WO2023016713A1 - Antriebsstrang für ein fahrzeug und fahrzeug damit - Google Patents

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WO2023016713A1
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drive train
axis
combustion engine
internal combustion
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Fabian Kutter
Matthias Horn
Stefan Beck
Johannes Kaltenbach
Thomas Martin
Michael Wechs
Uwe Griesmeier
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive

Definitions

  • the present invention relates to a drive train for a vehicle according to the type defined in more detail in the preamble of patent claim 1.
  • the invention also relates to a vehicle with the drive train.
  • Drive trains for vehicles with an internal combustion engine and two electrical machines are known from vehicle technology. Furthermore, a multi-stage gear arrangement is provided, which is connected to an output. Viewed axially, the electrical machines are arranged one after the other after the combustion engine and a torsional damper. There is a superimposed wheel set between the electric machines.
  • One of the electrical machines has significantly smaller dimensions or a significantly smaller outer diameter and is used as a starter generator for the internal combustion engine, while the other electrical machine has significantly larger dimensions and is used as a traction drive.
  • the present invention is based on the object of proposing a drive train and a vehicle of the type described at the outset, in which the electrical machines are arranged in the most space-saving manner possible.
  • a drive train for a vehicle with an internal combustion engine is proposed, which is arranged coaxially to a first axis. Furthermore, the drive train comprises at least a first electrical machine and a second electrical machine and a multi-stage transmission arrangement that can be connected to an output.
  • the dimensions of the first electric machine are larger than the second electric machine, with the second electric machine being able to be connected at least to the internal combustion engine and the first electric machine being able to be connected at least to the transmission arrangement, and the first electric machine and the second electric machine being coaxial with the first axis are arranged.
  • the first electrical machine and the second electrical machine are arranged in a radially interleaved manner with respect to one another.
  • the two electric machines can be arranged as close as possible to the combustion engine in a particularly space-saving manner, since the two electric machines are arranged nested radially in one another.
  • the second electrical machine with smaller dimensions is arranged radially inside the first electrical machine with larger dimensions. It is particularly advantageous if the first electrical machine is designed as a so-called external rotor machine.
  • the proposed radial arrangement of the two electrical machines the available radial space, for example, in a vehicle with engine-front longitudinal installation position z. B. in the vehicle tunnel by the space-saving arrangement of the electric machine can be optimally utilized.
  • a drive train for a vehicle is proposed with an internal combustion engine which is arranged coaxially to a first axis, with at least a first electrical machine and a second electrical machine and with a multi-stage gear arrangement which can be connected to an output , wherein the first electrical machine terms its dimensions are dimensioned larger than the second electrical machine, wherein the second electrical machine can be connected at least to the internal combustion engine and the first electrical machine can be connected at least to the transmission arrangement, and wherein the first electrical machine and the second electrical machine are arranged coaxially to the first axis .
  • the drive train an arrangement of the electric machines that is as economical as possible in terms of installation space is realized in that the first electric machine, viewed axially, is assigned or facing the internal combustion engine and that the second electric machine, viewed axially, is assigned or facing the output.
  • the first electrical machine with larger dimensions is placed as close as possible to the combustion engine or arranged adjacent to it in order to optimally use the available radial installation space, for example in a vehicle with a longitudinal engine-front installation position, for example in the vehicle tunnel, exclusively for the first electrical machine exploit.
  • the smaller dimensioned second electrical machine is located as close as possible to the output and is therefore arranged adjacent to it. In this way, the space available there can be used for the smaller, second electrical machine. This increases the space available for the first machine in the area of the internal combustion engine.
  • the first electrical machine can advantageously be arranged in front of the transmission arrangement, viewed axially, and the second electrical machine can be arranged behind the transmission arrangement, viewed axially.
  • a fourth shaft arranged coaxially to the first axis is guided axially through the gear arrangement.
  • the first electrical machine provided axially in front of the transmission arrangement can be connected to the transmission arrangement via a transmission input shaft.
  • the transmission arrangement can be connected to the output via a transmission stage or the like, preferably via a spur gear stage, with the transmission stage being arranged between the transmission arrangement and the second electrical machine when viewed axially.
  • a transmission stage or the like preferably via a spur gear stage
  • the gear assembly and the output conceivable, which realize a connection of the transmission output shaft to the output viewed axially between the transmission output and the second electrical machine.
  • the output can be assigned to a second axis, the second axis being arranged off-axis in relation to the first axis in such a way that the second axis is arranged radially outside of the second electrical machine.
  • the radial installation space that is available radially on the outside due to the smaller outer diameter in the second electric machine can be used advantageously for the output.
  • gears can be used in the proposed drive train with regard to the gear arrangement.
  • a planetary gear, a countershaft gear or a combination thereof can be used.
  • the first electric machine which is larger in size or has a larger outer diameter, should preferably be provided as a travel drive, since it can generate higher power.
  • the second electrical machine has smaller dimensions than the first electrical machine and is therefore preferably used as a starter generator, ie for starting the internal combustion engine or as a generator.
  • the second electric machine is used in ferry operation to increase the power.
  • the internal combustion engine can be decoupled from the drive train via a switching element, for example a clutch.
  • the proposed drive train can optionally have an all-wheel transfer case connected downstream of the output, in order to implement all-wheel drive in the vehicle.
  • an all-wheel transfer case connected downstream of the output, in order to implement all-wheel drive in the vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first embodiment variant of a drive train according to the invention with radially nested electrical machines
  • FIG. 2 shows a schematic view of a second embodiment variant of a drive train according to the invention with a first electrical machine arranged close to the drive and a second electrical machine arranged close to the output.
  • the wording connectable is used, which claims both a detachable and a fixed connection.
  • the wording chosen also claims a direct or indirect connection provided via other components.
  • the proposed drive train provides for an internal combustion engine VM to be arranged coaxially to a first axis A1, which corresponds to the crankshaft axis of the internal combustion engine VM in the figures. Furthermore, a first electrical machine EM1 and a second electrical machine EM2 are provided, the first electrical Machine EM1 is dimensioned larger than the second electrical machine EM2 in terms of its dimensions. This means that the first electrical machine EM1 has a higher power and accordingly a larger outside diameter than the second electrical machine EM2. Accordingly, the first electrical machine EM1 is preferably or exclusively used for the traction drive and the second electrical machine EM2 is preferably or exclusively used to start the internal combustion engine VM and 7 or as a generator.
  • the second electrical machine EM2 can thus be connected at least to the internal combustion engine VM and the first electrical machine EM1 can be connected at least to the transmission arrangement G. Furthermore, it is provided that the first electrical machine EM1 and the second electrical machine EM2 are each arranged coaxially to the first axis A1.
  • a switchable multi-stage transmission is provided as the transmission arrangement G, for example, which can be connected to an output from.
  • the first electrical machine EM1 and the second electrical machine EM2 are arranged in a radially interleaved manner for an arrangement of the electrical machines EM1, EM2 that is as economical as possible in terms of installation space.
  • the radial nesting provides that the second electrical machine EM2 is arranged radially inside the first electrical machine EM1. This is equivalent to the fact that the first electrical machine EM1 is arranged radially outside of the second electrical machine.
  • the transmission arrangement G is arranged behind the first electrical machine EM1 and the second electrical machine EM2, viewed axially.
  • the output Ab is arranged coaxially to the first axis A1 or to the crankshaft axis.
  • the second electrical machine EM2 can be connected to the transmission arrangement G and the internal combustion engine VM via a, for example, first transmission input shaft W1 arranged coaxially to the first axis A1, and that the first electrical machine EM1 can be connected via a likewise coaxial to the first axis A1 arranged further example second transmission input shaft W2 with the transmission assembly G is connected.
  • a second embodiment variant according to FIG. 2 an alternative solution for an arrangement of the electrical machines EM1, EM2 that is as economical as possible is shown, in which the first electrical machine EM1 is assigned to the internal combustion engine, viewed axially, and the second electrical machine 2, viewed axially, is assigned to the output .
  • the first electrical machine EM1 is arranged in front of the transmission arrangement G, viewed axially, and the second electrical machine EM2 is arranged behind the transmission arrangement, viewed axially.
  • the second electric machine EM2 can be connected to the internal combustion engine VM via a first shaft W1, the first shaft W1 being guided axially through the transmission arrangement G and being arranged coaxially with the first axis A1.
  • the second embodiment variant provides that the first electric machine EM1 can be connected to the transmission arrangement G via a transmission input shaft W2 and that the transmission arrangement G can be connected to the output Ab via a transmission stage, preferably as a spur gear stage ST. Seen axially, the spur gear stage ST is arranged between the transmission arrangement G and the second electrical machine EM2.
  • the output Ab is assigned to a second axis 2, the second axis A2 being arranged off-axis to the first axis A1 in such a way that the second axis A2 is arranged radially outside of the second electrical machine EM2 in a space-saving manner.
  • W2 additional transmission input shaft arranged coaxially to the first axis

Landscapes

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Abstract

Es wird ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (VM), der koaxial zu einer ersten Achse (A1) angeordnet ist, mit zumindest einer ersten elektrischen Maschine (EM1) und einer zweiten elektrischen Maschine (EM2), und mit einer Getriebeanordnung (G) vorgeschlagen, die mit einem Abtrieb (Ab) verbindbar ist, wobei die erste elektrische Maschine (EM1) hinsichtlich ihrer Abmessungen größer als die zweite elektrische Maschine (EM2) dimensioniert ist, wobei die zweite elektrische Maschine (EM2) zumindest mit dem Verbrennungsmotor (VM) und die erste elektrische Maschine (EM1) zumindest mit der Getriebeanordnung (G) verbindbar ist, und wobei die erste elektrische Maschine (EM1) und die zweite elektrische Maschinen (EM2) koaxial zu der ersten Achse (A1) angeordnet sind. Es ist entweder vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine (EM1) und die zweite elektrische Maschinen (EM2) radial verschachtelt angeordnet sind oder dass die erste elektrische Maschine (EM1) axial gesehen dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist und dass die zweite elektrische Maschine (2) axial gesehen dem Abtrieb zugeordnet ist. Ferner wird ein Fahrzeug mit dem Antriebsstrang vorgeschlagen.

Description

ANTRIEBSSTRANG FÜR EIN FAHRZEUG UND FAHRZEUG DAMIT
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem Antriebsstrang.
Aus der Fahrzeugtechnik sind Antriebsstränge für Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor und zwei elektrischen Maschinen bekannt. Ferner ist eine Mehrstufen- Getriebeanordnung vorgesehen, die mit einem Abtrieb verbunden ist. Die elektrischen Maschinen sind axial gesehen nacheinander nach dem Verbrennungsmotor und einem Torsionsdämpfer angeordnet. Zwischen den elektrischen Maschinen befindet sich ein Überlagerungsradsatz. Eine der elektrischen Maschinen weist deutlich geringere Abmessungen bzw. einen deutlich geringeren Außendurchmesser auf und dient als Startergenerator für den Verbrennungsmotor, während die andere elektrische Maschine deutlich größere Abmessungen aufweist und als Fahrantrieb dient.
Es hat sich gezeigt, dass elektrische Maschinen, die als Fahrantrieb dienen, einen großen Bauraumbedarf haben, da diese bezüglich ihres Außendurchmessers und ihrer Axiallänge erhebliche Abmessungen benötigen. Demzufolge sind die als Fahrantrieb dienenden elektrischen Maschinen möglichst nahe zum Verbrennungsmotor anzuordnen, da dort der größte Bauraum verfügbar ist. Eine koaxiale Anordnung der elektrischen Maschinen axial nebeneinander ist aufgrund des zur geringen zur Verfügung stehenden Bauraumbedarfs erheblich begrenzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang sowie ein Fahrzeug der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei denen die elektrischen Maschinen möglichst bauraumgünstig angeordnet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 6 bzw. 15 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Gemäß dem Gegenstand des Patentanspruches 1 wird ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor vorgeschlagen, der koaxial zu einer ersten Achse angeordnet ist. Ferner umfasst der Antriebsstrang zumindest eine erste elektrische Maschine und eine zweite elektrische Maschine sowie eine Mehrstufen-Getrie- beanordnung, die mit einem Abtrieb verbindbar. Die erste elektrische Maschine ist hinsichtlich ihrer Abmessungen größer als die zweite elektrische Maschine dimensioniert, wobei die zweite elektrische Maschine zumindest mit dem Verbrennungsmotor und die erste elektrische Maschine zumindest mit der Getriebeanordnung verbindbar ist und wobei die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschinen koaxial zu der ersten Achse angeordnet sind. Um eine möglichst bauraumgünstige Anordnung vorzusehen, sind die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschinen radial verschachtelt zueinander angeordnet.
Bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang kann trotz der koaxialen Anordnung der beiden elektrischen Maschine zu der ersten Achse eine möglichst zum Verbrennungsmotor nahe Anordnung beider elektrischen Maschinen besonders bauraumsparend realisiert werden, da die beiden elektrischen Maschinen radial ineinander verschachtelt angeordnet werden.
Vorteilhaft ist es bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang, wenn die kleiner dimensionierte zweite elektrische Maschine radial innerhalb der ersten größer dimensionierten elektrischen Maschine angeordnet ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste elektrische Maschine dabei als sogenannte Außenläufer-Maschine ausgeführt wird.
Durch die vorgeschlagene radiale Anordnung der beiden elektrischen Maschinen kann der zur Verfügung stehende radiale Bauraum beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Motor-Front-Längseinbaulage z. B. im Fahrzeugtunnel durch die bauraumsparende Anordnung der elektrischen Maschine optimal ausgenutzt werden.
Gemäß dem Gegenstand des Patentanspruches 6 wird ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, der koaxial zu einer ersten Achse angeordnet ist, mit zumindest einer ersten elektrischen Maschine und einer zweiten elektrischen Maschine sowie mit einer Mehrstufen-Getriebeanordnung vorgeschlagen, die mit einem Abtrieb verbindbar ist, wobei die erste elektrische Maschine hinsichtlich ihrer Abmessungen größer als die zweite elektrische Maschine dimensioniert ist, wobei die zweite elektrische Maschine zumindest mit dem Verbrennungsmotor und die erste elektrische Maschine zumindest mit der Getriebeanordnung verbindbar ist, und wobei die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschinen koaxial zu der ersten Achse angeordnet sind. Bei dem Antriebsstrang wird eine möglichst bauraumgünstige Anordnung der elektrischen Maschinen dadurch realisiert, dass die erste elektrische Maschine axial gesehen dem Verbrennungsmotor zugeordnet bzw. zugewandt ist und dass die zweite elektrische Maschine axial gesehen dem Abtrieb zugeordnet bzw. zugewandt ist.
Bei der alternativen Lösung wird die größer dimensionierte erste elektrische Maschine möglichst nahe zum Verbrennungsmotor platziert bzw. zu diesem benachbart angeordnet, um somit den vorhandenen radialen Bauraum beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Motor-Front-Längseinbaulage zum Beispiel im Fahrzeugtunnel ausschließlich für die erste elektrische Maschine optimal auszunutzen. Die kleiner dimensionierte zweite elektrische Maschine befindet sich möglichst nahe zum Abtrieb und ist damit zu diesem benachbart angeordnet. Auf diese Weise kann der dort vorhandene Bauraum für die kleinere zweite elektrische Maschine genutzt werden. Somit erhöht sich der zur Verfügung stehende Bauraum für die erste Maschine im Bereich des Verbrennungsmotors.
Demzufolge kann die erste elektrische Maschine axial gesehen vor der Getriebeanordnung und die zweite elektrische Maschine axial gesehen hinter der Getriebeanordnung in vorteilhafter Weise angeordnet werden. Um die zweite elektrische Maschine mit dem Verbrennungsmotor möglichst konstruktiv einfach zu verbinden, kann zudem vorgesehen sein, dass eine koaxial zur ersten Achse angeordnete vierte Welle axial durch die Getriebeanordnung geführt wird.
Die axial vor der Getriebeanordnung vorgesehene erste elektrische Maschine ist über eine Getriebeeingangswelle mit der Getriebeanordnung verbindbar. Die Getriebeanordnung ist über eine Übersetzungsstufe oder dergleichen, vorzugsweise über eine Stirnradstufe mit dem Abtrieb verbindbar, wobei die Übersetzungsstufe axial gesehen zwischen der Getriebeanordnung und der zweiten elektrische Maschine angeordnet ist. Es sind auch andere Anbindungen zwischen der Getriebeanordnung und dem Abtrieb denkbar, die eine Verbindung der Getriebeausgangswelle mit dem Abtrieb axial gesehen zwischen dem Getriebeausgang und der zweiten elektrischen Maschine realisieren.
Der Abtrieb kann bei der alternativen Lösung einer zweiten Achse zugeordnet sein, wobei die zweite Achse derart achsversetzt zur ersten Achse angeordnet ist, dass die zweite Achse radial außerhalb der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist. Auf diese Weise kann der radiale Bauraum, der radial außen aufgrund des geringeren Außendurchmessers bei der zweiten elektrischen Maschine zur Verfügung steht, in vorteilhafter Weise für den Abtrieb genutzt werden.
Unabhängig von den vorbeschriebenen Gegenständen können bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang hinsichtlich der Getriebeanordnung verschiedene Arten von Getrieben verwendet werden. Beispielsweise kann ein Planetengetriebe, ein Vorgelegewellengetriebe oder auch eine Kombination daraus verwendet werden.
Ferner ist bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang die erste, größer dimensionierte bzw. einen größeren Außendurchmesser aufweisende elektrische Maschine vorzugsweise als Fahrantrieb vorzusehen, da diese höhere Leistungen aufbringen kann. Die zweite elektrische Maschine ist bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang kleiner dimensioniert als die erste elektrische Maschine und wird somit vorzugsweise als Startergenerator, also zum Starten des Verbrennungsmotors oder als Generator, verwendet. Es ist jedoch möglich, dass in bestimmten Fahrsituationen die zweite elektrische Maschine im Fährbetrieb zur Leistungserhöhung eingesetzt wird.
Um einen rein elektrischen Fahrantrieb bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang zu realisieren, bei dem zumindest die erste elektrische Maschine aber auch die zweite elektrische Maschine eingesetzt werden kann, ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor über ein Schaltelement, zum Beispiel eine Kupplung, von dem Antriebsstrang abkoppelbar ist.
Der vorgeschlagene Antriebsstrang kann optional ein dem Abtrieb nachgeschaltetes Allrad-Verteilergetriebe aufweisen, um einen Allradantrieb bei dem Fahrzeug zu realisieren. Gemäß dem Gegenstand des Patentanspruches 15 wird auch ein Fahrzeug mit dem in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten vorbeschriebenen Antriebsstrang beansprucht, sodass sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile ergeben. Bei dem vorgeschlagenen Fahrzeug ist demzufolge eine Verbrennungsmotor-Front- Längseinbaulage realisiert.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges mit radial verschachtelten elektrischen Maschinen; und
Figur 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges mit einer antriebsnah angeordneten ersten elektrischen Maschine und einer abtriebsnah angeordneten zweiten elektrischen Maschine.
In den Figuren 1 und 2 sind zwei verschiedene Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges bei einem Fahrzeug lediglich beispielhaft dargestellt.
Bezüglich der beschriebenen Verbindungen zwischen Getriebebauteilen wird die Formulierung verbindbar verwendet, welche sowohl eine lösbare als auch eine feste Verbindung beansprucht. Darüber hinaus ist mit der gewählten Formulierung auch eine direkte oder indirekte über weitere Bauteile vorgesehene Verbindung beansprucht.
Unabhängig von den beiden Ausführungsvarianten ist bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang vorgesehen, dass ein Verbrennungsmotor VM koaxial zu einer ersten Achse A1 angeordnet ist, welche in den Figuren der Kurbelwellenachse des Verbrennungsmotors VM entspricht. Ferner sind eine erste elektrische Maschine EM1 und eine zweite elektrische Maschine EM2 vorgesehen, wobei die erste elektrische Maschine EM1 hinsichtlich ihrer Abmessungen größer als die zweite elektrische Maschine EM2 dimensioniert ist. Dies bedeutet, dass die erste elektrische Maschine EM1 eine höhere Leistung und dementsprechend einen größeren Außendurchmesser als die zweite elektrische Maschine EM2 aufweist. Demzufolge wird die erste elektrische Maschine EM1 vorzugsweise oder ausschließlich für den Fahrantrieb und die zweite elektrische Maschine EM2 vorzugsweise oder ausschließlich zum Starten des Verbrennungsmotors VM und7oder als Generator eingesetzt. Somit ist die zweite elektrische Maschine EM2 zumindest mit dem Verbrennungsmotor VM und die erste elektrische Maschine EM1 zumindest mit der Getriebeanordnung G verbindbar. Ferner ist vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine EM1 und die zweite elektrische Maschine EM2 jeweils koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet sind. Als Getriebeanordnung G ist zum Beispiel ein schaltbares Mehrstufengetriebe vorgesehen, welches mit einem Abtrieb Ab verbindbar ist.
Im Rahmen der ersten Ausführungsvariante gemäß Figur 1 sind für eine möglichst bauraumgünstige Anordnung der elektrischen Maschinen EM1 , EM2 die erste elektrische Maschine EM1 und die zweite elektrische Maschinen EM2 radial verschachtelt angeordnet. Die radiale Verschachtelung sieht vor, dass die zweite elektrische Maschine EM2 radial innerhalb der ersten elektrischen Maschine EM1 angeordnet ist. Dies ist gleichbedeutend damit, dass die erste elektrische Maschine EM1 radial außerhalb der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist.
Ferner ist aus Figur 1 ersichtlich, dass die Getriebeanordnung G axial gesehen hinter der ersten elektrischen Maschine EM1 und der zweiten elektrischen Maschine EM2 angeordnet ist. Zudem ist bei der ersten Ausführungsvariante der Abtrieb Ab koaxial zu der ersten Achse A1 bzw. zur Kurbelwellenachse angeordnet ist.
Darüber hinaus ist gemäß Figur 1 vorgesehen, dass die zweite elektrische Maschine EM2 über eine koaxial zur ersten Achse A1 angeordnete z.B. erste Getriebeeingangswelle W1 mit der Getriebeanordnung G und dem Verbrennungsmotor VM verbindbar ist und dass die erste elektrische Maschine EM1 über eine ebenfalls koaxial zur ersten Achse A1 angeordnete weitere z.B. zweite Getriebeeingangswelle W2 mit der Getriebeanordnung G verbindbar ist. Im Rahmen der zweiten Ausführungsvariante gemäß Figur 2 wird eine alternative Lösung für eine möglichst bauraumgünstige Anordnung der elektrischen Maschinen EM1 , EM2 gezeigt, bei der die erste elektrische Maschine EM1 axial gesehen dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist und die zweite elektrische Maschine 2 axial gesehen dem Abtrieb zugeordnet ist. Hierbei sind die erste elektrische Maschine EM1 axial gesehen vor der Getriebeanordnung G und die zweite elektrische Maschine EM2 axial gesehen hinter der Getriebeanordnung angeordnet.
Ferner ist aus der Figur 2 ersichtlich, dass die zweite elektrische Maschine EM2 über eine erste Welle W1 mit dem Verbrennungsmotor VM verbindbar ist, wobei die erste Welle W1 axial durch die Getriebeanordnung G geführt ist und koaxial zur ersten Achse A1 angeordnet ist.
Zudem ist bei der zweiten Ausführungsvariante vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine EM1 über eine Getriebeeingangswelle W2 mit der Getriebeanordnung G Verbindbar ist und dass die Getriebeanordnung G über eine Übersetzungsstufe vorzugsweise als Stirnradstufe ST mit dem Abtrieb Ab verbindbar ist. Die die Stirnradstufe ST ist axial gesehen zwischen der Getriebeanordnung G und der zweiten elektrische Maschine EM2 angeordnet.
Bei der in Figur 2 gezeigten zweiten Ausführungsvariante ist der Abtrieb Ab einer zweiten Achse 2 zugeordnet, wobei die zweite Achse A2 derart achsversetzt zur ersten Achse A1 angeordnet ist, dass die zweite Achse A2 radial außerhalb der zweiten elektrischen Maschine EM2 bauraumsparend angeordnet ist.
Bei beiden Ausführungsvarianten gemäß Figur 1 und 2 ist beispielhaft dargestellt, dass dem Verbrennungsmotor VM ein Torsionsschwingungsdämpfer T nachgeschaltet ist, der über ein Schaltelement KO mit der koaxial zur ersten Achse A1 zugeordneten ersten Welle W1 verbindbar ist. Bezugszeichen
EM1 erste größer dimensionierte elektrische Maschine
EM2 zweite kleiner dimensionierte elektrische Maschine
VM Verbrennungsmotor
A1 erste Achse bzw. Kurbelwellenachse
A2 achsversetzt zur ersten Achse angeordnete zweite Achse
Ab Abtrieb
G Mehrstufen-Getriebeanordnung
W1 koaxial zur ersten Achse angeordnete Getriebeeingangswelle
W2 weitere koaxial zur ersten Achse angeordnete Getriebeeingangswelle
W3 Getriebeausgangswelle
W4 vierte koaxial zur ersten Achse angeordnete Welle
ST Übersetzungsstufe bzw. Stirnradstufe
KO Kupplung
T Torsionsschwingungsdämpfer

Claims

Patentansprüche
1 . Antriebsstrang für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (VM), der koaxial zu einer ersten Achse (A1 ) angeordnet ist, mit zumindest einer ersten elektrischen Maschine (EM1 ) und einer zweiten elektrischen Maschine (EM2), und mit einer Getriebeanordnung (G), die mit einem Abtrieb (Ab) verbindbar ist, wobei die erste elektrische Maschine (EM1 ) hinsichtlich ihrer Abmessungen größer als die zweite elektrische Maschine (EM2) dimensioniert ist, wobei die zweite elektrische Maschine (EM2) zumindest mit dem Verbrennungsmotor (VM) und die erste elektrische Maschine (EM1 ) zumindest mit der Getriebeanordnung (G) verbindbar ist, und wobei die erste elektrische Maschine (EM1 ) und die zweite elektrische Maschinen (EM2) koaxial zu der ersten Achse (A1 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EM1 ) und die zweite elektrische Maschinen (EM2) radial verschachtelt angeordnet sind.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass die zweite elektrische Maschine (EM2) radial innerhalb der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) angeordnet ist.
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (EM2) über eine koaxial zur ersten Achse (A1 ) angeordnete Getriebeeingangswelle (W1 ) mit der Getriebeanordnung (G) und dem Verbrennungsmotor (VM) verbindbar ist und dass die erste elektrische Maschine (EM1 ) über eine weitere Getriebeeingangswelle (W2) mit der Getriebeanordnung (G) verbindbar ist.
4. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (G) axial gesehen hinter der ersten elektrischen Maschine (EM1 ) und der zweiten elektrischen Maschine (EM2) angeordnet ist.
5. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb (Ab) koaxial zu der ersten Achse (A1 ) angeordnet ist.
6. Antriebsstrang für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (VM), der koaxial zu einer ersten Achse (A1 ) angeordnet ist, mit zumindest einer ersten elektrischen
9 Maschine (EM1 ) und einer zweiten elektrischen Maschine (EM2), und mit einer Getriebeanordnung (G), die mit einem Abtrieb (Ab) verbindbar ist, wobei die erste elektrische Maschine (EM1) hinsichtlich ihrer Abmessungen größer als die zweite elektrische Maschine (EM2) dimensioniert ist, wobei die zweite elektrische Maschine (EM2) zumindest mit dem Verbrennungsmotor (VM) und die erste elektrische Maschine (EM1 ) zumindest mit der Getriebeanordnung (G) verbindbar ist, und wobei die erste elektrische Maschine (EM1 ) und die zweite elektrische Maschinen (EM2) koaxial zu der ersten Achse (A1 ) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EM1 ) axial gesehen dem Verbrennungsmotor zugeordnet ist und dass die zweite elektrische Maschine (2) axial gesehen dem Abtrieb (Ab) zugeordnet ist.
7. Antriebsstrang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EM1 ) axial gesehen vor der Getriebeanordnung (G) und die zweite elektrische Maschine (EM2) axial gesehen hinter der Getriebeanordnung (G) angeordnet sind.
8. Antriebsstrang nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Maschine (EM2) über eine vierte Welle (W4) mit dem Verbrennungsmotor (VM) verbindbar ist, wobei die vierte Welle (W4) axial durch die Getriebeanordnung (G) geführt ist und koaxial zur ersten Achse (A1 ) angeordnet ist.
9. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EM1 ) über eine Getriebeeingangswelle (W2) mit der Getriebeanordnung (G) verbindbar ist und dass die Getriebeanordnung (G) über eine Übersetzungsstufe (ST) mit dem Abtrieb (Ab) verbindbar ist, wobei die Übersetzungsstufe (ST) axial gesehen zwischen der Getriebeanordnung (G) und der zweiten elektrische Maschine (EM2) angeordnet ist.
10. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb (Ab) einer zweiten Achse (2) zugeordnet ist, wobei die zweite Achse (A2) derart achsversetzt zur ersten Achse (A1) angeordnet ist, dass die zweite Achse (A2) radial außerhalb der zweiten elektrischen Maschine (EM2) angeordnet ist.
11 . Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Getriebeanordnung (G) ein Planetengetriebe und/oder ein Vorgelegewellengetriebe vorgesehen ist.
12. Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (EM1 ) als Fahrantrieb und die zweite elektrische Maschine (EM2) zum Starten des Verbrennungsmotors (VM) und/oder als Generator vorgesehen sind.
13. Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verbrennungsmotor (VM) ein Torsionsschwingungsdämpfer (T) nachgeschaltet ist.
14. Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (VM) über ein Schaltelement (KO) von der koaxial zur ersten Achse (A1 ) angeordneten ersten Welle (W1 ) abkoppelbar ist.
15. Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abtrieb (Ab) der Getriebeanordnung ein Allrad-Verteilergetriebe nachgeschaltet ist.
16. Fahrzeug mit einem in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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