist.
  • Des Weiteren weist die Antriebseinrichtung 10 eine insbesondere zusätzlich zu den Wellen 40, 42 und 44 und zusätzlich zu den Seitenwellen 62 vorgesehene Vorgelegewelle 64 auf, welche um eine Vorgelegewellendrehachse 66, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 48, drehbar ist. Die Vorgelegewelle 64 verläuft dabei parallel zur Achsgetriebedrehachse 61, parallel zur Drehachse 46 und parallel zur Maschinendrehachse 36 und ist von diesen beabstandet. Mit anderen Worten ist die Vorgelegewelle 64, insbesondere um ihre Vorgelegewellendrehachse 66, parallel und achsversetzt zu der Drehachse 46 der Summenwelle des Planetengetriebes 38 und parallel und achsversetzt zu der Achsgetriebedrehachse 61 des Achsgetriebes 60 angeordnet. Dabei ist die zweite Differenzwelle (Welle 40) mittels wenigstens oder vorliegend und besonders vortilhaft genau einer Stirnradstufe 68 drehmomentübertragend mit der Vorgelegewelle 64 verbunden oder gekoppelt. Vorliegend sind die Welle 40 und die Vorgelegewelle 64 mittels der Stirnradstufe 68 permanent drehmomentübertragend miteinander gekoppelt. Hierzu weist die Stirnradstufe 68 ein erstes Zahnrad 70 als erstes Stirnrad und ein zweites Zahnrad 72 als zweites Stirnrad auf, wobei die Zahnräder 70 und 72 direkt miteinander kämmen. Das Zahnrad 70 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der Welle 40 verbunden, und das Zahnrad 72 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der Vorgelegewelle 64 verbunden. Entlang der Drehachse 46 der Summenwelle betrachtet ist das Planetengetriebe 38 nach dem Verbrennungsmotor 22, das Koppelelement K1 nach dem Planetengetriebe 38 und die Stirnradstufe 68 nach dem Koppelelement K1 angeordnet.
  • Des Weiteren umfasst die Antriebseinrichtung 10 eine zusätzlich zu der Stirnradstufe 68 vorgesehene, zweite Stirnradstufe 74, welche als Endübersetzungs-Stirnradstufe bezeichnet wird. Das Achsgetriebe 60 ist, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit der Vorgelegewelle 64 mittels wenigstens oder vorliegend genau einer Stirnradstufe gekoppelt, welche vorliegend die Stirnradstufe 74 ist. Hierzu umfasst die Stirnradstufe 74 ein drittes Zahnrad 75 und ein viertes Zahnrad 76, wobei das Zahnrad 75 und/oder das Zahnrad 76 beispielsweise als Stirnräder ausgebildet sein können. Insbesondere ist es denkbar, dass das Zahnrad 76 ein Tellerrad ist, wobei beispielsweise das Zahnrad 75 ein Ritzel und/oder ein Kegelrad sein kann. Die Zahnräder 75 und 76 kämmen direkt miteinander. Das Zahnrad 75 ist, insbesondere permanent, drehfest mit der Vorgelegewelle 64 verbunden, wobei das Zahnrad 75 in axialer Richtung der Vorgelegewelle 64 und somit entlang der Vorgelegewellendrehachse 66 auf das Zahnrad 72 folgt. Das Zahnrad 76 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem Achsgetriebe 60, insbesondere mit einem Differentialgehäuse und/oder einem Differentialkorb des Achsgetriebes 60, verbunden. Es ist erkennbar, dass die Endübersetzungs-Stirnradstufe (Stirnradstufe 74) entlang der Drehachse 46 der Summenwelle betrachtet zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, zwischen dem Planetengetriebe 38 und dem Koppelelement K1 angeordnet ist. Insbesondere ist die Stirnradstufe 74 entlang der Drehachse 46 betrachtet zwischen der Stirnradstufe 68, insbesondere dem Koppelelement K1, und dem Verbrennungsmotor 22, insbesondere dem Koppelelement K0, angeordnet.
  • Die Antriebseinrichtung 10 kann eine insbesondere zusätzlich zu den Stirnradstufen 68 und 74 vorgesehene Eingangsstirnradstufe 77 aufweisen, über welche der Rotor 34, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Hohlrad 52 und somit mit der Welle 42 gekoppelt ist. Insbesondere ist es denkbar, dass die Welle 42 beziehungsweise das Hohlrad 52 über genau eine Stirnradstufe, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Rotor 34 gekoppelt ist, wofür bei der ersten Ausführungsform die Eingangsstirnradstufe 77 verwendet wird. Die Eingangsstirnradstufe 77 weist ein fünftes Zahnrad 78 und ein sechstes Zahnrad 80 auf, wobei das Zahnrad 78 und/oder das Zahnrad 80 ein Stirnrad sein kann. Die Zahnräder 78 und 80 kämmen direkt miteinander. Das Zahnrad 78 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotor 34 verbunden, und das Zahnrad 80 ist, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad 52 verbunden. Dabei ist es denkbar, dass das Zahnrad 80 einstückig mit dem Hohlrad 52 ausgebildet ist. Die Eingangsstirnradstufe 77 ist entlang der Drehachse 46 derart angeordnet, dass die Eingangsstirnradstufe 77 zumindest teilweise auf gleiche Höhe wie die Stirnradstufe 74 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass entlang der Drehachse 46 betrachtet die Eingangsstirnradstufe 77 zwischen dem Verbrennungsmotor 22, insbesondere dem Koppelelement K0, und der Stirnradstufe 68, insbesondere dem Koppelelement K1, angeordnet ist. Dadurch kann der Bauraumbedarf besonders gering gehalten werden.
  • Das Koppelelement K1 kann ein formschlüssiges Koppelelement, insbesondere eine Klauenkupplung, sein, oder das Koppelelement K1 ist ein reib- beziehungsweise kraftschlüssiges Koppelelement wie beispielsweise eine Reibkupplung, insbesondere eine Lamellenkupplung.
  • 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10. Für eine bessere Übersichtlichkeit sind in 2 das Achsgetriebe 60, die Seitenwellen 62 und die Fahrzeugräder 16 nicht gezeigt. Außerdem ist bei der zweiten Ausführungsform das Koppelelement K1 als ein formschlüssiges Koppelelement, insbesondere als eine Klauenkupplung, ausgebildet. Bei der zweiten Ausführungsform ist die mit dem Hohlrad 52 drehfest verbundene Welle 40 die zweite Differenzwelle. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform jedoch ist bei der zweiten Ausführungsform die Summenwelle des Planetengetriebes 38 die, insbesondere permanent, drehfest mit dem Steg (Planetenträger 54) verbundene und auch als Stegwelle bezeichnete Welle 44, mit welcher die Abtriebswelle 28 mittels des Koppelelements K0 drehfest verbindbar ist. Demzufolge ist die erste Differenzwelle des Planetengetriebes 38 bei der zweiten Ausführungsform die, insbesondere permanent, drehfest mit dem Sonnenrad 50 verbundene Welle 40, mit welcher der Rotor 34 der ersten elektrischen Maschine 30, insbesondere permanent, drehmomentübertragend gekoppelt ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist die zweite Differenzwelle die Welle 42.
  • Bei der ersten Ausführungsform ist die Stirnradstufe 76 eine Eingangsstirnradstufe, mittels welcher die elektrische Maschine 30, insbesondere der Rotor 34, insbesondere permanent, drehmomentübertragend mit dem Hohlrad 52 und somit mit der Welle 42 gekoppelt ist.
  • Bei der zweiten Ausführungsform ist entlang der Drehachse 46 betrachtet das Koppelelement K1 zwischen dem Verbrennungsmotor 22, insbesondere dem Koppelelement K0, ganz insbesondere der Stirnradstufe 76, und dem Planetengetriebe 38 angeordnet. Während sozusagen bei der ersten Ausführungsform das Planetengetriebe 38 vorne und das Koppelelement K1 hinten angeordnet sind, sind bei der zweiten Ausführungsform das Planetengetriebe 38 vorne und das Koppelelement K1 vorne ausgebildet. Bei der ersten und zweiten Ausführungsform ist die elektrische Maschine 30 achsparallel angeordnet. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Maschinendrehachse 36 parallel zur Abtriebswellendrehachse und somit zur Drehachse 46 verläuft. Außerdem ist es bei der ersten und zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass das Planetengetriebe 38, insbesondere dessen Planetensatz 56, als Einfachplanetensatz ausgebildet ist.
  • Bei der zweiten Ausführungsform umfasst die Eingangsstirnradstufe 77 die Zahnräder 78 und 80, wobei das Zahnrad 78, insbesondere permanent, drehfest mit dem Rotor 34 verbunden ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist das Zahnrad 80, insbesondere permanent, drehfest mit der Welle 40 verbunden. Bei der zweiten Ausführungsform kämmen die Zahnräder 78 und 80 nicht direkt miteinander, sondern bei der zweiten Ausführungsform sind ein insbesondere als weiteres Stirnrad ausgebildetes Zwischenzahnrad 82 und eine Zwischenwelle 84 vorgesehen. Vorzugsweise sind das Zwischenzahnrad 82 und die Zwischenwelle 84 Bestandteile der Eingangsstirnradstufe 77. Es ist erkennbar, dass das Zwischenzahnrad 82, insbesondere permanent, drehfest mit der Zwischenwelle 84 verbunden ist, wobei das Zwischenzahnrad 82, insbesondere gleichzeitig, mit den Zahnrädern 78 und 80, insbesondere direkt, kämmt. Die Zwischenwelle 84 ist um eine Zwischenwellendrehachse, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 48, drehbar, wobei die Zwischenwellendrehachse parallel zur Drehachse 46 und somit parallel zur Maschinendrehachse 36, parallel zur Vorgelegewellendrehachse 66 und parallel zur Achsgetriebedrehachse 61 verläuft und dabei von der Maschinendrehachse 36, von der Drehachse 46, von der Vorgelegewellendrehachse 66 und von der Achsgetriebedrehachse 61 beabstandet ist.
  • 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10. Bei der dritten Ausführungsform sind das Koppelelement K1 vorne und das Planetengetriebe 38 hinten angeordnet. Des Weiteren ist es bei der dritten Ausführungsform vorgesehen, dass die elektrische Maschine 30, insbesondere deren Rotor 34, drehfest, insbesondere permanent drehfest, mit dem Hohlrad 52 und somit mit der, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad 52 verbundenen Welle 42 verbunden, sodass bei der dritten Ausführungsform die Welle 42 die erste Differenzwelle ist. Die, insbesondere permanent, drehfest mit dem Sonnenrad 50 verbundene Welle 40 ist bei der dritten Ausführungsform die zweite Differenzwelle und somit ein Abtrieb des Planetengetriebes 38. Demzufolge ist bei der dritten Ausführungsform die, insbesondere permanent, drehfest mit dem Steg verbundene Welle 44 die Summenwelle, die, insbesondere über das Koppelelement K0, drehfest mit der Abtriebswelle 28 und somit mit dem Verbrennungsmotor 22 koppelbar, das heißt verbindbar, ist.
  • 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 10. Die vierte Ausführungsform entspricht im Grunde der dritten Ausführungsform beziehungsweise baut auf der dritten Ausführungsform auf, da auch bei der vierten Ausführungsform wie bei der dritten Ausführungsform die elektrische Maschine 30, das heißt der Rotor 34, koaxial zu dem Planetengetriebe 38 und der Abtriebswelle 28 angeordnet ist. Somit fällt die Maschinendrehachse 36 mit der Drehachse 46 und mit der Abtriebswellendrehachse zusammen. Außerdem ist auch bei der vierten Ausführungsform der Rotor 34, insbesondere permanent, drehfest mit der ersten Differenzwelle des Planetengetriebes 38 verbunden, wobei jedoch bei der vierten Ausführungsform die erste Differenzwelle des Planetengetriebes 38 der Steg ist. Die zweite Differenzwelle des Planetengetriebes 38 ist bei der vierten Ausführungsform die Welle 40, welche, insbesondere permanent, drehfest mit dem Sonnenrad 50 verbunden ist. Somit ist die Welle 40 der Abtrieb des Planetengetriebes 38 bei der vierten Ausführungsform. Außerdem ist somit bei der vierten Ausführungsform die Summenwelle des Planetengetriebes 38 die Welle 42, welche, insbesondere permanent, drehfest mit dem Hohlrad 52 verbunden ist. Außerdem ist bei der vierten Ausführungsform das Planetengetriebe 38, insbesondere der Planetensatz 56, als Doppelplanetensatz ausgebildet. Dies bedeutet, dass der Planetensatz 56 eine erste Anzahl an Planetenrädern 58 und eine zweite Anzahl an Planetenrädern 59 aufweist, wobei vorzugsweise die erste Anzahl und/oder die zweite Anzahl eine geradzahlige Anzahl, mithin eine gerade Zahl und ganz vorzugsweise größer als 1 ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die erste Anzahl der zweiten Anzahl entspricht, sodass die erste Anzahl und die zweite Anzahl eine Gesamtanzahl oder Gesamtzahl der Planetenräder 58 und 59 bilden. Dabei ist die erste Anzahl eine erste Hälfte und die zweite Anzahl die zweite Hälfte der Gesamtanzahl. Die, insbesondere alle, Planetenräder 58, das heißt die erste Hälfte der Gesamtanzahl, kämmen einerseits direkt mit dem Sonnenrad 50 und andererseits direkt mit den, insbesondere allen, Planetenrädern 59 und somit mit der zweiten Hälfte der Gesamtanzahl, wobei ein Kämmen der, insbesondere aller, Planetenräder 58 und somit der ersten Anzahl mit dem Hohlrad 52 unterbleibt. Die, insbesondere alle, Planetenräder 59 und somit die zweite Anzahl der Gesamtanzahl kämmen einerseits direkt mit dem Hohlrad 52 und andererseits direkt mit der ersten Hälfte der Gesamtanzahl, wobei ein Kämmen der, insbesondere aller, Planetenräder 59 mit dem Sonnenrad 50 unterbleibt.
  • Bei der vierten Ausführungsform ist entlang der Drehachse 46 betrachtet das Planetengetriebe 38 zwischen dem Verbrennungsmotor 22, insbesondere zwischen dem Koppelelement K0 und ganz insbesondere zwischen der Stirnradstufe 74, und dem Koppelelement K1 angeordnet. Außerdem ist es bei der dritten und vierten Ausführungsform vorgesehen, dass das Planetengetriebe 38 in axialer Richtung der Summenwelle beziehungsweise entlang der Drehachse 46 betrachtet zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zur Hälfte oder aber vollständig, auf gleicher Höhe wie die elektrische Maschine 30 angeordnet ist, insbesondere derart, dass das Planetengetriebe 38 in radialer Richtung der Summenwelle nach außen hin betrachtet zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die elektrische Maschine 30, insbesondere durch den Rotor 34 und/oder den Stator 32, überlappt oder überdeckt ist. Des Weiteren ist es vorgesehen, insbesondere zumindest bei der vierten Ausführungsform, dass das Koppelelement K1, welches beispielsweise bei der vierten Ausführungsform als reibschlüssiges Koppelelement, insbesondere als Reibkupplung, ausgebildet sein kann, in axialer Richtung der Summenwelle und somit entlang der Drehachse 46 betrachtet zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend und somit zumindest zu mehr als zur Hälfte oder aber vollständig, auf gleicher Höhe wie die elektrische Maschine 30 angeordnet ist, sodass das Koppelelement K1 in radialer Richtung der Summenwelle nach außen hin zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die elektrische Maschine 30, insbesondere durch den Rotor 34 und/oder den Stator 32, überlappt und somit überdeckt ist.
  • Schließlich zeigt 5 eine Schalttabelle 86 zum Veranschaulichen von Betriebszuständen oder Betriebsmodi der Antriebseinrichtung 10. In einer Spalte S1 der Schalttabelle 86 sind einfach auch als Zustände Z1, Z2, Z3 und Z4 bezeichnete Betriebsmodi der Antriebseinrichtung 10 eingetragen. In einer Zelle ZE1 der Schalttabelle 86 ist „K0“ eingetragen, und in eine Zelle ZE2 ist „K1“ eingetragen. Unter der Zelle ZE1 und bezogen auf die Bildebene von 5 rechts neben der Spalte S1 sind Zellen ZEK angeordnet, und unter der Zelle ZE2 und bezogen auf die Bildebene von 5 rechts neben den Zellen ZEK sind Zellen ZEK2 angeordnet. In der jeweiligen Zelle ZEK beziehungsweise ZEK2 sind entweder ein ausgefüllter Kreis oder ein Spiegelstrich eingetragen. Ein unterhalb der Zelle ZE1 angeordneter ausgefüllter Kreis bedeutet, dass das Koppelelement K0 geschlossen ist, mithin sich in seinem Koppelzustand befindet. Ein bezogen auf die Bildebene von 5 unterhalb der Zelle ZE1 angeordneter Spiegelstrich bedeutet, dass sich das Koppelelement K0 in seinem Entkoppelzustand befindet, mithin geöffnet ist. Demzufolge bedeutet ein bezogen auf die Bildebenen von 5 unterhalb der Zelle ZE2 angeordneter Spiegelstrich, dass das Koppelelement K1 geöffnet ist, mithin sich in seinem Entkoppelzustand befindet, und demzufolge bedeutet ein unter der Zelle ZE2 angeordneter, ausgefüllter Kreis, dass das Koppelelement K1 geschlossen ist, mithin sich in seinem Koppelzustand befindet. Um also den Zustand Z1 der Antriebseinrichtung 10 einzustellen, ist das Koppelelement K0 geschlossen, während das Koppelement K1 geöffnet ist. Um den Zustand Z2 einzustellen, sind beide Koppelelemente K0 und K1 gleichzeitig geöffnet. Um den Zustand Z3 einzustellen, ist das Koppelelement K0 geöffnet, während das Koppelelement K1 geschlossen ist. Um den Zustand Z4 einzustellen, sind beide Koppelelemente K0 und K1 geöffnet. Der erste Zustand Z1 ist ein EVT-Zustand, wodurch ein elektrisch stufenlos variables Getriebe (EVT) geschaffen ist. Der zweite Zustand Z2 ist ein Festgang, insbesondere zum Realisieren eines Parallel-Hybrids. Der dritte Zustand Z3 ermöglicht einen, insbesondere rein, elektrischen Antrieb an der ersten Fahrzeugachse 14, mithin der Fahrzeugräder 16. In dem vierten Zustand Z4 ist die erste Fahrzeugachse 14 neutral geschaltet, das heißt abgekoppelt. Dies bedeutet insbesondere, dass die Fahrzeugräder 16 nicht antreibbar sind oder nicht angetrieben werden.
  • Im Folgenden werden, insbesondere weitere, auch als Betriebsmodi bezeichnete Betriebszustände der Antriebseinrichtung 10 beschrieben: Bei einem ersten der Betriebszustände erfolgt ein Anfahren, insbesondere des zunächst stillstehenden Kraftfahrzeugs, mittels des Verbrennungsmotors 22. Wenn das Koppelelement K0 geschlossen und das Koppelelement K1 offen ist, kann in einem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs die Drehzahl des Verbrennungsmotors 22 durch eine insbesondere stufenlose Verstellung der Drehzahl der elektrischen Maschine 30 stufenlos eingestellt oder verstellt werden. In diesem ersten Betriebszustand kann beispielsweise das Kraftfahrzeug aus einem Stillstand heraus bei angetriebener, erster Fahrzeugachse 14 angefahren werden. Eine Verlustleistung geht dabei nicht in eine Anfahrkupplung wie beispielsweise das beispielsweise als Trennkupplung ausgebildete Koppelelement K0, sondern in die elektrische Maschine 30. Eine in dem ersten Betriebszustand in der oder mittels der ersten elektrischen Maschine 30 generierte, elektrische Leistung speist die zweite elektrische Maschine, mittels welcher die zweite Fahrzeugachse beziehungsweise die Fahrzeugräder der zweiten Fahrzeugachse angetrieben wird beziehungsweise werden. Ferner ist es, insbesondere in dem ersten Betriebszustand, denkbar, dass eine beim Anfahren in oder mittels der ersten elektrischen Maschine 30 generierte, elektrische Leistung genutzt wird, um eine auch als Fahrzeugbatterie bezeichnete Batterie des Kraftfahrzeugs aufzuladen. In einem zweiten der Betriebszustände sind das Koppelelement K0 offen und das Koppelelement K1 geschlossen, wodurch beispielsweise die erste Fahrzeugachse 14 beziehungsweise deren Fahrzeugräder 16 über die erste elektrische Maschine 30 angetrieben werden kann oder wird. In einem dritten der Betriebszustände sind beispielsweise die Koppelelemente K0 und K1 offen, wodurch die erste elektrische Maschine 30 und der Verbrennungsmotor 22 von dem Fahrzeugantrieb, das heißt von der Fahrzeugachse 14 beziehungsweise den Fahrzeugrädern 16, entkoppelt sind. Die elektrische Maschine 30 und der Verbrennungsmotor 22 können somit bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit ungleich 0 selbst die Drehzahl 0 oder beliebig andere Drehzahlen, die nicht miteinander identisch sein müssen, aufweisen. In einem vierten der Betriebszustände sind die Koppelelemente K1 und K0 geschlossen, wodurch der Verbrennungsmotor 22 über eine fixe, das heißt feste beziehungsweise nicht veränderbare, Übersetzung mit der ersten Fahrzeugachse 14 gekoppelt ist. Die erste elektrische Maschine 30 kann in diesem vierten Betriebszustand, der einem Parallel-Hybrid-Modus entspricht, wahlweise drei Maschinenbetriebszustände aufweisen. Ein erster der Maschinenbetriebszustände ist ein generatorischer Betrieb, in welchem die elektrische Maschine 30 als Generator betrieben wird. Ein zweiter der Maschinenbetriebszustände ist ein motorischer Betrieb, in welchem die elektrische Maschine 30 als Elektromotor betrieben wird. Der dritte Maschinenbetriebszustand ist ein lastloser Zustand. Somit ist es insbesondere vorgesehen, dass der zuvor beschriebene, erste Betriebszustand der erste Zustand Z1, der zuvor beschriebene, zweite Betriebszustand der dritte Zustand Z3, der zuvor beschriebene, dritte Betriebszustand der vierte Zustand Z4 und der zuvor beschriebene, vierte Betriebszustand der zweite Zustand Z2 ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Antriebseinrichtung
    12
    Doppelpfeil
    14
    Fahrzeugachse
    16
    Fahrzeugrad
    18
    Doppelpfeil
    20
    Hybridantriebssystem
    22
    Verbrennungsmotor
    24
    Motorblock
    26
    Zylinder
    28
    Abtriebswelle
    30
    elektrische Maschine
    32
    Stator
    34
    Rotor
    36
    Maschinendrehachse
    38
    Planetengetriebe
    40
    Welle
    42
    Welle
    44
    Welle
    46
    Drehachse
    48
    Gehäuse
    50
    Sonnenrad
    52
    Hohlrad
    54
    Planetenträger
    56
    Planetensatz
    58
    Planetenrad
    59
    Planetenrad
    60
    Achsgetriebe
    61
    Achsgetriebedrehachse
    62
    Seitenwelle
    64
    Vorgelegewelle
    66
    Vorgelegewellendrehachse
    68
    Stirnradstufe
    70
    Zahnrad
    72
    Zahnrad
    74
    Stirnradstufe
    75
    Zahnrad
    76
    Zahnrad
    77
    Eingangsstirnradstufe
    78
    Zahnrad
    80
    Zahnrad
    82
    Zwischenzahnrad
    84
    Zwischenwelle
    86
    Schalttabelle
    K0
    Koppelelement
    K1
    Koppelelement
    S1
    Spalte
    Z1
    Zustand
    Z2
    Zustand
    Z3
    Zustand
    Z4
    Zustand
    ZE1
    Zelle
    ZE2
    Zelle
    ZEK
    Zellen
    ZEK2
    Zellen
  • 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
    • DE 102017009704 A1 [0002]

Claims (6)

  1. Antriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten angetriebenen Achse (14), welche ein Hybridantriebssystem (20) mit einem Verbrennungsmotor (22), einer ersten elektrischen Maschine (30), einem Planetengetriebe (38) mit genau drei Wellen (40, 42, 44), nämlich einer Summenwelle, einer ersten Differenzwelle und einer zweiten Differenzwelle, und einem ersten Achsgetriebe (60) aufweist, und mit einer zweiten angetriebenen Achse, welche eine zweite elektrische Maschine aufweist, wobei die erste elektrische Maschine (30) drehmomentübertragend mit der ersten Differenzwelle des Planetengetriebes (38) gekoppelt oder koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass: - der Verbrennungsmotor (22) drehfest mit der Summenwelle des Planetengetriebes (38) gekoppelt oder koppelbar ist, und - die zweite Differenzwelle des Planetengetriebes (38) derart mit dem Achsgetriebe (60) gekoppelt ist, dass Drehmomente über die zweite Differenzwelle aus dem Planetengetriebe (38) ausleitbar und in das Achsgetriebe (60) einleitbar sind.
  2. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Verblockungskupplung (K1), welche dazu ausgebildet ist, zwei der genau drei Wellen (40, 42, 44) drehfest miteinander zu verbinden.
  3. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vorgelegewelle (64), welche parallel und achsversetzt zu einer Drehachse (46) der Summenwelle des Planetengetriebes (38) und parallel und achsversetzt zu einer Drehachse (61) des Achsgetriebes (60) angeordnet ist, wobei die zweite Differenzwelle und die Vorgelegewelle (64) mittels einer Stirnradstufe (68) drehmomentübertragend miteinander gekoppelt sind.
  4. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Drehachse (46) der Summenwelle betrachtet das Planetengetriebe (38) nach dem Verbrennungsmotor (22), die Verblockungskupplung (K1) nach dem Planetengetriebe (38) und die Stirnradstufe (68) nach der Verblockungskupplung (K1) angeordnet ist.
  5. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Endübersetzungs-Stirnradstufe (74) entlang der Drehachse (46) der Summenwelle betrachtet zwischen dem Planetengetriebe (38) und der Verblockungskupplung (K1) angeordnet ist.
  6. Antriebseinrichtung (10) nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Eingangsstirnradstufe (77), mittels welcher die erste elektrische Maschine (30) drehmomentübertragend mit der ersten Differenzwelle oder der zweiten Differenzwelle gekoppelt ist, wobei entlang der Drehachse (46) der Summenwelle betrachtet die Eingangsstirnradstufe (77) nach dem Verbrennungsmotor (22), die Verblockungskupplung (K1) nach der Eingangsstirnradstufe (77), das Planetengetriebe (38) nach der Verblockungskupplung (K1) und die Stirnradstufe (68) nach dem Planetengetriebe (38) angeordnet ist.
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