Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ELECTROMECHANICAL DRIVE ASSEMBLY FOR A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/030227
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electromechanical drive assembly, comprising: an electromechanical main drive motor (E), which comprises a rotor and a stator; a reduction gearing device (G), which comprises a gearing input, a gearing output, at least one reduction stage and a gearing housing (GH), which accommodates the reduction stage; an axle differential (AD) for branching the drive power fed via the reduction stage to a first and a second wheel drive train portion; and an auxiliary assembly (AUX1), which can be driven by means of the main drive motor, wherein: the auxiliary assembly is arranged outside of the gearing housing; a switching element (SE) is provided in the gearing housing; the switching element is designed and integrated into the drive assembly in such a way that, by means of the switching element, the drive connection between the rotor and the axle differential can be switchably closed and disconnected; the auxiliary assembly can be driven by means of the rotor when the drive connection between the rotor and the axle differential is released.

Inventors:
REICHERT ANDREA (DE)
DRESSEL MARTIN (DE)
Application Number:
DE2019/100712
Publication Date:
February 13, 2020
Filing Date:
August 06, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
International Classes:
B60K1/00; B60K25/00
Foreign References:
FR3043364A12017-05-12
FR3043362A12017-05-12
FR3043363A12017-05-12
DE102012010171A12013-11-21
DE102012010171A12013-11-21
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Elektromechanische Antriebsanordnung mit:

- einem elektromechanischen Hauptantriebsmotor (E), der einen Rotor (ER) und ei- nen Stator (ES) umfasst,

- einer Reduktionsgetriebeeinrichtung (G), die einen Getriebeeingang (GE), einen Ge- triebeausgang (GA), wenigstens eine Reduktionsstufe (GR) und ein Getriebegehäuse (GH) umfasst, welches die Reduktionsstufe (GR) beherbergt,

- einem Achsdifferentialgetriebe (AD) zur Verzweigung der am Ausgang der Redukti- onsgetriebeeinrichtung (G) anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Radantriebsstrangabschnitt (DL, DR) und

- einem Nebenaggregat (AUX1 ), das über den Hauptantriebsmotor (E) antreibbar ist, wobei

- das Nebenaggregat (AUX1 ) außerhalb des Getriebegehäuses (GH) angeordnet ist,

- in dem Getriebegehäuse (GH) ein Schaltelement (SE) vorgesehen ist,

- das Schaltelement (SE) derart ausgebildet und in die Antriebsanordnung eingebun- den ist, dass über dieses eine Koppelwirkung (S1 ) zwischen dem Rotor (ER) und dem Achsdifferentialgetriebe (AD) schaltbar einstellbar und aufhebbar ist und dabei das Nebenaggregat (AUX1 ) über den Rotor (ER) antreibbar ist, wenn die Koppelwirkung (S1 ) zwischen dem Rotor (ER) und dem Achsdifferentialgetriebe (AD) aufgehoben ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenag- gregat (AUX1 ) eine Eingangswelle (E1 ) aufweist und diese Eingangswelle (E1 ) zur Umlaufachse (X) des Rotors (ER) des Elektromotors (E) parallel versetzt angeordnet ist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenag- gregat (AUX1 ) eine Eingangswelle (E1 ) aufweist und diese Eingangswelle (E1 ) zur Umlaufachse (X) des Rotors (ER) des Elektromotors (E) gleichachsig angeordnet ist.

4. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Antriebsanordnung zwei Nebenaggregate (AUX1 , AUX2) um- fasst und hierbei eines der Nebenaggregate (AUX1 ) mit seiner Eingangswelle (E1 ) zur Umlaufachse (X) des Rotors (ER) gleichachsig und das zweite Nebenaggregat (AUX2) zu dieser Umlaufachse (X) parallel versetzt angeordnet ist.

5. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Schaltelement (SE) zwischen dem Elektromotor (E) und der Reduktionsstufe (GR) angeordnet ist.

6. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Schaltelement (SE) in die Reduktionsstufe (GR) eingebunden ist.

7. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Reduktionsstufe (RG) als Stirnradstufe ausgebildet ist.

8. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Nebenaggregat (AUX1 , AUX2) über einen außerhalb des Ge- triebegehäuses (GH) verlaufenden Umschlingungstrieb angetrieben wird.

9. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Antriebsanordnung eine Freilaufeinrichtung umfasst und dass diese Freilaufeinrichtung es gestattet, dass im Schubbetrieb des Fahrzeuges die Ein- gangswelle (E1 ) des Nebenaggregats (AUX1 ) durch die aus dem Achsdifferentialge- triebe (AD) abgreifbare Energie getrieben wird und dabei die Rotorwelle (RS) überholt.

10. Antriebsanordnung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Schaltelement (SE) als formschlüssig oder reibschlüssig koppelndes Schaltelement ausgebildet ist, und/oder dass die Getriebeeinrichtung als mehrstufig schaltbare Getriebeeinrichtung ausgebildet ist, und dass die Antriebsan- ordnung eine rein elektrische Antriebsanordnung ist.

Description:
Elektromechanische Antriebsanordnunq für ein Kraftfahrzeug

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem für den Antrieb des Kraftfahrzeuges vorgesehenen elektro- mechanischen Hauptantriebsmotor, der einen Rotor und einen Stator umfasst, einer Reduktionsgetriebeeinrichtung, die mit dem Rotor kinematisch gekoppelt ist, einem Achsdifferentialgetriebe, zur Verzweigung der am Ausgang der Reduktionsgetriebe- einrichtung anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Radan- triebsstrangabschnitt und wenigstens einem Nebenaggregat z.B. in Form einer Lenk- hilfepumpe, eines Klimakompressors oder einer Pumpe für einen über eine Akkubau- gruppe geführten Kühlmittelkreis, wobei jenes Nebenaggregat über den Hauptan- triebsmotor antreibbar ist.

Aus DE 10 2012 010 171 A1 ist eine elektromechanische Antriebsanordnung der oben genannten Art bekannt. Bei dieser bekannten Antriebsanordnung setzt sich der Hauptantriebsmotor aus zwei koaxial gefügten Teilmotoren zusammen, deren Aus- gänge auf zwei separate Eingänge eines Umlaufrädergetriebes geführt sind. Das in dieser Antriebsanordnung vorgesehene Nebenaggregat ist koaxial zur Achse des in- neren Teilmotors angeordnet und mit dessen Rotor kinematisch gekoppelt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lösungen aufzuzeigen durch welche es möglich wird, eine elektromechanische Antriebsanordnung für ein rein elektrisch be- triebenes Kraftfahrzeug zu schaffen, die sich durch einen vorteilhaft realisierbaren Gesamtaufbau auszeichnet und welche unter energetischen Aspekten vorteilhaft be- treibbar ist. Erfindungsgemäße Lösung

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektromechani- sche Antriebsanordnung mit:

- einem elektromechanischen Hauptantriebsmotor, der einen Rotor und einen Stator umfasst,

- einer Reduktionsgetriebeeinrichtung, die einen Getriebeeingang, einen Getriebeaus- gang, wenigstens eine Reduktionsstufe und ein Getriebegehäuse umfasst, das die Reduktionsstufe beherbergt,

- einem Achsdifferentialgetriebe, zur Verzweigung der über die Reduktionsstufe ge- führten Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Radantriebsstrangab- schnitt, und

- einem Nebenaggregat das über den Hauptantriebsmotor antreibbar ist, wobei

- das Nebenaggregat außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist,

- in dem Getriebegehäuse ein Schaltelement vorgesehen ist,

- das Schaltelement derart ausgebildet und in die Antriebsanordnung eingebunden ist, dass über dieses die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor und dem Achsdifferen- tialgetriebe schaltbar schließbar und trennbar ist und dabei das Nebenaggregat über den Rotor antreibbar ist, wenn die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor und dem Achsdifferentialgetriebe aufgehoben ist.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Antriebsanordnung für ein rein elektromechanisch betriebenes Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welcher ein außerhalb des Getriebegehäuses angeordnetes Nebenaggregat über eine im Getriebegehäuse vorgesehene schaltbare Einrichtung an den Hauptantriebsstrang angekoppelt ist, so dass das Nebenaggregat im Fährbetrieb des Fahrzeugs mit dem zum Achsdifferential führenden Antriebsstrangabschnitt verbunden ist und zudem bei Stillstand des Fahr- zeugs das Nebenaggregat weiterhin über den Hauptantriebsmotor angetrieben wer- den kann. Das Schaltelement ist vorzugsweise derart ausgebildet und in die Antriebsanordnung eingebunden, dass dieses in einen Zustand bringbar ist, in welchem die Antriebsver- bindung zwischen dem Rotor und dem Achsdifferentialgetriebe aufgehoben ist und das Nebenaggregat im Fahrzeugschubbetrieb über das Achsdifferentialgetriebe ange- trieben wird. Hierzu kann in dem Schaltelement eine form- oder reibschlüssige Kupp- lungseinrichtung und/oder auch eine Freilaufeinrichtung vorgesehen sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische Steuereinrichtung vorgesehen, wobei über diese Steuereinrichtung der Schaltzustand des Schaltelements eingestellt wird, wobei die Steuereinrichtung hierbei den aktuellen Betriebszustand des Fahrzeuges berücksichtigt und den Schaltzustand nach Maßga- be eines die Gesamtenergieeffizienz berücksichtigenden Regelkonzepts einstellt. Die Steuereinrichtung kann hierbei den aktuellen oder einen modellierten thermischen Zustand des Akkusystems, den Wärmeenergiebedarf zur Heizung des Fahrzeugin- nenraums, den Kühlleistungsbedarf sowie den Energiebedarf des Nebenaggregats berücksichtigen und basierend auf diesen Eingangsinformationen dann Schaltzustän- de herbeiführen die bewirken, dass z.B. im Schubbetrieb des Fahrzeugs aus diesem abgreifbare Energie möglichst effizient und ohne Konversionsverluste zur Deckung des Energiebedarfs des Nebenaggregats herangezogen wird. Die Steuereinrichtung kann dabei die Drehzahlen berücksichtigen mit welchen das außerhalb des Getrie- begehäuses angeordnete Aggregat bei einer Durchschaltung des Schaltelements an- getrieben werden würde und z.B. zunächst eine zum Betrieb des Nebenaggregats pa- rallele Energierekuperation über den temporär generatorisch betriebenen Hauptan- triebsmotor vornehmen, und erst bei langsameren Auslaufgeschwindigkeiten des Fahrzeugs dann die abgreifbare Leistung primär für den Antriebs des Nebenaggregats heranziehen. Temporär können auch Mischzustände eingestellt werden bei welchen im Schubbetrieb sowohl ein direkter mechanischer Antrieb der Nebenaggregate aus der Schubleistung und auch eine Rekuperation über den Elektromotor vorgenommen wird. Die Steuereinrichtung kann insbesondere so ausgelegt und konfiguriert sein, dass bei Leistungsbedarf des Nebenaggregats dieser im Schubbetrieb des Fahrzeu- ges primär durch Leistungsabgriff aus dem Achsdifferentialgetriebe gedeckt wird. Das Nebenaggregat ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass dieses Nebenaggregat eine Eingangswelle aufweist und diese Eingangswelle zur Umlaufachse des Rotors des Elektromotors gleichachsig angeordnet ist. Das Nebenaggregat kann direkt von außen an das Getriebegehäuse angesetzt sein, so dass dessen Eingangswelle ent- weder in das Getriebegehäuse zu einer entsprechenden Anschlussstelle hin vordringt, oder dort in eine Anschlussgeometrie eingreift. Es ist auch möglich, das Nebenaggre- gat über ein Gestänge der Strebenanordnung in Nachbarschaft zum Getriebegehäuse anzuordnen und aus dem Getriebegehäuse einen Wellenabschnitt herauszuführen oder dort ein geeignetes Antriebsrad, insbesondere für einen Riementrieb vor- zugsehen.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung kann auch so ausgebildet sein, dass die Eingangswelle des Nebenaggregats zur Umlaufachse des Rotors des Elektromotors parallel versetzt angeordnet ist. Der Leistungstransfer kann dann durch einen außer- halb des Getriebegehäuses verlaufenden Antriebsstrangabschnitt, insbesondere in Form eines Umschlingungstriebes bewerkstelligt werden. Die Antriebsanordnung kann weiterhin auch derart ausgebildet werden, dass diese zwei Nebenaggregate umfasst und hierbei eines der Nebenaggregate mit seiner Eingangswelle zur Umlaufachse des Rotors gleichachsig und das zweite Nebenaggregat zu dieser Umlaufachse parallel versetzt angeordnet ist.

Das Schaltelement ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass über dieses eine An- triebsverbindung zu dem Achsdifferentialgetriebe herstellbar und aufhebbar ist. Das Schaltelement ist vorzugsweise zwischen dem Elektromotor und der Reduktionsstufe angeordnet oder in die Reduktionsstufe eingebunden.

Die Reduktionsstufe kann als Stirnradstufe ausgebildet werden die ein erstes Stirnrad aufweist, das zur Rotorachse gleichachsig angeordnet ist, wobei wiederum vorzugs- weise durch das zweite Stirnrad dann direkt der Leistungstransfer zum Achsdifferenti- algetriebe bewerkstelligt wird. Die Reduktionsstufe kann auch als Umlaufrädergetriebe ausgebildet sein und hierbei wiederum derart gestaltet sein, dass dieses auf schaltbarem Wege wenigstens zwei unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse bietet.

Wie oben bereits erwähnt ist es möglich, die kinematische Koppelung des Nebenag- gregats mit dem Elektromotor über einen außerhalb des Getriebegehäuses verlaufen- den Umschlingungstrieb zu bewerkstelligen, wobei dieser Umschlingungstrieb insbe- sondere als Zahnriemen, als Flach- oder Keilriemen, oder insbesondere als Poly-V Riemen ausgebildet sein kann.

Die Antriebsanordnung kann auch so gestaltet sein, dass diese eine Freilaufeinrich- tung umfasst und dass diese Freilaufeinrichtung es gestattet, dass im Schubbetriebs des Fahrzeuges die Eingangswelle des Nebenaggregats durch die aus dem Achsdif- ferentialgetriebe abgreifbare Energie getrieben wird und dabei die Rotorwelle überholt.

Das Schaltelement ist vorzugsweise als form- und/oder reibschlüssig koppelndes Schaltelement ausgebildet. Das Schaltelement kann auch im Zusammenspiel mit ei- ner Getriebeeinrichtung gebildet sein, deren Schaltzustand durch Festlegung/Freigabe eines Getriebeglieds, z.B. eines Flohlrades einstellbar ist.

Die Reduktionsgetriebeeinrichtung kann auch als mehrstufig schaltbare Getriebeein- richtung ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist eine rein elektrische Antriebsanordnung bei welcher die Flauptantriebsleistung durch den Elekt- romotor bereitgestellt wird. Die Antriebsanordnung umfasst keine Brennkraftmaschine. Der Elektromotor kann in vorteilhafter Weise als zunächst eigenständige Baugruppe gefertigt werden und im Rahmen des Zusammenbaus der Antriebsanordnung dann an das Getriebegehäuse angebunden werden. Es ist auch möglich, zumindest einen Teil des Motorgehäuses, insbesondere in Form eines Topfgehäuseabschnitts noch durch das Getriebegehäuse bereitzustellen.

Das Achsdifferentialgetriebe kann so aufgebaut sein, dass dieses ein eigenes Diffe- rentialgetriebegehäuse umfasst das dann unmittelbar an das Gehäuse der Redukti- onsgetriebeeinrichtung angebunden ist. Es ist auch möglich, das Achsdifferentialge- triebe noch in dem Getriebegehäuses unterzubringen, oder das Achsdifferentialge- triebegehäuse integral mit dem Gehäuse des Reduktionsgetriebes zu fertigen.

Durch das erfindungsgemäße Konzept können bei Stillstand des Fahrzeuges, sowie im Schubbetrieb desselben Aggregate wie Wasserpumpe, Klimakompressor und Lenkhilfepumpe energetisch vorteilhaft betrieben werden. Die vorliegende Erfindung schlägt eine neuartige Anbindung der Nebenaggregate vor. Diese besteht in der An- bindung der Nebenaggregate an das Getriebe in Verbindung mit „intelligenten“ Schaltelementen, welche es ermöglichen, die Nebenaggregate abhängig vom Be- triebszustand des Fahrzeugs und/oder des/der Antriebsmotors/Antriebsmotoren und/oder vom Batterieladezustand und/oder von äußeren Faktoren (z.B. der Tempera- tur) immer im energieeffizientesten Modus zu betreiben. Dies wird dadurch gewähr- leistet, dass bei bewegtem Fahrzeug der Antrieb der Nebenaggregate über die Ge- triebewelle erfolgt. Dabei kann insbesondere auch die kinetische Energie des Fahr- zeugs genutzt werden. Außerdem bietet der mechanische Antrieb deutliche Vorteile in der Gesamtwirkungsgradkette gegenüber rein elektrifizierten Aggregaten. Bei stehen- dem Fahrzeug erfolgt der Antrieb elektrisch über die direkte Verbindung zum E-Motor. Dabei wird die Verbindung der Aggregate zur Getriebewelle gelöst, wodurch Rei- bungsverluste reduziert werden. Diese Betriebsweise ermöglicht die Bereitstellung von Komfortfunktionen wie Standklimatisierung bei stillstehendem Fahrzeug oder die Sicherstellung von notwendigen Funktionen wie z.B. Betrieb des Batteriekühlkreislaufs über eine Wasserpumpe für ein Nachkühlen nach Fahrzeugabstellen.

Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht eine Reduzierung des Energieverbrauchs durch Nebenaggregate in rein elektrisch angetriebenen Fahrzeugen und führt zu einer Erhöhung der Fahrzeugreichweite.

Erfindungsgemäß umfasst die Antriebsanordnung eines Elektrofahrzeugs eine rein elektrische Antriebsmaschine, mit einem Getriebe und wenigstens ein Nebenaggre- gat. Das Getriebe kann entsprechend der im Folgenden noch beschriebenen Darstel- lungen nur den Final Drive und das Differential beinhalten, es kann alternativ aber auch noch weitere Getriebestufen aufweisen.

Mindestens ein außerhalb des Getriebegehäuses angeordnetes Nebenaggregat wird über ein in dem Getriebegehäuse liegendes Schaltelement mit der elektrischen An- triebsmaschine selektiv gekoppelt. Mittels dieses Schaltelements können wenigstens drei„Pfade“ geschaltet werden. Über einen ersten Pfad fließt die Leistung auf das Nebenaggregat (bei stehendem Fahrzeug). Über den zweiten Pfad wird nur das Ge- triebe mit Leistung versorgt. Über den dritten Pfad fließt Leistung vom Differential zum Nebenaggregat (Antrieb über die Getriebewelle).

Das erfindungsgemäße Konzept kann in unterschiedlichen Ausgestaltungen verwirk- licht werden. So können die Rotorachsen der elektrischen Antriebsmaschine und des Nebenaggregats koaxial zueinander angeordnet sein oder achsparallel. Im Falle der achsparallelen Anordnung besteht eine getriebliche Verbindung zwischen der Rotor- achse der elektrischen Antriebsmaschine und der Rotorachse des Nebenaggregats. Ein zweites oder weiteres Nebenaggregat ist wahlweise koaxial bzw. achsparallel zu- einander angeordnet und über eine weitere getriebliche Stufe miteinander verbunden. Achsparallel zueinander angeordnete Nebenaggregate können beispielsweise über einen Zugmitteltrieb getrieblich miteinander verbunden werden.

Kurzbeschreibung der Figuren

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgen- den Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:

Figur 1 eine erste Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung mit einem außerhalb des Getriebegehäuses und dabei zum Elektromotor gleich- achsig angeordnetem Nebenaggregat, sowie einem zu dessen selektiver Koppelung mit dem Elektromotor und dem zum Achsdifferential führen- den Antriebsstrangabschnitt vorgesehenen in das Getriebe integrierten Schaltelement;

Figur 2 eine zweite Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus ei- ner erfindungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung eben- falls mit einem außerhalb des Getriebegehäuses angeordneten Neben- aggregat, sowie einem zu dessen selektiver Koppelung mit dem Elekt- romotor und dem zum Achsdifferential führenden Antriebsstrangab- schnitt vorgesehenen und in das Getriebe integrierten Schaltelement, wobei hier jedoch das Nebenaggregat bezüglich der Rotorachse achspa- rallel versetzt angeordnet ist;

Figur 3 eine dritte Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung mit zwei außerhalb des Getriebegehäuses angeordneten Nebenaggregaten, so- wie einem zu deren selektiver Koppelung mit dem Elektromotor und dem zum Achsdifferential führenden Antriebsstrangabschnitt vorgesehenen getriebeinternen Schaltelement, wobei hier eines der Nebenaggregate zur Rotorachse des Elektromotors gleichachsig und das weitere Neben- aggregat achsparallel versetzt angeordnet ist;

Figur 4 eine vierte Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Funktionswei- se und der Schaltzustände der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung bei unterschiedlichen Fahrzeugbetriebszuständen.

Ausführliche Beschreibung der Figuren

Die Darstellung nach Figur 1 zeigt eine elektromechanische Antriebsanordnung mit einem elektromechanischen Hauptantriebsmotor E, der einen Rotor ER und einen Stator ES umfasst, einer Reduktionsgetriebeeinrichtung GR, die einen Getriebeein- gang GE, einen Getriebeausgang GA, wenigstens eine Reduktionsstufe GR und ein Getriebegehäuse GH umfasst, das die Reduktionsstufe GR beherbergt, einem Achs- differentialgetriebe AD, zur Verzweigung der am Ausgang der Reduktionsgetriebeein- richtung GR anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Radan- triebsstrangabschnitt DL, DR, und einem Nebenaggregat AUX1 das über den Haupt- antriebsmotor E antreibbar ist. Bei dem Nebenaggregat AUX1 kann es sich insbe- sondere um einen Klimakompressor, eine Lenkhilfepumpe oder eine Kühlwasserpum- pe zur Kühlung einer Akkubaugruppe und zur Heizung des Fahrzeuginnenraumes ei- nes entsprechenden Kraftfahrzeuges handeln.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Ne- benaggregat AUX1 außerhalb des Getriebegehäuse GH angeordnet ist und dabei in dem Getriebegehäuse GH ein Schaltelement SE vorgesehen ist und das Schaltele- ment SE derart ausgebildet und in die Antriebsanordnung eingebunden ist, dass über dieses die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor ER und dem Achsdifferentialge- triebe AD schaltbar schließbar und trennbar ist und dabei das Nebenaggregat AUX1 selektiv über den Rotor ER antreibbar ist, wenn die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor ER und dem Achsdifferentialgetriebe AD aufgehoben ist.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung weist das Nebenaggregat AUX1 eine Eingangswelle E1 auf und diese Eingangswelle E1 ist zur Umlaufachse X des Rotors ER des Elektromotors E gleichachsig angeordnet.

Das Schaltelement SE ist derart ausgebildet, dass über dieses eine Antriebsverbin- dung zu dem Achsdifferentialgetriebe AD herstellbar ist. Das Schaltelement SE ist bei diesem Ausführungsbeispiel direkt in die Reduktionsstufe GR eingebunden. Die Re- duktionsstufe GR ist hier als Stirnradstufe ausgebildet und das Schaltelement SE er- möglicht eine Koppelung eines ersten und hinsichtlich seines Durchmessers kleinen Stirnrades G1 mit der Rotorwelle RS. Das Schaltelement SE ist hierzu als form- oder reibschlüssig koppelndes Schaltelement SE ausgebildet. Die zur Einstellung des je- weiligen Schaltzustands vorgesehenen Aktuatoren sind hier nicht weiter dargestellt, sie können in das Schaltelement integriert sein und insbesondere als elektromagneti- sche, rein mechanische, als Stelltriebaktoren oder auch als fluidmechanische Aktoren (z.B. Ringkolben zur Axialbelastung von Kupplungslamellen oder axialen Verlagerung von Kupplungsorganen) ausgebildet sein.

Der Elektromotor E und das Reduktionsgetriebe GR sind in eine gemeinsame Gehäu- seeinrichtung GH eingebunden, das Achsdifferentialgetriebe ist an diese Gehäuseein- richtung GH angebunden oder ebenfalls integriert. Das Nebenaggregat AUX1 befindet sich außerhalb der Gehäuseeinrichtung GH.

In der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist das Getriebe G eingangsseitig mit mindestens einem elektrischen Antriebsmotor E und abtriebsseitig mit mindestens ei- ner Fahrzeugachse DL, DR verbunden. Das Getriebe G umfasst eine oder mehrere Wellen, in welche ein Planetenradsatz integriert sein kann oder welche mit Stirnrad- stufen oder Planetenradsätzen miteinander verbunden sind. An die Rotorwelle RS des Antriebsmotors E, welche zum Getriebe G führt ist, koaxial zu dieser das Neben- aggregat AUX1 wie z.B. ein Klimakompressor, eine Wasserpumpe o.ä. angebunden. Das Schaltelement SE stellt drei Koppelfunktionen S1 , S2, S3 bereit. Die Koppelfunk- tion koppelt den Rotor mit dem Achsdifferential AD, indem hier das kleine Stirnrad G1 mit der Rotorwelle RS gekoppelt wird. Die Koppelfunktion S2 koppelt die Rotorwelle RS mit der Eingangswelle E1 des Nebenaggregats AUX1 und die Koppelfunktion S3 koppelt im Schubbetrieb das Achsdifferential AD bzw. hier das kleine Stirnrad G1 mit der Eingangswelle E1 des Nebenaggregats AUX1. Näheres hierzu wird in Verbindung mit Figur 4 noch ausgeführt.

Die Darstellung nach Figur 2 zeigt wiederum eine elektromechanische Antriebsanord- nung mit einem elektromechanischen Hauptantriebsmotor E, der einen Rotor ER und einen Stator ES umfasst, einer Reduktionsgetriebeeinrichtung G, die einen Getriebe- eingang GE, einen Getriebeausgang GA, wenigstens eine Reduktionsstufe GR und ein Getriebegehäuse GH umfasst, das die Reduktionsstufe GR beherbergt, einem Achsdifferentialgetriebe AD, zur Verzweigung der am Ausgang der Reduktionsgetrie- beeinrichtung anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Rad- antriebsstrangabschnitt DL, DR, und einem Nebenaggregat AUX1 das über den Hauptantriebsmotor E antreibbar ist. Auch diese erfindungsgemäße Antriebsanord- nung zeichnet sich dadurch aus, dass das Nebenaggregat AUX1 außerhalb des Ge- triebegehäuses angeordnet ist, jedoch innerhalb des Getriebegehäuses GH ein Schaltelement SE vorgesehen ist und das Schaltelement SE derart ausgebildet und in die Antriebsanordnung eingebunden ist, dass über dieses die Antriebsverbindung zwi- schen dem Rotor ER und dem Achsdifferentialgetriebe AD schaltbar schließbar und trennbar ist und dabei das Nebenaggregat AUX1 über den Rotor ER antreibbar ist, wenn die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor ER und dem Achsdifferentialgetrie- be AD aufgehoben ist.

Bei dieser Variante ist das Nebenaggregat AUX1 derart in die Antriebsanordnung ein- gebunden, dass die Eingangswelle E1 des Nebenaggregats AUX1 zur Rotorachse X parallel versetzt angeordnet ist. Dies wird hier durch einen Zugmitteltrieb TM erreicht. Dieser umfasst ein erstes Zugmittelrad TM1 und ein zweites Zugmittelrad TM2 sowie ein als Riemen oder Kette ausgeführtes Zugmittel TM3. Das erste Zugmittelrad TM1 ist zur Rotorachse X gleichachsig angeordnet und über das Schaltelement SE schalt- bar mit der Rotorwelle oder dem ersten Stirnrad G1 der Reduktionsstufe koppelbar.

Das Schaltelement SE ist in die Reduktionsstufe GR, insbesondere das erste Stirnrad G1 derselben eingebunden. Dieses erste Stirnrad G1 greift radial von außen her in ein zweites Stirnrad G2 der Reduktionsstufe RG ein. Dieses zweite Stirnrad G2 bildet das Groß- oder Tellerrad des Achsdifferentialgetriebes AD und ist hierzu torsionsfest an das Umlaufgehäuse UH oder Steg des Achsdifferentialgetriebes AD angebunden.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 3 zeigt eine dritte Variante einer erfindungsge- mäßen elektromechanischen Antriebsanordnung mit einem elektromechanischen Hauptantriebsmotor E, der einen Rotor ER und einen Stator ES umfasst, einer Reduk- tionsgetriebeeinrichtung G, die einen Getriebeeingang GE, einen Getriebeausgang GA, wenigstens eine Reduktionsstufe GR und ein Getriebegehäuse GH umfasst, das die Reduktionsstufe beherbergt, einem Achsdifferentialgetriebe AD, zur Verzweigung der am Ausgang der Reduktionsgetriebeeinrichtung anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Radantriebsstrangabschnitt DL, DR, und einem ersten Nebenaggregat AUX1 und einem zweiten Nebenaggregat AUX2 die beide über den Hauptantriebsmotor E antreibbar sind.

Diese erfindungsgemäße Antriebsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass beide Nebenaggregate AUX1 , AUX2 vollständig außerhalb des Getriebegehäuses GH an- geordnet sind und jedoch in dem Getriebegehäuse GH ein für den Betrieb dieser au- ßenliegenden Nebenaggregate AUX1 , AUX2 maßgebliches Schaltelement SE vorge- sehen ist, wobei das Schaltelement SE derart ausgebildet und in die Antriebsanord- nung eingebunden ist, dass über dieses die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor ER und dem Achsdifferentialgetriebe AD schaltbar schließbar und trennbar ist und dabei die Nebenaggregate AUX1 , AUX2 über den Rotor ER antreibbar sind, wenn die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor ER und dem Achsdifferentialgetriebe AD aufgehoben ist.

Bei dieser Variante weist das erste Nebenaggregat AUX1 eine Eingangswelle E1 auf und diese Eingangswelle E1 ist zur Umlaufachse X des Rotors ER des Elektromotors E gleichachsig angeordnet. Das zweite Nebenaggregat AUX2 ist derart in die An- triebsanordnung eingebunden, dass die Eingangswelle E2 des Nebenaggregats AUX2 zur Rotorachse X parallel versetzt angeordnet ist. Dies wird hier wiederum durch einen außerhalb des Getriebegehäuses verlaufenden Zugmitteltrieb TM er- reicht. Dieser umfasst ein außen liegendes erstes Zugmittelrad TM1 und ein zweites Zugmittelrad TM2 sowie ein als Riemen ausgeführtes Zugmittel TM3. Das erste Zug- mittelrad TM1 ist zur Rotorachse X gleichachsig angeordnet und über das Schaltele- ment SE schaltbar mit der Rotorwelle oder dem ersten Stirnrad G1 der Reduktionsstu- fe koppelbar.

Wie in den oben beschriebenen Figuren veranschaulicht ist es möglich, die kinemati- sche Anbindung des außen liegenden Nebenaggregats AUX1 oder beider außenlie- gender Nebenaggregate AUX1 , AUX2 über einen Riemen- oder Kettentrieb zu be- werkstelligen, wobei eines der Antriebsräder TM1 , TM2 (hier TM1 ) bzw. eine der An- triebsscheiben koaxial angebunden ist und der außen verlaufende Zugmitteltrieb TM achsparallel zur E-Motorenwelle angeordnet ist. Die Riementriebe können in vorteil- hafter Weise mit konventionellen Führungs- und Umlenk- und/oder Spannrollen aus- gestattet sein. Die Anbindung des Aggregats AUX1 an die Motorenwelle RS unter Einbindung des Schaltelements SE hat den Vorteil, dass die Momentenübertragung von E-Motor zu Aggregat AUX1 über einen kurzen Weg erfolgt und so Verluste redu- ziert werden. Der Elektromotor E oder die„E-Maschine“ sind dabei in das Getriebege- häuse GH integriert, was eine platzsparende Bauweise ermöglicht. Das Nebenaggre- gat AUX1 oder die Nebenaggregate AUX1 , AUX2 sind außerhalb des Getriebegehäu- ses angeordnet.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 3 ist das Nebenaggregat AUX1 gleichachsig koaxial über ein Schaltelement SE mit der Motorwelle RS lösbar verbunden. Das Schaltelement SE kann sowohl aktiv, z.B. als Magnetkupplung, als auch passiv, z.B. Freilauf, koppelbar oder lösbar sein. Gleichzeitig ermöglicht dieses eine Schaltelement SE die Entkopplung des E-Motors und des Aggregats, unabhängig voneinander oder auch gleichzeitig, vom Getriebe und damit vom Antriebsstrang des Fahrzeuges. Durch diese Funktionsintegration wird die Anzahl der Bauteile auf ein Minimum reduziert.

Das Schaltelement SE kann konstante oder variable Über-/Untersetzungsstufen ent- halten, wie z.B. einen Planetenradsatz. Das Schaltelement SE kann gleichzeitig dämpfende oder entkoppelnde Wirkung auf Antriebsstrang und/oder Aggregate ha- ben, z.B. mittels eines Feder-Dämpfer-Elements ähnlich einem Zweimassenschwung- rad. Das Schaltelement SE kann z.B. auch in den Innenbereich eines Zahnrades der Getriebestufe GR eingebunden sein.

Die Darstellung nach Figur 4 veranschaulicht die Funktionsweise der erfindungsge- mäßen Antriebsanordnung in Verbindung mit ausgewählten Fahrzeugbetriebszustän- den. Das Schaltelement SE ist hier derart ausgelegt, dass dieses drei Koppelfunktio- nen S1 , S2, S3 bereitstellen kann. Die erste Koppelfunktion S1 ermöglicht einen Leis- tungstransfer vom Elektromotor E zum Achsdifferential AD. Die zweite Koppelfunktion ermöglicht einen Leistungstransfer vom Elektromotor E zum Nebenaggregat AUX1. Die dritte Koppelfunktion ermöglicht einen Leistungstransfer vom Achsdifferential AD zum Nebenaggregat AUX1. Die Koppelfunktionen S1 , S2, S3 des Schaltelements SE sind entsprechend den unterschiedlichen Betriebszuständen über die Tabellen T1 und T2 veranschaulicht.

In den in der Tabelle T1 angegebenen Betriebszustand 1 ist der Elektromotor E aktiv und das Schaltelement SE stell die Koppelfunktion S1 bereit nach welcher das Dreh- moment der Rotorwelle über die Reduktionsgetriebestufe GR zum Achsdifferential ge- führt wird. Soweit in diesem Zustand das Nebenaggregat AUX1 aktiv sein soll werden auch die Koppelfunktionen S2 und S3 bereitgestellt.

Bei Schubbetrieb des Fahrzeuges gemäß dem Betriebszustand 2 in Tabelle T1 und Schubleistungsüberschuss werden die Koppelfunktion S1 und die Koppelfunktion S3 aktiviert. Nun erfolgt über den Elektromotor E eine Leistungskonversion im Rekupera- tionsbetriebsmodus und zudem ein mechanischer Antrieb des Nebenaggregats AUX1 direkt durch Leistungsabgriff aus dem Achsdifferential AD.

Im sog. Segelbetrieb, also einem sanften Weiterlaufen des Fahrzeuges ohne signifi- kante Bremswirkung gemäß dem Betriebszustand 3 in Tabelle T1 werden die Koppel- funktionen S1 , S2 aufgehoben und nur die Koppelfunktion S3 aktiviert. Nunmehr wird ohne elektrischen Leistungsbezug das Nebenaggregat AUX1 direkt durch das Achs- differential AD getrieben.

Im Standbetrieb des Fahrzeuges nach dem Betriebszustand 4 in der Tabelle T1 wer- den die Koppelfunktionen S1 und S3 deaktiviert und das Nebenaggregat wird über die Koppelfunktion S2 direkt durch den Elektromotor E angetrieben.

Bei Stillstand des Fahrzeuges ohne Aktionsbedarf des Nebenaggregats AUX1 , z.B. beim Parken, wird der Elektromotor E abgeschaltet. In diesem Zustand kann das Schaltelement SE beliebige Zustände einnehmen, da in diesem Zustand an sich keine bestimmte Koppelfunktion gefordert wird. Es ist jedoch möglich auch hier die Koppel- funktionen S1 und S3 zu aktivieren, um ein leicht erhöhtes Haltemoment, eine Bremswirkung bei unbeabsichtigtem Rollen und ggf. eine aktive Bremswirkung durch Ansteuerung des Elektromotors herbeizuführen. Die Koppelfunktionen S1 , S2 können über ein formschlüssig koppelndes Schaltele- ment oder entsprechend aktivierbare Kupplungen bewerkstelligt werden. Die Koppel- funktion S3 kann auch durch einen Freilauf bewerkstelligt werden und sich damit im Schubbetrieb des Fahrzeuges selbsttätig ergeben. Insgesamt können die Koppelfunk- tionen S1 , S2, S3 durch individuell ansteuerbare Kupplungssysteme bereitgestellt werden die vorzugsweise als reibschlüssig koppelnde Kupplungssysteme ausgeführt sind und damit im wesentlichen ruck- und geräuschlos und ohne besonderen Syn- chronisationsbedarf in den von der Steuereinrichtung geforderten Schaltzustand bringbar sind. Eine Ausführung z.B. als Klauenkupplung ist jedoch ebenso denkbar.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist ein Getriebe vorgesehen, welches eingangsseitig mit mindestens einem elektrischen Antriebsmotor und abtriebsseitig mit mindestens einer Fahrzeugachse verbunden ist. Das Getriebe besteht vorzugsweise aus einer oder mehreren Wellen, in welche ein Planetenradsatz integriert sein kann oder welche mit Stirnradstufen oder Planetenradsätzen miteinander verbunden sind. An die Welle des Antriebsmotors, welche zum Getriebe führt ist, koaxial und parallel zu dieser ein Nebenaggregat wie z.B. Klimakompressor, Wasserpumpe o.ä. ange- bunden (vgl. Figur 1 ). Es ist aber auch eine Anbindung z.B. mittels Riemen möglich, wobei eine der Antriebsscheiben koaxial angebunden ist und der Zugmitteltrieb achs- parallel zur E-Motorenwelle angeordnet ist (Figur 2). Falls erforderlich, kann der Rie- mentrieb mit konventionellen Umlenk- und/oder Spannrollen ausgestattet sein. Die Anbindung des Aggregats an die Motorenwelle hat den Vorteil, dass die Momenten- übertragung von E-Motor zu Aggregat über einen kurzen Weg erfolgt und so Verluste reduziert werden. Zumindest das/die Nebenaggregat(e), wahlweise auch die E- Maschine, sind dabei außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet. Dies ermöglicht die Verwendung von bereits aus dem konventionellen FEAD („Front End Accessory Drive“) bekannten Nebenaggregaten ohne die Notwendigkeit, diese z.B. hinsichtlich Ölverträglichkeit zu modifizieren und abzudichten. Gleichzeitig kann die Anbindung über konventionelle Keilrippen- oder Zahnriemen und dazugehörige Spannsysteme / Umlenkrollen erfolgen. Diese Variante stellt hinsichtlich Reibleistungsverlusten eine besonders günstige Lösung im Bereich der Umschlingungsgetriebe dar und bietet aufgrund der Elastizität der Riemen einen gewissen entkoppelnden Effekt verglichen mit Ketten- oder Zahnradantrieb.

Das Nebenaggregat ist koaxial über ein Schaltelement mit der Motorwelle lösbar ver- bunden. Das Schaltelement kann sowohl aktiv, z.B. Magnetkupplung, als auch passiv, z.B. Freilauf, koppelbar oder lösbar sein. Gleichzeitig ermöglicht dieses eine Schalt- element die Entkopplung des E-Motors und des Aggregats, unabhängig voneinander oder auch gleichzeitig, vom Getriebe und damit vom Antriebsstrang des Fahrzeuges. Durch diese Funktionsintegration wird die Anzahl der Bauteile auf ein Minimum redu- ziert. Das Schaltelement kann konstante oder variable Über-/Untersetzungsstufen enthalten, wie z.B. einen Planetenradsatz. Das Schaltelement kann gleichzeitig dämp- fende oder entkoppelnde Wirkung auf Antriebsstrang und/oder Aggregate haben, z.B. mittels eines Feder-Dämpfer-Elements ähnlich einem ZMS. Das Schaltelement kann z.B. auch in einem Zahnrad einer Getriebestufe integriert sein. Das koaxial angebun- dene Nebenaggregat kann ebenfalls mit weiteren Nebenaggregaten, z.B. mittels Ket- ten- oder Zahnriementrieb, verbunden sein (Figur 3). Dabei können alle angebunde- nen Nebenaggregate an ihrer Antriebswelle zusätzlich ein weiteres Kupplungs- und/oder Dämpf- und/oder Entkopplungselement besitzen. Damit wird ein individueller Betrieb jedes einzelnen Aggregats abhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs und abhängig von den anderen Elementen ermöglicht. Gleichzeitig kann das Aggregat von Drehschwingungen des Antriebsstranges entkoppelt werden, was einen gleichmäßi- geren und effizienteren Betrieb gewährleistet und/oder mögliche negative Auswirkun- gen des Anschaltvorganges auf den Triebstrang und damit indirekt auf das Fahrzeug vermeidet.