WO2018138008A1 - Antriebsanordnung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2018138008A1
WO2018138008A1 PCT/EP2018/051312 EP2018051312W WO2018138008A1 WO 2018138008 A1 WO2018138008 A1 WO 2018138008A1 EP 2018051312 W EP2018051312 W EP 2018051312W WO 2018138008 A1 WO2018138008 A1 WO 2018138008A1
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drive
drive train
shaft
electric machine
train
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PCT/EP2018/051312
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Inventor
Jan Haupt
Michael HÖCK
Dirk GÜTH
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Gkn Automotive Ltd
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    • B60K6/442—Series-parallel switching type
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a drive arrangement for a motor vehicle, comprising a first drive train with an internal combustion engine, a step transmission, a first drive axle, which has a left drive shaft and a right drive shaft, and at least one arranged in the power path behind the step transmission clutch unit, and a second Drive train with an electric machine, a second drive axle, which has a left drive shaft and a right drive shaft.
  • Motor vehicles with such a drive arrangement are also referred to as hybrid electric vehicles, since they receive energy from an operating fuel and a storage device for electrical energy, in particular a battery, of a generator for the purpose of mechanical drive.
  • the electric machine can be operated both as a motor and as a generator. When the electric machine converts electrical power into mechanical power, that is to say as an electric motor, this can drive the second drive train. Working in the opposite direction, the electric machine can convert kinetic energy into electrical energy.
  • a four-wheel drive hybrid electric vehicle is known.
  • An internal combustion engine drives both the front and the rear axle, which is why the front drive train and the rear drive train are mechanically connected to one another via a longitudinal shaft.
  • two electric motors are provided, which can be switched on to drive the front and / or rear axle.
  • EP 2 655 926 B1 a drive arrangement of a four-wheel drive hybrid electric vehicle with two mechanically separate drive trains is known.
  • the drive assembly includes an electric motor for driving a front axle and an internal combustion engine for driving a rear axle. In the power path between the electric motor and the front axle, a two-stage transmission with a clutch unit is arranged.
  • a further drive arrangement of a four-wheel drive hybrid electric vehicle is known.
  • a first drive axle is driven by a combustion engine, wherein for hybridization additionally an electric motor can act on the first drive axle.
  • a second drive axle is driven by an electric motor, which transmits the drive power via a differential gear via a left and a right drive shaft to the rear wheels.
  • DE 102 25 873 A1 another four-wheel drive hybrid electric vehicle is known.
  • the two front wheels are driven by an internal combustion engine and the two rear wheels by an electric motor.
  • a driving force distribution apparatus is provided which has two clutches which are arranged between an output shaft of the electric motor and the respective left and right drive shaft of the rear axle.
  • a four-wheel drive electric vehicle is known. Both the front axle and the rear axle are each driven by an electric motor, which is connected via a respective differential gear with the two drive shafts of the front and rear axles.
  • the rear drive train also two separating clutches are provided, which are arranged between the differential gear and the left and right drive shaft. If only the front axle is to be driven during operation of the vehicle, the two separating clutches of the rear drive train are opened. By decoupling the differential gear from the two side shafts of the rear axle, the differential gear is stopped. Another decoupling of a portion of the drive train of an electric drive is for example from DE 10 2013 1 1 1 891 B4 known.
  • the present invention has for its object to provide a more efficient drive arrangement for a motor vehicle.
  • a solution consists in a drive arrangement for a motor vehicle, comprising a first drive train with an internal combustion engine, a step transmission, a first drive axle, which has a left drive shaft and a right drive shaft, and at least one arranged in the power path behind the step transmission clutch unit, and a second drive train with an electric machine, a second drive axle having a left drive shaft and a right drive shaft, and at least one clutch unit, wherein the first drive train and the second drive train are mechanically separated from each other.
  • the at least one coupling unit is arranged in the power path behind the electric machine.
  • the starting point of the respective, in particular, mechanical power path is always the respective drive, namely the internal combustion engine or the electric machine.
  • the coupling units in the first and second drive trains serve to produce and interrupt a torque transmission from the internal combustion engine or the electric machine to the respective drive axle as required. It is advantageous that due to the possibility of coupling and uncoupling both the first drive axle and the second drive axle of at least partial sections of the associated drive train, frictional losses which arise due to rotation of the drive components in the load-free state, for example due to unnecessary co-rotation of a switched-off internal combustion engine to be minimized.
  • the first drive axle may be one of the front axle or rear axle for the motor vehicle; Accordingly, the second drive axle may be different from the front axle or rear axle. It is advantageous that the drive assembly can be driven purely electrically in two-wheeled operation.
  • the at least one coupling unit of the second drive train is closed, so that the second drive axle can be driven by the electric machine.
  • This purely electric two-wheel drive is particularly advantageous when starting up and / or rolling, for example in traffic jams or city traffic.
  • the internal combustion engine can be switched off in the purely electric drive. Then, the function of the start-stop of the internal combustion engine can be extended to the range of higher driving speeds. For example, with the combustion engine disconnected, the vehicle can travel at a constant speed, known as electric sailing.
  • the internal combustion engine can be coupled again to the first drive axle and in particular automatically started. Due to the fact that the at least one clutch unit is arranged in the first drive train in the power path behind the step transmission, a large part of the first drive train is set in the decoupled state when driving electrically still, causing speed-dependent losses due to friction and oil splash largely turned off and the drag losses compared to a conventional four-wheel drive train can be reduced without shutdown.
  • the electric machine can also function as a generator in order to convert excess energy from the movement of the vehicle or rotational movement of individual components of the drive train into electrical power and to store it in a battery, for example when the driver is off the accelerator pedal or active slows.
  • the drive arrangement also allows a conventional two-wheel drive.
  • the drive assembly is driven via the internal combustion engine, wherein the at least one coupling unit of the first drive train is closed.
  • the at least one coupling unit of the second drive train can either be closed in order to recover energy via the electric machine, for example when driving downhill or braking, or to be open decouple the electric machine from the second drive axle.
  • the latter case may be useful for driving in pure combustion engine operation, especially at high speed, to prevent over-rotation of the electric machine.
  • the electric machine can be designed to be weaker and more compact overall, as a result of which cheaper and lighter electrical machines can be used.
  • the clutch units of the first and the second drive train are closed, the internal combustion engine driving the first drive axle and the electric machine driving the second drive axle.
  • the drive trains are mechanically separated from each other, the drive arrangement compared to such four-wheel drive assemblies, the drive trains are connected by means of a longitudinal drive shaft, significantly lighter in weight.
  • two of the coupling units may be provided in the first drive train, which are designed as non-positive clutches for the variable torque distribution to the respective left and right drive shaft.
  • the torque on the inside or outside of the curve wheel can be set individually, which leads to improved driving dynamics and driving stability overall.
  • This control principle is also referred to as active torque distribution or "torque vectoring.”
  • the two clutch units can decouple the first drive axle from the internal combustion engine and the multi-stage transmission in the fully opened state or block the first drive axle in the fully closed state Locking differential, after which the two vehicle wheels be connected together by synchronous driving the two coupling units.
  • a differential gear for torque distribution to the two drive shafts is not required.
  • the two coupling units with the stepped transmission and the output side are each connected to one of the left and right drive shaft.
  • the two non-positive coupling units may be, for example, friction clutches such as multi-plate clutches.
  • the two coupling units can also be combined to form a dual clutch arrangement. This results in a particularly compact design.
  • the first drive train may have a differential gear for dividing an introduced torque onto the left and right drive shafts.
  • the at least one coupling unit of the first drive train can be arranged between the stepped transmission and the differential gear.
  • At least the internal combustion engine and the multi-step transmission can be decoupled from the first drive axle in order to shut down the drive train in sections.
  • the at least one coupling unit of the first drive train can be arranged between the differential gear and one of the left and right drive shaft. This further reduces the speed-dependent losses due to friction, oil plan and drag losses.
  • At least one third coupling unit can be arranged with respect to the first possibility, and the at least one coupling unit of the first drive train can be arranged between two shaft sections of one of the left and right drive shaft.
  • the respective drive shaft may comprise an intermediate shaft and a side shaft.
  • the side shafts of the left and right drive shaft may each have an inner and / or an outer joint.
  • the joints may be Gleichfellaufgelenke, wherein the inner joint, respectively the transmission-side joint a sliding joint for connecting the side shaft with the respective intermediate shaft and / or the externa ßere joint, respectively, the wheel-side joint may be a fixed joint.
  • the further coupling unit that is to say the at least third or at least first coupling unit, can be arranged between the left intermediate shaft and the left side shaft and / or the right intermediate shaft and the right side shaft.
  • the but further coupling unit can also be integrated in one of the left and right intermediate shaft or in one of the left and right side shaft.
  • the respective shaft can be subdivided into two shaft sections, which are connected to one another by the further coupling unit.
  • the further coupling unit of the first drive train between a joint, in particular the externa ßeren joint, and a conventional hub, which serves to support a vehicle wheel may be arranged.
  • the first drive train may include an electric machine for driving the first drive axle.
  • the first drive train may have both the internal combustion engine and a separate electrical machine.
  • the internal combustion engine and the additional electric machine can be combined in a hybrid engine or structurally separated from each other.
  • the electric machine can be connected to the stepped transmission, in particular arranged on the input side of the step transmission.
  • auxiliary units can advantageously be operated at least partially electrically.
  • the electric machine of the first drive train and / or the electric machine of the second drive train and / or the vehicle electrical system battery is / is able to provide this energy for the corresponding period of time.
  • two of the clutch units may be provided in the second drive train according to a first possibility, which are designed as non-positive clutches for variable torque distribution to the respective left and right drive shaft.
  • the torque at the inside or kurvenäu ßeren wheel can be adjusted individually, which leads to an overall improved driving dynamics, respectively driving stability.
  • This control principle is also referred to as active torque distribution or "torque ve- locing.”
  • the two coupling units can be fully opened State decouple the second drive axle of the electric machine or lock the second drive axle in the fully closed state.
  • the closed state is comparable to a limited slip differential, according to which the two vehicle wheels are connected to one another by synchronous activation of the two clutch units.
  • a differential gear for torque distribution to the two drive shafts is not required.
  • the two coupling units with the electric machine and the output side are each connected to one of the left and right drive shaft.
  • the two non-positive coupling units can be, for example, friction clutches such as disk clutches.
  • the two coupling units can also be combined to form a dual clutch arrangement. This results in a particularly compact design.
  • the second drive train may comprise a differential gear for splitting an introduced torque onto the left and right drive shafts.
  • the at least one coupling unit of the second drive train can be arranged between the electric machine and the differential gear.
  • the at least one clutch unit of the second drive train can be arranged between the differential gear and one of the right and left drive shaft. This further reduces the speed-dependent losses due to friction, oil splashes and drag losses.
  • at least one third coupling unit and, in the case of the second possibility, the at least one coupling unit of the second drive train can be arranged between two shaft sections of one of the left and right drive shafts.
  • the respective drive shaft may comprise an intermediate shaft and a side shaft.
  • the side shafts of the left and right driveshaft can each have an inner and / or an outer joint.
  • the joints may be Gleichfitlaufgelenke, wherein the inner joint, respectively the transmission-side joint a sliding joint for connecting the side shaft with the respective intermediate shaft and / or the externa ßere Joint, respectively, the wheel-side joint may be a fixed joint.
  • the further coupling unit that is to say the at least third or at least first coupling unit, can be arranged between the left intermediate shaft and the left side shaft and / or the right intermediate shaft and the right side shaft. However, the further coupling unit can also be integrated in one of the left and right intermediate shaft or in one of the left and right side shaft.
  • the respective shaft can be subdivided into two shaft sections, which are connected to one another by the further coupling unit.
  • the further coupling unit of the second drive train can be arranged between a joint, in particular the outer joint, and a conventional wheel hub which serves for mounting a vehicle wheel.
  • the second drive train may have a step transmission in the power path between the electric machine and the second drive axle.
  • the at least one coupling unit can be arranged between the electric machine and the stepped transmission.
  • the at least one coupling unit can be arranged in the power path behind the stepped transmission.
  • the at least one coupling unit of the first drive train and / or the at least one coupling unit of the second drive train may be a form-locking coupling or a force-locking coupling.
  • a positive coupling for example, a dog clutch or a tooth clutch is suitable;
  • a multi-plate clutch, a single-plate clutch or a conical clutch can be used as the non-positive clutch. It is understood that still other forms of coupling are conceivable that can produce or interrupt a torque transmission.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a drive arrangement for a motor vehicle according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic representation of a drive assembly for a motor vehicle according to a second embodiment of the present invention
  • FIG 3 is a schematic representation of an alternative conventional first
  • FIG 4 is a schematic representation of another alternative conventional first drive train for the drive assembly according to the figure 1 or Figure 2;
  • FIG. 5 is a schematic representation of another alternative conventional first drive train for the drive assembly according to Figure 1 or Figure 2;
  • FIG. 6 is a schematic representation of another alternative conventional first drive train for the drive assembly according to the figure 1 or Figure 2;
  • FIG. 7 is a schematic representation of another alternative conventional first drive train for the drive assembly according to the figure 1 or Figure 2;
  • Figure 8 is a schematic representation of an alternative hybrid first drive train for the drive assembly according to the figure 1 or Figure 2;
  • Figure 9 is a schematic representation of another alternative hybrid first
  • Figure 10 is a schematic representation of an alternative second drive train for the drive assembly according to the figure 1 or Figure 2
  • Figure 1 1 is a schematic representation of another alternative second drive train for the drive assembly according to the figure 1 or Figure 2;
  • FIG. 12 a schematic representation of a further alternative second drive train for the drive arrangement according to FIG. 1 or FIG. 2;
  • FIG. 13 a schematic representation of a further alternative second drive train for the drive arrangement according to FIG. 1 or FIG. 2;
  • FIG. 14 shows a schematic illustration of a further alternative second drive train for the drive arrangement according to FIG. 1 or FIG. 2.
  • FIG. 1 schematically shows a hybrid drive arrangement for a motor vehicle according to a first embodiment of the present invention.
  • the drive arrangement has a first drive train 1 with an internal combustion engine 2 for driving a first drive axle 3 and a second drive train 4 with an electric machine 5 for driving a second drive axle 6.
  • the two drive trains 1, 4 are mechanically separated from each other, that is, there is no mechanical drive connection between the two drive trains 1, 4.
  • the first drive axle 3 is a steered front axle and the second drive axle 6 is not an unguided rear axle closer shown vehicle. It is understood, however, that depending on the vehicle, a reverse assignment is possible, as shown by way of example in Figure 2.
  • a step transmission 7 downstream of the internal combustion engine 2 in the mechanical power path is a step transmission 7, which has a starting element 8 on the input side, respectively on the motor side.
  • the stepped transmission 7 and in particular the starting element 8 may in particular be a manual transmission with a starting clutch, an automated manual transmission with a torque converter or a dual-clutch transmission.
  • the stepped transmission 7 is connected to a differential gear 9, via which a torque generated by the internal combustion engine 2 is transmitted to the first drive axle 3.
  • the first drive axle 3 has a multi-part left drive shaft 10 and a multi-part right drive shaft 1 1.
  • the intermediate shafts 12, 14 are each rotatably connected to a gear-side end portion with a left or right side tenwellenrad the differential gear 9. Furthermore, the intermediate shafts 12, 14 each at an end portion remote from the differential gear 9 via an inner constant velocity universal joint 16, 17 with the left side shaft
  • the constant velocity universal joints 16, 17 serve to transmit torque from the intermediate shafts 12,
  • the coupling units 22, 23 can be designed in particular as frictional couplings in the form of friction disk clutches or as positive clutches in the form of jaw clutches, although other types of coupling are also conceivable.
  • Another form-fitting coupling form could be given by the fact that the coupling units 22, 23 have axially displaceable sliding sleeves (not shown in more detail) which blocks or releases a joint part of the respective outer joint 18, 19 with respect to the wheel hub.
  • the side shafts 13, 15 rotatably connected to the wheel hubs.
  • the torque generated by the engine 2 can be transmitted to the vehicle wheels 20, 21.
  • the rotational movement of the vehicle wheels 20, 21 is not transmitted to the side shafts 13, 15, so that then the first drive train 1 is set still, whereby friction losses and drag losses are minimized.
  • This may be particularly advantageous when the first drive train 1 is load-free, for example when the engine 2 is idling or off, and the drive assembly is driven electrically via the second drive train 4.
  • the second drive train 4 it can be seen that the second drive axle 6 interacts with the electric machine 5 as sole drive.
  • the electric machine 5 is powered by a battery, not shown, with electric current.
  • the electric machine 5 may operate in motor mode, converting electrical energy into mechanical energy for driving the second drive axle 6, or in generator mode, conversely, converting mechanical energy into electrical energy, which may then be stored in the battery.
  • the electric machine 5 comprises a stator 5 'and a rotor 5 "rotatable therefor.
  • a motor shaft 24 is arranged coaxially with the rotor 5" and extends through it.
  • the rotor 5 “rotatably drives the motor shaft 24 when the electric machine 5 is energized, and the motor shaft 24 is here connected to an optional gear unit 25.
  • the gear unit 25 is a stepped transmission, here a two-stage gearbox In the mechanical power path of the gear unit 25, two coupling units 26, 27 are arranged here, which are combined to form a compact double clutch unit here the two coupling units 26, 27, the electric machine 5 and the gear unit 25 are arranged.
  • the two coupling units 26, 27 are designed as non-positive clutches, here as multi-plate clutches for the variable distribution of the torque generated by the electric machine 5 to a respective left and right drive shaft 28, 29 of the second drive axle 6.
  • Each of the two coupling units 26, 27 is individually actuated by an actuator, not shown.
  • the two actuators are independently controllable by means of a control unit, not shown, so that one of a disk set of the first clutch unit 26 via the multi-part left drive shaft 28 to a left vehicle 31 transferable first torque and one of a disk set of the second clutch unit 27 via the multi-part right drive shaft 29 to a right vehicle wheel 32 transmittable second torque are independently adjustable variably.
  • no differential gear is provided in the second drive train 4.
  • the left drive shaft 28 has a left intermediate shaft 33 and a left side shaft 34.
  • the left intermediate shaft 33 is the coupling side with the first coupling unit 26 and the wheel side via an inner joint 35 ', here a Gleichfitlaufgesch connected to the left side shaft 34.
  • the left side shaft 34 is connected via an outer joint 35 ", here a further constant velocity pivot joint to a wheel hub (not shown) for supporting the left vehicle wheel 31.
  • the right drive shaft 29 has a right intermediate shaft 36 and a right side shaft 37 in an analogous manner.
  • the right-hand coupling unit 27 is connected to the right side shaft 37 via the right intermediate shaft 36, the right intermediate shaft 36 extending through the motor shaft 24 designed as a hollow shaft the intermediate shaft 36 and the side shaft 37 and an outer joint 38 "between the side shaft 37 and a wheel hub.
  • the hybrid drive arrangement allows four-wheel drive when the coupling units 22, 23 of the first drive train 1 and the coupling units 26, 27 of the second drive train 4 are closed. Then, the torque generated by the internal combustion engine 2 can be transmitted to the vehicle wheels 20, 21 of the first drive axle 3 and the torque generated by the electric machine 5 to the vehicle wheels 31, 32 of the second drive axle 6. As a result, the drive arrangement achieves a higher torque and a better acceleration capability, in particular at low rotational speeds of the internal combustion engine 2.
  • a two-wheel drive is possible in which the hybrid drive arrangement is operated purely electrically.
  • the torque generated by the electric machine 5 is variably distributed to the two vehicle wheels 31, 32 via the coupling units 26, 27 of the second drive train 4 designed as multi-disc clutches.
  • the coupling units 22, 23 of the first drive train 1 are opened, so that the first drive train 1 is decoupled from the vehicle wheels 20, 21 and set quiet.
  • the drive arrangement can be operated particularly efficiently purely electrically.
  • the vehicle can be moved purely electrically, for example, without the use of the internal combustion engine 2 at a constant speed, the so-called electric sailing, as well as electric starting and rolling (traffic jam screens).
  • the so-called electric sailing as well as electric starting and rolling (traffic jam screens).
  • a conventional two-wheel drive is possible.
  • the hybrid drive assembly is driven by the engine 2.
  • the two coupling units 22, 23 of the first drive train 1 are closed, so that the torque generated by the internal combustion engine 2 is transmitted to the vehicle wheels 20, 21.
  • the two coupling units 26, 27 of the second drive train 4 can be engaged to connect the second drive axle 6 with the electric machine 5, or be dissolved or disengaged.
  • the electric machine 5 can recover energy as an electric generator brake or passively turn it.
  • the two coupling units 26, 27 are disengaged to prevent over-rotation of the electric machines 5.
  • the coupling units 22, 23, 26, 27 of the two drive trains 1, 4 can be opened in order to enable particularly efficient unpowered sailing.
  • FIG. 2 shows a drive arrangement according to the invention in accordance with a second embodiment of the present invention.
  • the embodiment according to FIG. 2 largely corresponds to that according to FIG. 1, which is why reference is made to the above description with regard to the similarities.
  • the same details are provided with the same reference numerals as in the figure 1.
  • the same drive possibilities as with the drive arrangement according to FIG. 1 result, in particular an all-wheel drive, a purely electric two-wheel drive, a conventional two-wheel drive, in which the electric machine 5 can be operated or uncoupled as a generator, and unpowered sailing.
  • a difference of the embodiment according to the figure 2 is that the second drive axle 6 is a steered front axle and the first drive axle 3 is an unguided rear axle of a vehicle not shown in detail.
  • the engine 2 drives the rear axle 3 and the electric machine 5 cooperates with the front axle 6.
  • the first drive train 1 of the embodiment according to the figure 2 differs by the configuration of the coupling unit 39, which is connected downstream of the step transmission 7 in the power path.
  • the first drive train 1 has in the power path behind the stepped transmission 7 here only the one coupling unit 39, which is integrated in the right intermediate shaft 14.
  • intermediate shaft 14 is divided into two and has a shaft portion 14 'close to the drive and a shaft portion 14 "close to the wheel.
  • the coupling unit 39 is arranged between the two shaft portions 14', 14". In the engaged state, the coupling unit 39 connects the two shaft sections 14 ', 14 ", so that the torque generated by the internal combustion engine 2 can be transmitted to the vehicle wheels 20, 21.
  • the torque flow is interrupted, whereby at least the geared shaft section 14' of the right Intermediate shaft 14, connected to the right intermediate shaft 14 spur gear of the differential gear 9 and arranged in the power path before the differential gear 9 components of the first drive train 1 as the step transmission 7 and the internal combustion engine 2 are set still
  • two of the coupling units 39 may be provided, of which a first coupling unit 39, as shown in Figure 2, in the right intermediate shaft 14 and a second coupling unit in an analogous manner in the left Zwi shaft 12 could be integrated.
  • FIGS. 3 to 13 alternative embodiments of the drive trains 1, 4 are shown, which can be used for one of the drive trains 1, 4 shown in FIGS. 1 and 2.
  • the embodiments according to FIGS. 3 to 13 largely correspond to those according to FIGS. 1 and 2, for which reason reference is made to the above description in terms of commonality.
  • the same details are provided with the same reference numerals as in Figures 1 and 2.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the first drive train 1.
  • the embodiment according to FIG. 3 differs from the first drive train 1 shown in FIG. 1 in that no differential gear 9 is provided. Instead, two coupling units 22, 23 are arranged in the power path downstream of the step transmission 7, which are designed here in the form of a compact double-clutch unit.
  • the two coupling units 22, 23 are designed as non-positive clutches, here multi-plate clutches for variable distribution of the torque generated by the internal combustion engine 2 to the respective left and right drive shaft 10, 1 1 of the first drive axle 3.
  • the dual clutch unit 22, 23 reference is made to the comments on the embodiment according to FIG. 1, in which such a dual clutch unit 26, 27 is arranged in the second drive train 4.
  • FIG. 4 shows a further alternative embodiment of the first drive train 1.
  • the further alternative embodiment differs from the first drive train 1 shown in FIG. 2 only in that the first drive axle 3 is the steered front axle for a motor vehicle.
  • FIG. 5 shows a further alternative embodiment of the first drive train 1.
  • the embodiment according to FIG. 5 differs from the first drive train 1 shown in FIG. 1 in that two of the coupling units 22, 23 are arranged in the power path behind the stepped gear 7, the left coupling unit 22 between the left side shaft 13 and the outer joint 18 and the right coupling unit 23 between the right side shaft 15 and the outer joint 19 is incorporated.
  • the coupling units 22, 23 can be designed in particular as a frictional coupling such as a friction disk clutch or as a positive coupling such as a dog clutch, wherein also other coupling forms are conceivable.
  • FIG. 6 shows a further alternative embodiment of the first drive train 1.
  • the embodiment according to FIG. 6 differs from the embodiment shown in FIG. gur 1 shown first drive train 1 in that in the power path behind the step transmission 7 three of the coupling units 22, 23, 39 are arranged.
  • Two of the coupling units 22, 23 are, as shown in the embodiment according to FIG. 1, arranged between the side shafts 13, 15 and the wheel hubs.
  • the third clutch unit 39 is arranged in the power path between the stepped transmission 7 and the differential gear 9.
  • the first drive train 1 according to FIG. 6 it is also possible for the first drive train 1 according to FIG. 6 to have only the coupling unit 39 between the stepped transmission 7 and the differential gear 9, that is to say without the clutch units 22, 23 close to the wheel.
  • FIG. 7 shows a further alternative embodiment of the first drive train 1.
  • the embodiment according to FIG. 7 differs from the first drive train 1 shown in FIG. 1 in that three of the coupling units 22, 23, 39 are arranged in the power path behind the stepped transmission 7. As shown in the embodiment according to FIG. 1, two of the coupling units 22, 23 are arranged between the outer joints 35 ", 38" and the wheel hubs.
  • the third clutch unit 39 is disposed between the differential gear 9 and the right intermediate shaft 14 as shown in FIG.
  • FIGS. 8 and 9 show two embodiments of a hybrid first drive train 1 which, in addition to the internal combustion engine 2, additionally has an electric machine 40 for driving the first drive axle 3.
  • the electric machine 40 can in principle be used in any of the above-described embodiments of the first drive train 1 according to FIGS. 1 to 7.
  • the two embodiments could be dispensed with the starting element 8, in particular when the internal combustion engine 2 only serves to supply the electric machine 40 with electric current.
  • the electric machine 40 is integrated in FIGS. 8 and 9 together with the internal combustion engine 2 in the power path.
  • both the internal combustion engine 2 and the electric machine 40 can simultaneously drive the first drive axle 3, with the internal combustion engine 2 or the electric machine 40 actuating the first drive axle 3.
  • drive axle 3 can also drive individually.
  • the internal combustion engine 2 may also have no mechanical connection to the first drive axle 3 and provide only electrical power for the electric machine 40.
  • the embodiment according to FIG. 8 or FIG. 9 differs from the first drive train 1 shown in FIG. 7 or FIG. 2 only by the additional electric machine 40, so that reference is made to the description of FIGS. 2 and 7 with regard to the similarities.
  • FIGS. 10 to 13 illustrate further embodiments by way of example with reference to the second drive train 4.
  • FIG. 10 shows an alternative embodiment of the second drive train 4.
  • the embodiment according to FIG. 8 differs from the second drive train 4 shown in FIG. 2 in that instead of the double clutch unit 26, 27 shown here, a differential gear 41 for distributing the torque generated by the electric machine 5 to the respective left and right drive shaft 28, 29 of the second drive axle 6 is provided.
  • a coupling unit 43 in particular a dog clutch is provided, which is arranged together with the differential gear 41 in a rotatably mounted housing 42.
  • the clutch unit 43 is disposed in the power path between the transmission unit 25 and the differential gear 41, wherein the transmission unit 25 drives the housing 42.
  • FIG. 11 shows a further alternative embodiment of the second drive train 4.
  • the embodiment according to FIG. 11 differs from the second drive train 4 shown in FIG. 10 in that a coupling unit 43 in the power path is connected downstream of the differential gear 41 and is arranged here between the differential gear 41 and the right intermediate shaft 36.
  • the electric machine 5 is attached laterally to the housing assembly 30 here.
  • FIG. 12 shows a further alternative embodiment of the second drive train 4.
  • the embodiment according to FIG. 12 differs from the second drive train 4 shown in FIG. 11 in that in the power path behind the electric machine 5 a total of three coupling units 26, 27, 43 are provided.
  • the first coupling unit 43 cooperates with the intermediate shaft 36 on the right.
  • the two further coupling units 26, 27 are arranged between the respective side shaft 34, 37, respectively the respective outer joint 35 ", 38" and the wheel hubs, as described in connection with the first drive train 1 according to FIG.
  • FIG. 13 shows a further alternative embodiment of the second drive train 4.
  • the embodiment according to FIG. 13 differs from the second drive train 4 shown in FIG. 12 in that two of the coupling units 26, 27 are arranged downstream of the differential gear 41 in the power path.
  • the left clutch unit 26 is disposed between the left side shaft 34 and the outer joint 35 "and the right clutch unit 27 is disposed between the right side shaft 37 and the outer joint 38" as described in connection with the first power train 1 shown in FIG.
  • FIG. 14 shows a further alternative embodiment of the second drive train 4.
  • the embodiment according to FIG. 14 differs from the second drive train 4 shown in FIG. 11 in that the coupling unit 43 is arranged in the power path between the electric machine 5 and the gear unit 25.

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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

Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Antriebsstrang mit einem Verbrennungsmotor, einem Stufengetriebe, einer ers- ten 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 Hybri- delektrofahrzeuge 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 wer- den. 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 Hyb- ridelektrofahrzeuges 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 Leis- tungspfad 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 Ver- brennungsmotor 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 Be- trieb 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 1 1 1 891 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 angeord- net. 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 bedarfswei- sen 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 Dre- hen 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 Ver- brennungsmotor 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 An- triebsstranges 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 rückzugewin- nen, 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 Kupplungs- einheiten 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 An- triebsanordnung 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 An- triebsstrang 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 zu- sammengefasst 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, Ölplan- sehen 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 Wel- lenabschnitten 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 äu ßere 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 äu ßeren 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 Nebenag- gregate 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 kurvenäu ßeren Rad individuell eingestellt werden, was insgesamt zu einer verbesserten Fahrdynamik, respektive Fahrstabilität führt. Dieses Steuerungsprinzip wird auch als aktive Momentenverteilung oder als„torque vec- toring" 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 mit- einander 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 Lamellenkupp- lungen 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 Kupp- lungseinheit 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 Sei- tenwellen der linken und rechten Antriebswelle können jeweils ein inneres und/oder ein äu ßeres 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 äu ßere 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. Insbe- sondere 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 zumin- dest 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 Einscheibenkupp- lung 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: eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung für ein Kraftfahr zeug gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; Figur 2 eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 3 eine schematische Darstellung eines alternativen konventionellen ersten
Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2;
Figur 4 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen konventionellen ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2;
Figur 5 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen konventionellen ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2;
Figur 6 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen konventionellen ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2;
Figur 7 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen konventionellen ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2;
Figur 8 eine schematische Darstellung eines alternativen hybriden ersten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2;
Figur 9 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen hybriden ersten
Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2;
Figur 10 eine schematische Darstellung eines alternativen zweiten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2; Figur 1 1 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen zweiten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2;
Figur 12 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen zweiten An- triebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2;
Figur 13 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen zweiten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2; und
Figur 14 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen zweiten Antriebsstranges für die Antriebsanordnung gemäß der Figur 1 oder Figur 2.
In Figur 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 me- chanische Antriebsverbindung zwischen den beiden Antriebssträngen 1 , 4. In der Figur 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 Figur 2 gezeigt ist.
In der Figur 1 weiter ist erkennbar, dass sich dem Verbrennungsmotor 2 im mechanischen Leistungspfad nachgelagert ein Stufengetriebe 7 anschließt, das eingangssei- tig, 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 1 1 auf. Konkret weist die linke Antriebswelle 10 eine linke Zwischenwelle 12 und eine linke Seitenwelle 13 und die rechte Antriebswelle 1 1 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 Sei- tenwellenrad 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 Gleichlaufdrehge- lenke 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 Kupplun- gen 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 gegen- über 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 elekt- rische 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 Aktua- toren 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 Fahrzeug- räder 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 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 Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ausführungsform nach der Figur 2 entspricht weitestgehend derjenigen nach der Figur 1 , weswegen hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Figur 1 . Mit der Antriebsanordnung gemäß der Figur 2 ergeben sich die gleichen Antriebsmöglichkeiten wie mit der Antriebsanordnung gemäß der Figur 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 Figur 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 Figur 1 verwiesen, die gleichermaßen für den zweiten Antriebsstrang 4 gemäß der Figur 2 gilt. Der erste Antriebsstrang 1 der Ausführungsform gemäß der Figur 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 Rei- bungsverluste 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 Figur 2 gezeigt, in der rechten Zwischenwelle 14 und eine zweite Kupplungseinheit in analoger Weise in der linken Zwischenwelle 12 integriert sein könnten.
In den Figuren 3 bis 13 sind alternative Ausgestaltungen der Antriebsstränge 1 , 4 gezeigt, die für einen der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Antriebsstränge 1 , 4 eingesetzt werden können. Die Ausführungsformen nach den Figuren 3 bis 13 entsprechen weitestgehend denjenigen nach den Figuren 1 und 2, weswegen hinsichtlich der Ge- meinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird. Dabei sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in den Figuren 1 und 2.
In den Figuren 3 bis 9 sind die Ausgestaltungen exemplarisch anhand des ersten Antriebsstrangs 1 erläutert, wobei die Ausführungen zu den Figuren 3 bis 7 in analoger Weise auch auf den zweiten Antriebsstrang 4 anwendbar sind.
In der Figur 3 ist eine alternative Ausgestaltung des ersten Antriebsstranges 1 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der Figur 3 unterscheidet sich von dem in der Figur 1 ge- zeigten 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, 1 1 der ersten Antriebsachse 3 gestaltet. Hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung der Doppelkupplungseinheit 22, 23 wird auf die Ausführungen zur Ausgestaltung gemäß der Figur 1 verwiesen, in der eine solche Doppelkupplungseinheit 26, 27 im zweiten Antriebsstrang 4 angeordnet ist.
In der Figur 4 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des ersten Antriebsstranges 1 gezeigt. Die weitere alternative Ausgestaltung unterscheidet sich von dem in der Figur 2 gezeigten ersten Antriebsstrang 1 lediglich darin, dass die erste Antriebsachse 3 die gelenkte Vorderachse für ein Kraftfahrzeug ist.
In der Figur 5 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des ersten Antriebsstranges 1 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der Figur 5 unterscheidet sich von dem in der Figur 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 Kupp- lungsformen denkbar sind.
In der Figur 6 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des ersten Antriebsstranges 1 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der Figur 6 unterscheidet sich von dem in der Fi- gur 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 Figur 1 gezeigt, zwischen den Seitenwellen 13, 15 und den Radnaben angeordnet. Die dritte Kupplungs- einheit 39 ist im Leistungspfad zwischen dem Stufengetriebe 7 und dem Differentialgetriebe 9 angeordnet. Grundsätzlich möglich ist auch, dass der erste Antriebsstrang 1 gemäß der Figur 6 nur die Kupplungseinheit 39 zwischen dem Stufengetriebe 7 und dem Differentialgetriebe 9 aufweist, das heißt ohne die radnahen Kupplungseinheiten 22, 23.
In der Figur 7 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des ersten Antriebsstranges 1 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der Figur 7 unterscheidet sich von dem in der Figur 1 gezeigten ersten Antriebsstrang 1 darin, dass im Leistungspfad hinter dem Stufengetriebe 7 drei der Kupplungseinheiten 22, 23, 39 angeordnet sind. Zwei der Kupp- lungseinheiten 22, 23 sind, wie in der Ausgestaltung gemäß der Figur 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 Figur 4 gezeigt. In den Figuren 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 Antriebs- Stranges 1 gemäß den Figuren 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 Figuren 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 An- triebsachse 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 Figur 8 beziehungsweise der Figur 9 unterscheidet sich von dem in der Figur 7 beziehungsweise der Figur 2 gezeigten ersten Antriebsstrang 1 nur durch die zusätzliche elektrische Maschine 40, sodass hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die Beschreibung zu den Figuren 2 und 7 verwiesen wird.
In den Figuren 10 bis 13 sind weitere Ausgestaltungen exemplarisch anhand des zwei- ten Antriebsstrangs 4 erläutert.
In der Figur 10 ist eine alternative Ausgestaltung des zweiten Antriebsstranges 4 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der Figur 8 unterscheidet sich von dem in der Figur 2 gezeigten zweiten Antriebsstrang 4 darin, dass statt der in der Figur 2 gezeigten Dop- pelkupplungseinheit 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 an- geordnet 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 Figur 1 1 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des zweiten Antriebsstran- ges 4 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der Figur 1 1 unterscheidet sich von dem in der Figur 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 Figur 12 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des zweiten Antriebsstranges 4 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der Figur 12 unterscheidet sich von dem in der Figur 1 1 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 Figur 1 1 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 Figur 1 beschrieben.
In der Figur 13 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des zweiten Antriebsstranges 4 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der Figur 13 unterscheidet sich von dem in der Figur 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 Figur 5 beschrieben.
In der Figur 14 ist eine weitere alternative Ausgestaltung des zweiten Antriebsstranges 4 gezeigt. Die Ausgestaltung gemäß der Figur 14 unterscheidet sich von dem in der Figur 1 1 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
1 1 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 Getriebeeinheit
Kupplungseinheit
Kupplungseinheit
Antriebswelle
Antriebswelle
Gehäuseanordnung
Fahrzeugrad
Fahrzeugrad
Zwischenwelle
Seitenwelle
', 35" Gelenk
Zwischenwelle
Seitenwelle
', 38" Gelenk
Kupplungseinheit elektrische Maschine
Differentialgetriebe
Gehäuse
Kupplungseinheit

Claims

Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug Ansprüche
1 . 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 (1 1 ) 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.
2. 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, 1 1 ) gestaltet sind.
3. 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, 1 1 ) aufweist.
4. 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, 1 1 ) angeordnet ist.
5. 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, 1 1 ) oder zwischen einer der linken und rechten Antriebswelle (10, 1 1 ) und einem Gelenk (18, 19) angeordnet ist.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
1 1 . 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.
12. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine Kupplungseinheit (26, 27) des zweiten Antriebsstranges (4) zwischen dem Gelenk (35", 38") und einer Radnabe angeordnet ist.
13. 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.
14. Antriebsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine Kupplungseinheit (43) zwischen der elektrischen Maschine (5) und der Getriebeeinheit (25) angeordnet ist.
15. Antriebsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass die zumindest eine Kupplungseinheit (26, 27, 43) im Leistungspfad hinter der Getriebeeinheit (25) angeordnet ist.
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