MEYER-EBELING, Joerg (Hauptmannsreute 134, Stuttgart, 70193, DE)
FUECHTNER, Martin (Rötestr. 28, Stuttgart, 70197, DE)
MEYER-EBELING, Joerg (Hauptmannsreute 134, Stuttgart, 70193, DE)
| Patentansprüche 1. Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit einer Vorderachse, mit einer Hinterachse, mit einer Brennkraftmaschine, die hinter der Vorderachse und vor der Hinterachse in Mittelmotoranordnung positioniert ist, mit einem Getriebe, über welches die Brennkraftmaschine die Hinterachse antreibt, und mit einem der Vorderachse zugeordneten, mindestens zwei elektrische Maschinen umfassenden Elektroantrieb, über welchen die Vorderachse antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hinterachse (13) ein weiterer Elektroantrieb (18) zugeordnet ist, über welchen die Hinterachse (13) zusätzlich oder alternativ zur Brennkraftmaschine (16) antreibbar ist. 2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb (18), welcher der Hinterachse (13) zugeordnet ist, mindestens eine elektrische Maschine (19) umfasst, die in das Getriebe (17) integriert ist. 3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (17), über welches die Brennkraftmaschine (16) und der Elektroantrieb (18) der Hinterachse (13) die Hinterachse (13) antreiben, als Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen und zwei Anfahrkupplungen ausgebildet ist. 4. Antriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (16) und die elektrische Maschine (19) des der Hinterachse (13) zugeordneten Elektroantriebs (18) jeweils in unterschiedliche Getriebeeingangswellen des Doppelkupplungsgetriebes eintreiben. 5. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektroantrieb (20), welcher der Vorderachse (10) zugeordnet ist, eine erste elektrische Maschine (21), die einem ersten Vorderrad (11) der Vorderachse (10) zugeordnet ist, und zweite elektrische Maschine (22), die einem zweiten Vorderrad (12) der Vorderachse (10) zugeordnet ist, umfasst, wobei diese elektrischen Maschinen (21 , 22) des die Vorderachse (10) antreibenden Elektroantriebs (20) über eine Einrichtung (23) miteinander koppelbar sind. 6. Antriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) als Kupplung ausgebildet ist. 7. Antriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) als mechanisches Differenzial ausgebildet ist. 8. Antriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (23) als elektrisches Differenzial ausgebildet ist. 9. Antriebsstrang nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (17), über welches die Brennkraftmaschine (16) und der Elektroantrieb (18) der Hinterachse (13) die Hinterachse (13) antreiben, auf der Hinterachse (13) sitzt und als Längsgetriebe ausgebildet ist, dessen Wellen in etwa senkrecht zur Hinterachse (13) verlaufen. 10. Antriebsstrang nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (17), über welches die Brennkraftmaschine (16) und der Elektroantrieb (18) der Hinterachse (13) die Hinterachse (13) antreiben, auf der Hinterachse (13) sitzt und als Quergetriebe ausgebildet ist, dessen Wellen in etwa parallel zur Hinterachse (13) verlaufen. |
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2006 026 916 AI ist ein Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorderachse und einer Hinterachse bekannt, wobei die Vorderachse von einem der Vorderachse zugeordneten Elektroantrieb und die Hinterachse von einer der Hinterachse zugeordneten Brennkraftmaschine antreibbar ist. Die der Hinterachse zugeordnete Brennkraftmaschine ist in Mittelmotoranordnung hinter der Vorderachse und vor der Hinterachse positioniert und treibt in die Hinterachse über ein Getriebe ein, welches hinter der Hinterachse positioniert ist. Der Elektroantrieb, welcher der Vorderachse zugeordnet ist, kann eine einzige elektrische Maschine oder je Vorderrad eine separate, elektrische Maschine aufweisen.
Beim Antriebsstrang gemäß der DE 10 2006 026 916 AI kann die Vorderachse ausschließlich elektromotorisch und die Hinterachse ausschließlich verbrennungsmotorisch angetrieben werden.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zu Grunde einen neuartigen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu schaffen. Dieses Problem wird durch einen Antriebsstrang gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der Hinterachse ein weiterer Elektroantrieb zugeordnet, über welchen die Hinterachse zusätzlich oder alternativ zur Brennkraftmaschine antreibbar ist.
Beim erfindungsgemäßen Antriebsstrang kann die Hinterachse sowohl verbrennungsmotorisch als auch elektromotorisch angetrieben werden. Hierzu ist der Hinterachse zusätzlich zur Brennkraftmaschine ein Elektronantrieb zugeordnet. Über den der Hin- terachse zugeordneten Elektroantrieb kann die Hinterachse zusätzlich zur Brennkraftmaschine oder alternativ zur Brennkraftmaschine angetrieben werden. Beim erfindungsgemäßen Antriebsstrang erfolgt der Antrieb der Vorderachse demnach rein elektromotorisch. Der Antrieb der Hinterachse kann rein elektromotorisch, rein verbrennungsmotorisch oder in Kombination verbrennungs- und elektromotorisch erfolgen.
Vorzugsweise umfasst der Elektroantrieb, welcher der Vorderachse zugeordnet ist, eine erste elektrische Maschine, die einem ersten Vorderrad der Vorderachse zugeordnet ist, und zweite elektrische Maschine, die einem zweiten Vorderrad der Vorderachse zugeordnet ist, wobei diese elektrischen Maschinen des die Vorderachse antreibenden Elektroantriebs über eine Einrichtung miteinander koppelbar sind. Die dem ersten Vorderrad zugeordnete, erste elektrische Maschine des Elektroantriebs der Vorderachse dient dem Antreiben des ersten Vorderrads und die dem zweiten Vorderrad zugeordnete, zweite elektrische Maschine des Elektroantriebs der Vorderachse dient dem Antreiben des zweiten Vorderrads. Dann, wenn die beiden elektrischen Maschinen koppelbar sind, kann bei Ausfall einer elektrischen Maschine des Elektroantriebs der Vorderachse ein Antrieb beider Vorderräder mithilfe der verbleibenden elektrischen Maschine des Elektroantriebs der Vorderachse erfolgen.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Getriebe, über welches die Brennkraftmaschine und der Elektroantrieb der Hinterachse die Hinterachse antreiben, als Doppelkupplungsgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen und zwei Anfahrkupp ¬ lungen ausgebildet, wobei der Elektroantrieb, welcher der Hinterachse zugeordnet ist, mindestens eine elektrische Maschine umfasst, die in das Getriebe integriert ist, und wobei die Brennkraftmaschine und die in das Doppelkupplungsgetriebe integrierte e- lektrische Maschine des der Hinterachse zugeordneten Elektroantriebs jeweils in unterschiedliche Getriebeeingangswellen des Doppelkupplungsgetriebes eintreiben. Die Integration der elektrischen Maschine des der Hinterachse zugeordneten Elektroantriebs in das Doppelkupplungsgetriebe verfügt über den Vorteil, dass Bauraum eingespart werden kann. Durch die Ausführung des Getriebes als Doppelkupplungsgetriebe sowie dadurch, dass die Brennkraftmaschine und die in das Doppelkupplungsgetriebe integrierte, elektrische Maschine in unterschiedliche Eingangswellen des Doppelkupplungsgetriebes eintreiben, kann ein höchsten Leistungsanforderungen gerecht werdender Antriebsstrang bereitgestellt werden, der darüberhinaus im Hinblick auf einen minimalen Schadstoffausstoß ausgelegt ist.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematisierte Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs;
Fig. 2 eine Alternative für die Hinterachse des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs der Fig. 1 ; und
Fig. 3 eine Alternative für die Vorderachse des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs der Fig. 1.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei Fig. 1 stark schematisiert ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs zeigt.
Der erfindungsgemäße Antriebsstrang verfügt über eine Vorderachse 10 mit Vorderrädern 11 , 12 und über eine Hinterachse 13 mit Hinterrädern 14, 15. Der Hinterachse 13 ist eine Brennkraftmaschine 16 zugeordnet, die in Mittelmotoranordnung hinter der Vorderachse 10 und vor der Hinterachse 13 positioniert ist, und die über ein Getriebe 17 die Hinterachse 13 antreibt. Bei der Brennkraftmaschine 16 handelt es sich um eine Otto-Brennkraftmaschine, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel um eine 8-Zylinder- Otto-Brennkraftmaschine in V-Bauweise.
Beim Getriebe 17, über welches die Brennkraftmaschine 16 die Hinterachse 13 antreibt, handelt es sich um ein Doppelkupplungsgetriebe. Der prinzipielle Aufbau von Doppelkupplungsgetrieben ist dem hier angesprochenen Fachmann geläufig und bedarf keiner näheren Erläuterung. Der prinzipielle Aufbau von Doppelkupplungsgetrieben ist z. B. aus der WO 2007/042109 AI bekannt, aus welcher hervorgeht, dass ein Doppelkupplungsgetriebe über zwei Getriebeeingangswellen und zwei Anfahrkupplungen verfügt.
Der Hinterachse 13 ist zusätzlich zur Brennkraftmaschine 16 ein Elektroantrieb 18 zugeordnet, über welchen die Hinterachse 13 zusätzlich oder alternativ zur Brennkraftmaschine 16 antreibbar ist. Der Elektroantrieb 18 der Hinterachse 13 verfügt über mindestens eine elektrische Maschine, im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine einzige elektrische Maschine 19, die in das als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildete Getriebe 17 integriert ist. Vorzugsweise treiben dabei die Brennkraftmaschine 16 und die in das Doppelkupplungsgetriebe 17 integrierte, elektrische Maschine 19 des Elektroantriebs 18 in unterschiedliche Eingangswellen des Doppelkupplungsgetriebes 17 ein.
Obwohl das Eintreiben der Brennkraftmaschine 16 sowie der elektrischen Maschine 19 des Elektroantriebs 18 der Hinterachse 19 in unterschiedliche Getriebeeingangswellen des als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildeten Getriebes 17 antriebstechnisch besonders bevorzugt ist, ist es alternativ auch möglich, dass Brennkraftmaschine 16 und elektrische Maschine 19 gemeinsam in eine Getriebeeingangswelle des Doppelkupplungsgetriebes eintreiben. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das Getriebe 17 in Querbauweise ausgeführt und demnach als Quergetriebe ausgebildet, dessen Wellen in etwa parallel zur Hinterachse 13 verlaufen. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, wie Fig. 3 entnommen werden kann, dass das Getriebe 17, welches als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildet ist, in Längsbauweise ausgeführt und demnach als Längsgetriebe ausgebildet ist, dessen Wellen in etwa senkrecht zur Hinterachse 13 verlaufen. In jedem Fall sitzt das Getriebe zumindest abschnittsweise auf der Hinterachse 13.
Der Vorderachse 10 des Antriebsstrangs ist ebenfalls ein Elektroantrieb 20 zugeordnet, wobei der Elektroantrieb 20 der Vorderachse 10 mehrere, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei, elektrische Maschinen 21 und 22 umfasst.
So ist eine erste elektrische Maschine 21 des Elektroantriebs 20 der Vorderachse 10 einem ersten Vorderrad 11 und eine zweite elektrische Maschine 22 des Elektroantriebs 20 der Vorderachse 10 einem zweiten Vorderrad 12 zugeordnet. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 dient dabei die elektrische Maschine 21 des Elektroantriebs 20 ausschließlich dem Antreiben des Vorderrads 11 und die elektrische Maschine 22 des Elektroantriebs 20 der Vorderachse 10 ausschließlich dem Abtrieben des Vorderrads 12.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es jedoch auch möglich, wie in Fig. 2 gezeigt, dass die beiden elektrischen Maschinen 22 und 21 des Elektroantriebs 20 der Vorderachse 10 über eine Einrichtung 23 koppelbar sind. In diesem Fall ist es dann möglich, bei Ausfall einer der elektrischen Maschinen 21 bzw. 22 des Elektroantriebs 20 der Vorderachse 10 beide Vorderräder 11 , 12 der Vorderachse 10 von der jeweils verbleibenden, funktionstüchtigen elektrischen Maschinen 21 bzw. 22 des E- lektroantriebs 20 der Vorderachse 10 aus anzutreiben. Bei der Einrichtung 23, über welche die beiden elektrischen Maschinen 21 und 22 des Elektroantriebs 20 der Vorderachse 10 koppelbar sind, kann es sich um eine Kupplung handeln. In diesem Fall werden dann die beiden Vorderräder 11 , 12 der Vorderachse 10 jeweils mit gleichen Drehzahlen angetrieben.
Im Unterschied hierzu ist es jedoch auch möglich, dass die Einrichtung 23, über welche die beiden elektrischen Maschinen 21 und 22 des Elektroantriebs 20 der Vorderachse 10 koppelbar sind, als mechanisches Differenzial oder als elektrisches Differen- zial ausgebildet ist.
Dann, wenn die Einrichtung 23 als mechanisches Differenzial ausgebildet ist, können die beiden Vorderräder 11 , 12 der Vorderachse 10 bei gekoppelten elektrischen Maschinen 21 und 22 mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden, an derselben liegt jedoch ein Antriebsmoment mit identischem Vorzeichen, also entweder jeweils ein Zugmoment oder ein Schubmoment, an.
Dann hingegen, wenn die Einrichtung 23 als elektrisches Differenzial ausgeführt ist, können die beiden Vorderräder 11 , 12 nicht nur mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden, sondern vielmehr ist es auch möglich, an den beiden Vorderrädern 11 , 12 Momente mit unterschiedlichen Vorzeichen anzulegen, also an einem Vorderrad ein Zugmoment und an einem anderen Vorderrad ein Schubmoment.
Sowohl die beiden elektrischen Maschinen 21 und 22 des Elektroantriebs 20 der Vorderachse 10 als auch die elektrische Maschine 19 des Elektroantriebs 18 der Hinterachse 13 können jeweils motorisch oder generatorisch betrieben werden. Gemäß Fig. 1 ist dabei allen elektrischen Maschinen 19, 21 und 22 der Elektroantriebe 18 und 20 von Hinterachse 13 und Vorderachse 10 ein gemeinsamer elektrischer Energiespeicher 24 zugeordnet, wobei dann, wenn eine der elektrischen Maschinen 19 bzw. 21 bzw. 22 motorisch betrieben wird, dieselbe den elektrischen Energiespeicher 24 stärker entlädt, und dann, wenn eine der elektrischen Maschinen 19 bzw. 21 bzw. 22 generatorisch betrieben wird, dieselbe den elektrischen Energiespeicher 24 stärker auflädt.
Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dem Elektroantrieb 18 der Hinterachse 13 und dem Elektroantrieb 20 der Vorderachse 10 getrennte, elektrische Energiespeicher zuzuordnen.
Bei dem oder jedem elektrischen Energiespeicher handelt es sich entweder um eine Batterie oder um einen Schwungradspeicher. Ein Schwungradspeicher kommt dann zum Einsatz, wenn Schwerpunkt auf ein performantes bzw. leistungsorientiertes Verhalten des Antriebsstrangs gelegt wird. Eine Batterie kommt dann zum Einsatz, wenn Schwerpunkt auf einen minimierten Kraftstoffverbrauch bzw. maximierte Reichweite des Antriebsstrangs gelegt wird.