Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromechanische Antriebsanordnung für ein Kraftfahr zeug mit einem für den Antrieb des Kraftfahrzeuges vorgesehenen elektromechanischen Hauptantriebsmotor, der einen Rotor und einen Stator umfasst, einer Reduktionsgetriebeein richtung, die mit dem Rotor kinematisch gekoppelt ist, einem Achsdifferentialgetriebe, zur Ver zweigung der am Ausgang der Reduktionsgetriebeeinrichtung anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Radantriebsstrangabschnitt und wenigstens einem Ne benaggregat z.B. in Form einer Lenkhilfepumpe, eines Klimakompressors oder einer Pumpe für einen über eine Akkubaugruppe geführten Kühlmittelkreis, wobei jenes Nebenaggregat über den Hauptantriebsmotor antreibbar ist.

Aus DE 10 2012 010 171 A1 ist eine elektromechanische Antriebsanordnung der oben ge nannten Art bekannt. Bei dieser bekannten Antriebsanordnung setzt sich der Hauptan triebsmotor aus zwei koaxial gefügten Teilmotoren zusammen, deren Ausgänge auf zwei se parate Eingänge eines Umlaufrädergetriebes geführt sind. Das in dieser Antriebsanordnung vorgesehene Nebenaggregat ist koaxial zur Achse des inneren 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 betriebenes Kraft fahrzeug zu schaffen, die sich durch einen vorteilhaft realisierbaren Gesamtaufbau auszeich net und welche unter energetischen Aspekten vorteilhaft betreibbar ist. Erfindungsgemäße Lösung

Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine elektromechanische An triebsanordnung mit:

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

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

- einem Achsdifferentialgetriebe zur Verzweigung der über die Reduktionsstufe geführten An triebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Radantriebsstrangabschnitt und

- einem Nebenaggregat, das über den Hauptantriebsmotor antreibbar ist, wobei

- das Nebenaggregat außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet ist,

- in dem Getriebegehäuse ein erstes Schaltelement vorgesehen ist,

- außerhalb des Getriebegehäuses ein zweites Schaltelement vorgesehen ist,

- das erste Schaltelement derart ausgebildet und in die Antriebsanordnung eingebunden ist, dass über dieses die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor und dem Achsdifferentialgetrie be schaltbar schließbar und trennbar ist,

- das erste und/oder das zweite Schaltelement derart ausgebildet sind, dass über diese eine Antriebsverbindung zwischen dem Nebenaggregat und dem Rotor herstellbar ist und

- das Nebenaggregat über das Achsdifferentialgetriebe antreibbar ist, wenn über das erste Schaltelement die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor und dem Achsdifferentialgetriebe aufgehoben ist.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Antriebsanordnung für ein rein elektro mechanisch betriebenes Kraftfahrzeug zu schaffen, bei welcher das Nebenaggregat und das Achsdifferentialgetriebe über eine im Getriebe vorgesehene Schalteinrichtung und eine au ßerhalb der Getriebeeinrichtung liegende Schalteinrichtung nach Maßgabe der von einer Steuereinheit generierten Schaltereignisse koppelbar sind, so dass das Nebenaggregat im Fährbetrieb des Fahrzeugs mit dem zum Achsdifferential führenden Antriebsstrangabschnitt verbunden ist und zudem bei Stillstand des Fahrzeugs das Nebenaggregat weiterhin über den Hauptantriebsmotor angetrieben werden kann. Das erste Schaltelement ist vorzugsweise derart ausgebildet und in die Antriebsanordnung eingebunden, dass dieses in einen Zustand bringbar ist, in welchem die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor und dem Achsdifferentialgetriebe aufgehoben ist und das Nebenaggre gat im Fahrzeugschubbetrieb über das Achsdifferentialgetriebe angetrieben wird. Hierzu kann in dem ersten Schaltelement eine form- oder reibschlüssige Kupplungseinrichtung und/oder auch eine Freilaufeinrichtung vorgesehen sein. Das außerhalb des Getriebegehäuses liegen de zweite Schaltelement ist vorzugsweise ebenfalls als form- oder reibschlüssig koppelnde Kupplungseinrichtung ausgebildet, und kann auch eine Freilaufeinrichtung umfassen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektronische Steuerein richtung vorgesehen, wobei über diese Steuereinrichtung der Schaltzustand des innen liegen den ersten Schaltelements und des bezüglich des Getriebegehäuses außenliegenden zweiten Schaltelements eingestellt wird, wobei die Steuereinrichtung hierbei den aktuellen Betriebszu stand des Fahrzeuges berücksichtigt und den Schaltzustand der beiden Schaltelemente nach Maßgabe eines die Gesamtenergieeffizienz berücksichtigenden Regelkonzepts einstellt. Die Steuereinrichtung kann hierbei den aktuellen oder einen modellierten thermischen Zustand des Akkusystems, den Wärmeenergiebedarf zur Heizung des Fahrzeuginnenraums, den Kühl leistungsbedarf sowie den Energiebedarf des Nebenaggregats berücksichtigen und basierend auf diesen Eingangsinformationen dann an den beiden Schaltelementen Schaltzustände her beiführen 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 Aggregat bei einer Durchschaltung des zweiten Schaltele ments angetrieben werden würde und z.B. zunächst eine zum Betrieb des Nebenaggregats parallele Energierekuperation über den temporär generatorisch betriebenen Hauptantriebsmo tor 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 di rekter mechanischer Antrieb der Nebenaggregate aus der vom Achsdifferential abgegriffenen Schubleistung erfolgt und zudem auch eine Rekuperation über den Elektromotor vorgenom men wird. Die Rekuperationsleistung kann hierbei durch Ansteuerung des Elektromotors ab gestimmt werden, z.B. nach Maßgabe einer vom Fahrer oder einem Assistenzsystem vorge gebenen Verzögerungsanforderung. So kann bei einer Verzögerungsanforderung unterhalb der Bremswirkung des Nebenaggregats zunächst eine Rekuperation über den Elektromotor erfolgen, dann wird im Moment des Zuschaltens des Nebenaggregats die Rekuperationsleis- tung so reduziert, dass das Aggregat im wesentlichen ruckfrei angekoppelt wird, bei weiterem Anstieg der Verzögerungswirkung kann dann wieder die Rekuperationsleistung entsprechend dosiert erhöht werden. Die Steuereinrichtung kann insbesondere so ausgelegt und konfiguriert sein, dass bei Leistungsbedarf des Nebenaggregats dieser im Schubbetrieb des Fahrzeuges 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 Elektromo tors gleichachsig angeordnet ist. Das zweite Schaltelement und das Nebenaggregat sind au ßerhalb des Getriebegehäuses angeordnet und können damit im Rahmen der Wartung ein fach inspiziert, überholt oder getauscht werden. Das Nebenaggregat kann direkt an das Ge triebegehäuse angesetzt sein, oder mit diesem über eine Halterung verbunden sein. Das zweite Schaltelement kann in das Nebenaggregat integriert sein.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung kann auch so ausgebildet sein, dass die Ein gangswelle des Nebenaggregats zur Umlaufachse des Rotors des Elektromotors parallel ver setzt angeordnet ist. Der Leistungstransfer kann dann durch einen außerhalb des Getriebege häuses verlaufenden Antriebsstrangabschnitt, insbesondere in Form eines Umschlingungs triebes 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 Nebenaggre gat zu dieser Umlaufachse parallel versetzt angeordnet ist.

Das erste Schaltelement ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass über dieses eine Antriebs verbindung zu dem Achsdifferentialgetriebe herstellbar und aufhebbar ist. Das erste Schalt element ist dabei vorzugsweise zwischen dem Elektromotor und der Reduktionsstufe ange ordnet oder in die Reduktionsstufe eingebunden. Das zweite Schaltelement ist außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet und derart ausgebildet, dass über dieses die Antriebsverbin dung zwischen dem Rotor und der Eingangswelle des Nebenaggregats herstellbar oder auf trennbar ist.

Die Reduktionsstufe kann als Stirnradstufe ausgebildet werden, die ein Stirnrad aufweist, das zur Rotorachse gleichachsig angeordnet ist, wobei wiederum vorzugsweise durch das zweite Stirnrad dann direkt der Leistungstransfer zum Achsdifferentialgetriebe bewerkstelligt wird. Das erste Schaltelement kann in einem der Stirnräder, insbesondere dem zur Rotorachse ko axialen Stirnrad sitzen.

Die Reduktionsstufe kann auch als Umlaufrädergetriebe ausgebildet sein und hierbei wiede rum derart gestaltet sein, dass dieses auf schaltbarem Wege wenigstens zwei unterschiedli che Übersetzungsverhältnisse bietet.

Wie oben bereits erwähnt ist es möglich, die kinematische Koppelung des Nebenaggregats mit dem Elektromotor über einen in dem Getriebegehäuse oder vorzugsweise außerhalb des Getriebegehäuses verlaufenden Umschlingungstrieb zu bewerkstelligen, wobei dieser Um schlingungstrieb bei interner Anordnung insbesondere als ölbenetzter Riementrieb, oder auch als Kettentrieb ausgeführt werden kann. Der Parallelversatz der Achsen des Nebenaggregats und des Rotors kann auch durch eine Folge von seitlich ineinandergreifenden Stirnrädern be werkstelligt werden.

Die Antriebsanordnung kann auch so gestaltet sein, dass diese eine Freilaufeinrichtung um fasst, wobei diese Freilaufeinrichtung so ausgelegt sein kann, dass diese es gestattet, dass im Schubbetriebs des Fahrzeuges die Eingangswelle des Nebenaggregats durch die aus dem Achsdifferentialgetriebe abgreifbare Energie getrieben wird und dabei die Rotorwelle„über holt“, d.h. mit einer höheren Drehzahl rotiert. Dieser Freilauf befindet sich dann ebenfalls vor zugsweise außerhalb des Getriebegehäuses.

Das erste Schaltelement und auch das zweite Schaltelement sind vorzugsweise als form- und/oder reibschlüssig koppelnde Schaltelemente ausgebildet. Das jeweilige Schaltelement kann auch als Getriebeeinrichtung ausgebildet sein, deren Schaltzustand durch Festle gung/Freigabe eines Getriebeglieds, z.B. eines Hohlrades einstellbar ist.

Die Reduktionsgetriebeeinrichtung kann auch als mehrstufig schaltbare Getriebeeinrichtung ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist eine rein elektrische An triebsanordnung bei welcher die Hauptantriebsleistung durch den Elektromotor 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 wer- den. Es ist auch möglich, zumindest einen Teil des Motorgehäuses, insbesondere in Form ei nes Topfgehäuseabschnitts noch durch das Getriebegehäuse bereitzustellen.

Das Achsdifferentialgetriebe kann so aufgebaut sein, dass dieses ein eigenes Differentialge triebegehäuse umfasst das dann unmittelbar an das Gehäuse der Reduktionsgetriebeeinrich tung angebunden ist. Es ist auch möglich, das Achsdifferentialgetriebe noch in dem Getrie begehäuses unterzubringen, oder das Achsdifferentialgetriebegehäuse integral mit dem Ge häuse 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 kinematischen Anbindung der Ne benaggregate in bzw. am Getriebe in Verbindung mit zwei„intelligenten“ Schaltelementen, welche es ermöglichen, die Nebenaggregate abhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs und/oder des/der Antriebsmotors/Antriebsmotoren und/oder vom Batterieladezustand und/oder von äußeren Faktoren (z.B. der Temperatur) immer im energieeffizientesten Modus zu betreiben. Dies wird dadurch gewährleistet, dass bei bewegtem Fahrzeug der Antrieb der Nebenaggregate über die Getriebewelle erfolgt. Dabei kann insbesondere auch die kinetische Energie des Fahrzeugs genutzt werden. Außerdem bietet der mechanische Antrieb deutliche Vorteile in der Gesamtwirkungsgradkette gegenüber rein elektrifizierten Aggregaten. Bei ste hendem Fahrzeug erfolgt über das außenliegende zweite Schaltelement der Antrieb des ebenfalls außerhalb des Getriebegehäuses liegenden Nebenaggregats elektrisch über die di rekte Verbindung zum E-Motor. Dabei wird über das erste Schaltelement die Verbindung der Aggregate zur Getriebewelle gelöst, wodurch Reibungsverluste reduziert werden. Diese Be triebsweise 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 Fahrzeugabstel- len.

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 Nebenaggregat. Das Getriebe kann entsprechend der im Folgenden noch beschriebenen Darstellungen nur den Final Drive und das Differential beinhalten, es kann alternativ aber auch noch weitere Getriebestufen ins besondere eine Vorstufe aufweisen.

Mindestens ein außerhalb des Getriebegehäuses angeordnetes Nebenaggregat ist über das erste oder das zweite Schaltelement mit der elektrischen Antriebsmaschine gekoppelt. Mittels der beiden Schaltelemente können wenigstens zwei„Pfade“ geschaltet werden. Über den ers ten Pfad wird nur das Getriebe mit Leistung versorgt. Über einen zweiten Pfad fließt die Leis tung auf das Nebenaggregat (bei stehendem Fahrzeug). Über einen z.B. mit einem Freilauf oder besondere Gestaltung des zweiten Schaltelements realisierbaren dritten Pfad fließt im Schubbetrieb Leistung vom Differential direkt zum Nebenaggregat (Antrieb über die Getriebe welle).

Das erfindungsgemäße Konzept kann in unterschiedlichen Ausgestaltungen verwirklicht wer den. 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 Rotorachse der elektrischen Antriebsma schine und der Rotorachse des Nebenaggregats. Ein zweites oder weiteres Nebenaggregat sind wahlweise koaxial bzw. achsparallel zueinander angeordnet und über eine weitere ge triebliche Stufe miteinander verbunden. Achsparallel zueinander angeordnete Nebenaggrega te können beispielsweise über einen Zugmitteltrieb getrieblich miteinander verbunden werden. Auch innerhalb des die Nebenaggregate kinematisch koppelnden Systemabschnitts, insbe sondere des Zugmitteltriebs können Schaltelemente vorgesehen sein, die wiederum eine se lektive An- und Abkoppelung der Nebenaggregate ermöglichen.

Erfindungsgemäß besteht die Antriebsanordnung eines Elektrofahrzeugs aus einer elektri schen Antriebsmaschine, mit einem Getriebe und mit wenigstens einem Nebenaggregat. Das Getriebe kann entsprechend der nachfolgend noch erläuterten Darstellungen nur den Final Drive und das Differential beinhalten. Es kann alternativ aber auch noch weitere Getriebestu fen aufweisen. Das mindestens eine Nebenaggregat ist in das Gehäuse der Antriebseinheit bzw. des Getriebes integriert. Die elektrische Antriebsmaschine ist über ein erstes Schaltele ment mit dem Getriebe gekoppelt. Zwischen dem Getriebe und dem Nebenaggregat ist ein zweites Schaltelement angeordnet. Die elektrische Antriebsmaschine, die Schaltelemente und das Nebenaggregat sind vorzugsweise koaxial angeordnet. Die Schaltelemente sind aus Sicht auf den Antrieb des Nebenaggregats direkt mittels der elektrischen Antriebsmaschine in Reihe geschaltet. Die Rotorachsen der elektrischen Antriebsmaschine und des Nebenaggregats können auch achsparallel angeordnet sein. Im Falle der achsparallelen Anordnung ist eine ge- triebliche Verbindung zwischen den Wellen vorgesehen, vorzugsweise in Form eines Zugmit teltriebs. Soweit zwei Nebenaggregate vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise achsparallel zueinander angeordnet und wahlweise über einen Umlaufmitteltrieb getrieblich miteinander verbunden.

Kurzbeschreibung der Figuren

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be schreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigen:

Figur 1 eine erste Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfin dungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung mit einem außerhalb des Getriebegehäuses angeordneten und dabei zum Elektromotor gleichachsig angeordnetem Nebenaggregat, sowie einem zur selektiven Koppelung des Elektromotors mit dem zum Achsdifferential führenden Antriebsstrangabschnitt vorgesehenen ersten inneren Schaltelement und einem zwischen dem Elekt romotor und dem Nebenaggregat vorgesehenen außerhalb des Getriebege häuses liegenden zweiten Schaltelement;

Figur 2 eine zweite Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer er findungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung mit einem außer halb des Getriebegehäuses angeordneten und dabei wiederum zum Elektromo tor gleichachsig angeordnetem Nebenaggregat, sowie einem zur selektiven Koppelung des Elektromotors mit dem zum Achsdifferential führenden An triebsstrangabschnitt vorgesehenen ersten Schaltelement das hier in einem Stirnrad des Reduktionsgetriebes sitzt und einem zwischen dem Elektromotor und dem Nebenaggregat wirksamen zweiten Schaltelement das sich außerhalb des Getriebegehäuses befindet oder zumindest von außen zugänglich an das Getriebegehäuse angebunden ist;

Figur 3 eine dritte Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfin dungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung ebenfalls mit einem außerhalb des Getriebegehäuses angeordneten Nebenaggregat, sowie einem ersten und einem zweiten Schaltelement zur selektiven Koppelung des Achsdif- ferentials und des Nebenaggregats mit dem Elektromotor, wobei hier jedoch das Nebenaggregat bezüglich der Rotorachse des Elektromotors achsparallel versetzt angeordnet ist;

Figur 4 eine vierte Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfin dungsgemäßen elektromechanischen Antriebsanordnung mit einem internen und einem externen Schaltelement sowie mit zwei außerhalb des Getriebege häuses angeordneten Nebenaggregaten, wobei hier eines der Nebenaggregate zur Rotorachse des Elektromotors gleichachsig und das weitere Nebenaggre gat achsparallel versetzt angeordnet ist;

Figur 5 eine fünfte Schemadarstellung zur Veranschaulichung der Koppelungszustände der Schaltelemente der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung bei unter schiedlichen 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 um fasst, einer Reduktionsgetriebeeinrichtung G, die einen Getriebeeingang GE, einen Getriebe ausgang GA, wenigstens eine Reduktionsstufe GR und ein Getriebegehäuse GH umfasst, das die Reduktionsstufe GR beherbergt, einem Achsdifferentialgetriebe AD, zur Verzweigung der am Ausgang der Reduktionsgetriebeeinrichtung G anliegenden Antriebsleistung auf einen ers ten und einen zweiten Radantriebsstrangabschnitt DL, DR, und einem Nebenaggregat AUX1 das über den Hauptantriebsmotor E antreibbar ist. Bei dem Nebenaggregat AUX1 kann es sich insbesondere um einen Klimakompressor, eine Lenkhilfepumpe oder eine Kühlwasser- pumpe zur Kühlung einer Akkubaugruppe und zur Heizung des Fahrzeuginnenraumes eines entsprechenden Kraftfahrzeuges handeln.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Nebenaggre gat AUX1 außerhalb des Getriebegehäuses GH angeordnet ist, in dem Getriebegehäuse GH ein erstes Schaltelement SE1 und außerhalb des Getriebegehäuses ein zweites Schaltele ment SE2 vorgesehen sind, wobei das erste Schaltelement SE1 derart ausgebildet und in die Antriebsanordnung eingebunden ist, dass über dieses die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor ER und dem Achsdifferentialgetriebe AD schaltbar schließbar und trennbar ist und das zweite Schaltelement SE2 derart ausgebildet ist, dass nach Maßgabe des Schaltzustands desselben das Nebenaggregat AUX1 selektiv über den Rotor ER antreibbar ist, wenn die An triebsverbindung zwischen dem Rotor ER und dem Achsdifferentialgetriebe AD aufgehoben ist.

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

Das erste im Getriebegehäuse liegende Schaltelement SE1 ist derart ausgebildet, dass über dieses eine Antriebsverbindung zu dem Achsdifferentialgetriebe AD herstellbar ist. Dass erste Schaltelement SE1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vor der Reduktionsstufe GR angeord net, es besteht dort jedoch ein nicht weiter dargestellter Durchgang der Rotorwelle zum zwei ten Schaltelement SE2 das sich außerhalb des Getriebegehäuses befindet. Die Reduktions stufe GR ist hier als Stirnradstufe ausgebildet und das erste Schaltelement SE1 ermöglicht eine Koppelung eines ersten und hinsichtlich seines Durchmessers kleinen Stirnrades G1 mit der Rotorwelle RS. Das erste Schaltelement SE1 ist hierzu als form- oder reibschlüssig kop pelndes Schaltelement ausgebildet. Die zur Einstellung des jeweiligen Schaltzustands des ersten und des zweiten Schaltelements SE1 , SE2 vorgesehenen Aktuatoren sind hier nicht weiter dargestellt, sie können in das jeweilige Schaltelement SE1 , SE2 integriert sein und ins besondere als elektromagnetische oder fluidmechanische Aktoren ausgebildet sein.

Der Elektromotor E, und das Reduktionsgetriebe GR sind in eine gemeinsame Gehäuseein richtung GH eingebunden, das Nebenaggregat AUX befindet sich außerhalb des Getriebege- häuses, das Achsdifferentialgetriebe AD ist an die Gehäuseeinrichtung GH angebunden oder ebenfalls in diese integriert.

In der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist das Getriebe G eingangsseitig mit mindes tens einem elektrischen Antriebsmotor E und abtriebsseitig mit mindestens einer Fahrzeug achse DL, DR verbunden. Das Getriebe G umfasst eine oder mehrere Wellen, in welche ein Planetenradsatz integriert sein kann oder welche mit Stirnradstufen oder Planetenradsätzen miteinander verbunden sind. An die Rotorwelle RS des Antriebsmotors E, welche zum Ge triebe G führt ist, koaxial zu dieser das Nebenaggregat AUX1 wie z.B. ein Klimakompressor, eine Wasserpumpe o.ä. angebunden.

Die Darstellung nach Figur 2 zeigt wiederum eine elektromechanische Antriebsanordnung mit einem elektromechanischen Hauptantriebsmotor E, der einen Rotor ER und einen Stator ES umfasst, einer Reduktionsgetriebeeinrichtung G, die einen Getriebeeingang GE, einen Getrie beausgang GA, wenigstens eine Reduktionsstufe GR und ein Getriebegehäuse GH umfasst, das die Reduktionsstufe GR beherbergt, einem Achsdifferentialgetriebe AD, zur Verzweigung der am Ausgang der Reduktionsgetriebeeinrichtung anliegenden Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Radantriebsstrangabschnitt DL, DR, und einem Nebenaggregat AUX1 das über den Hauptantriebsmotor E antreibbar ist.

Auch diese erfindungsgemäße Antriebsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass das Ne benaggregat AUX1 außerhalb des Getriebegehäuses GH angeordnet ist, in dem Getriebege häuse GH ein erstes Schaltelement SE1 und außerhalb des Getriebegehäuses ein zweites Schaltelement SE2 vorgesehen sind, wobei das erste Schaltelement SE1 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 das zweite Schaltelement SE2 derart ausgebildet ist, dass nach Maßgabe seines Kopplungszustandes das Nebenaggregat AUX1 über den Rotor ER antreibbar ist, insbeson dere wenn die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor ER und dem Achsdifferentialgetriebe AD aufgehoben ist.

Bei dieser Variante ist das Nebenaggregat AUX1 derart in die Antriebsanordnung eingebun den, dass die Eingangswelle E1 des Nebenaggregats AUX1 zur Rotorachse X gleichachsig angeordnet ist. Das erste Schaltelement SE1 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 GR ein. Dieses zweite Stirnrad G2 bildet das Groß- oder Tellerrad des Achsdifferentialgetriebes AD und ist hierzu torsionsfest an das Umlaufgehäuse UH oder den Steg des Achsdifferentialgetriebes AD angebunden. Das zweite Schaltelement sitzt außerhalb des Getriebegehäuses GH in einem Zwischenbereich zwischen dem ersten Stirnrad G1 und dem Nebenaggregat AUX1.

Die Darstellung nach Figur 3 zeigt eine dritte Variante einer erfindungsgemäßen elektrome chanischen Antriebsanordnung mit einem elektromechanischen Hauptantriebsmotor E, der ei nen Rotor ER und einen Stator ES umfasst, einer Reduktionsgetriebeeinrichtung G, die einen Getriebeeingang GE, einen Getriebeausgang GA, wenigstens eine Reduktionsstufe GR und ein Getriebegehäuse GH umfasst, das die Reduktionsstufe beherbergt, einem Achsdifferenti- algetriebe AD, zur Verzweigung der am Ausgang der Reduktionsgetriebeeinrichtung anlie genden Antriebsleistung auf einen ersten und einen zweiten Radantriebsstrangabschnitt DL, DR, und einem ersten Nebenaggregat AUX1 das über den Hauptantriebsmotor E antreibbar und in dem Getriebegehäuse GH aufgenommen ist.

Bei dieser Variante ist das Nebenaggregat AUX1 außerhalb des Getriebgehäuses angeordnet und dabei derart in die Antriebsanordnung eingebunden, dass die Eingangswelle E1 des Ne benaggregats AUX1 zur Rotorachse X parallel versetzt angeordnet ist. Dies wird hier durch einen außerhalb des Getriebegehäuses verlaufenden Zugmitteltrieb TM erreicht. Dieser um fasst 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 außenliegende zweite Schaltelement SE2 schaltbar mit der Rotorwelle oder dem ersten Stirnrad G1 der Reduktionsstufe koppelbar.

Das erste Schaltelement SE1 ist in die Reduktionsstufe GR, insbesondere das erste Stirnrad G1 derselben, eingebunden. Dieses erste Stirnrad G1 greift radial von außen her in ein zwei tes Stirnrad G2 der Reduktionsstufe RG ein. Das 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.

Die Darstellung nach Figur 4 zeigt eine vierte Variante einer erfindungsgemäßen elektrome chanischen Antriebsanordnung mit einem elektromechanischen Hauptantriebsmotor E, der ei- nen Rotor ER und einen Stator ES umfasst, einer Reduktionsgetriebeeinrichtung G, die einen Getriebeeingang GE, einen Getriebeausgang GA, wenigstens eine Reduktionsstufe GR und ein Getriebegehäuse GH umfasst, das die Reduktionsstufe beherbergt, einem Achsdifferenti- algetriebe AD, zur Verzweigung der am Ausgang der Reduktionsgetriebeeinrichtung anlie genden 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 Neben aggregate AUX1 , AUX2 außerhalb des Getriebegehäuses GH angeordnet sind und in dem Getriebegehäuse GH ein erstes Schaltelement SE1 und außerhalb des Getriebegehäuses ein zweites Schaltelement SE2 vorgesehen sind, wobei das erste Schaltelement SE1 derart aus gebildet und in die Antriebsanordnung eingebunden ist, dass über dieses die Antriebsverbin dung zwischen dem Rotor ER und dem Achsdifferentialgetriebe AD schaltbar schließbar und trennbar ist und das zweite Schaltelement SE2 derart ausgebildet ist, dass nach Maßgabe seines Schalt- oder Koppelungszustandes die Nebenaggregate AUX1 , AUX2 über den Rotor ER antreibbar sind, wenn die Antriebsverbindung zwischen dem Rotor ER und dem Achsdiffe rentialgetriebe AD über das erste Schaltelement SE1 aufgehoben ist.

Bei dieser Variante weist das Nebenaggregat AUX1 eine Eingangswelle E1 auf und diese Eingangswelle E1 ist zur Umlaufachse X des Rotors ER des Elektromotors E gleichachsig an geordnet. Das Nebenaggregat AUX2 ist derart in die Antriebsanordnung eingebunden, dass die Eingangswelle E2 des Nebenaggregats AUX2 zur Rotorachse X parallel versetzt ange ordnet ist. Dies wird hier wiederum durch einen außerhalb des Getriebegehäuses verlaufen den 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 zweite Schalt element SE2 schaltbar mit der Rotorwelle oder dem ersten Stirnrad G1 der Reduktionsstufe koppelbar.

Wie insbesondere in Verbindung mit den Figuren 3 und 4 veranschaulicht ist es möglich, die Anbindung des Nebenaggregats AUX1 oder beider Nebenaggregate AUX1 , AUX2 über einen Riemen- oder Kettentrieb zu bewerkstelligen, wobei eines der Antriebsräder TM1 ,TM2 (hier TM1) bzw. eine der Antriebsscheiben koaxial angebunden ist und der Zugmitteltrieb TM achsparallel zur E-Motorenwelle angeordnet ist. Die Ketten- oder Riementriebe können in vor teilhafter Weise mit konventionellen Führungs- und/oder Spannschienen bzw. Umlenk- und/oder Spannrollen ausgestattet sein. Die Anbindung des Aggregats AUX1 an die Moto renwelle RS unter Einbindung des zweiten Schaltelements SE2 hat den Vorteil, dass die Mo- mentenübertragung von E-Motor zu Aggregat AUX1 über einen kurzen Weg erfolgt und so Verluste reduziert werden. Der Elektromotor E oder die„E-Maschine“ sowie das Reduktions getriebe befinde sich innerhalb des Getriebegehäuses. Das Nebenaggregat AUX1 oder die Nebenaggregate AUX1 , AUX2 sind außerhalb des Getriebegehäuses GH angeordnet, was einen vereinfachten Zugang zu diesen Komponenten ermöglicht.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 ist das Nebenaggregat AUX1 gleichachsig koaxial über das zweite Schaltelement SE2 mit der Motorwelle lösbar verbunden. Das zweite Schaltelement SE2 kann sowohl aktiv, z.B. als Magnetkupplung, als auch passiv, z.B. Freilauf, koppelbar oder lösbar sein. Gleichzeitig ermöglicht dieses zweite Schaltelement SE2 die Entkopplung des E-Motors und des Aggregats, unabhängig voneinander oder auch gleichzeitig, vom Getriebe und damit vom Antriebsstrang des Fahrzeuges. Durch diese Funk tionsintegration wird die Anzahl der Bauteile auf ein Minimum reduziert.

Das erste und/oder das zweite Schaltelement SE1.SE2 können konstante oder variable Über- /Untersetzungsstufen enthalten, wie z.B. einen Planetenradsatz. Das jeweilige Schaltelement SE1.SE2 kann gleichzeitig dämpfende oder entkoppelnde Wirkung auf Antriebsstrang und/oder Aggregate haben, z.B. mittels eines Feder-Dämpfer-Elements ähnlich einem Zwei massenschwungrad. Das erste Schaltelement SE1 kann z.B. auch in den Innenbereich eines Zahnrades der Getriebestufe GR eingebunden sein.

Die Darstellung nach Figur 5 veranschaulicht die Funktionsweise der erfindungsgemäßen An triebsanordnung in Verbindung mit ausgewählten Fahrzeugbetriebszuständen. Es sind hier drei Koppelfunktionen möglich. Die Koppelfunktion S1 führt zu einer Verbindung des Rotors mit dem Achsdifferentialgetriebe. Die Koppelfunktion S2 führt zu einer Verbindung des Ne benaggregats AUX mit dem Rotor. Die Koppelfunktion S3 führ zu einer Verbindung des Achs- differentials mit dem Nebenaggregat. Die Anordnung kann so realisiert werden, dass die Koppelfunktionen S1 und S2 über das ers te Schaltelement SE1 und die Koppelfunktion S3 über das zweite Schaltelement bereitgestellt wird. Dies ist in der Konzeptskizze K1 veranschaulicht. Alternativ hierzu kann die Anordnung auch so realisiert sein, dass über das erste Schaltelement SE nur die Koppelfunktion S1 be reitgestellt wird und die Koppelfunktionen S2 und S3 durch das zweite Schaltelement S2 reali siert werden. Dieser Ansatz ist in der Skizze K2 veranschaulicht.

Grundsätzlich kann die Koppelfunktion S3 auch durch einen Freilauf bereitgestellt werden, da der Antrieb des Nebenaggregats über das Achsdifferentialgetriebe nur sinnvoll ist, wenn das Fahrzeug sich im Schubbetrieb befindet.

Die beiden Schaltelemente SE1 , SE2 sind so ausgelegt, dass diese drei Koppelfunktionen be reitstellen können. Die erste Koppelfunktion S1 ermöglicht wie oben angegeben einen Leis tungstransfer vom Elektromotor E zum Achsdifferential AD. Die zweite Koppelfunktion ermög licht einen Leistungstransfer vom Elektromotor E zum Nebenaggregat AUX1. Die dritte Kop pelfunktion ermöglicht einen Leistungstransfer vom Achsdifferential AD zum Nebenaggregat AUX1. Die Koppelfunktionen S1 , S2, S3 der Schaltelemente SE1 , SE2 sind entsprechend den unterschiedlichen Betriebszuständen über die Tabellen T 1 und T2 veranschaulicht.

In dem in der Tabelle T 1 angegebenen Betriebszustand 1 ist der Elektromotor E aktiv und das erste Schaltelement SE1 stellt die Koppelfunktion S1 bereit nach welcher das Drehmoment der Rotorwelle über die Reduktionsgetriebestufe GR zum Achsdifferential geführt wird. Soweit in diesem Zustand das Nebenaggregat AUX1 aktiv sein soll werden auch die Koppelfunktio nen S2 und S3 bereitgestellt.

Bei Schubbetrieb des Fahrzeuges gemäß dem Betriebszustand 2 in Tabelle T1 und Schub leistungsüberschuss wird die Koppelfunktion S1 und die Koppelfunktion S3 aktiviert. Nun er folgt über den Elektromotor E eine Leistungskonversion im Rekuperationsbetriebsmodus 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 signifikante Bremswirkung gemäß dem Betriebszustand 3 in Tabelle T1 werden die Koppelfunktionen S1 , S2 aufgehoben und nur die Koppelfunktion S3 aktiviert. Nunmehr wird ohne elektrischen Leis tungsbezug das Nebenaggregat AUX1 direkt durch das Achsdifferential AD getrieben. lm Standbetrieb des Fahrzeuges nach dem Betriebszustand 4 in der Tabelle T1 werden die Koppelfunktionen S1 und S3 deaktiviert und das Nebenaggregat wird über die Koppelfunktion

52 direkt durch den Elektromotor E angetrieben.

Bei Stillstand des Fahrzeuges ohne Aktionsbedarf des Nebenaggregats AUX1 , z.B. beim Par ken. Wird der Elektromotor E abgeschaltet. In diesem Zustand können die Schaltelement SE1 , SE2 beliebige Zustände einnehmen, da in diesem Zustand an sich keine bestimmte Koppelfunktion gefordert wird. Es ist jedoch möglich auch hier die Koppelfunktionen S1 und

53 zu aktivieren, um ein leicht erhöhtes Haltemoment, eine Bremswirkung bei unbeabsichtig tem Rollen und ggf. eine aktive Bremswirkung durch Ansteuerung des Elektromotors herbei zuführen.

Die Koppelfunktionen S1 , S2 können über ein formschlüssig koppelndes Schaltelement oder entsprechend aktivierbare Kupplungen bewerkstelligt werden. Die Koppelfunktion S3 kann auch durch einen Freilauf bewerkstelligt werden und sich damit im Schubbetrieb des Fahr zeuges selbsttätig ergeben.

Bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist ein Getriebe vorgesehen, welches ein gangsseitig mit mindestens einem elektrischen Antriebsmotor und abtriebsseitig mit mindes tens einer Fahrzeugachse verbunden ist. Das Getriebe umfasst eine oder mehrere Wellen, in welche ein Planetenradsatz integriert sein kann oder welche mit Stirnrad stufen oder Planeten radsätzen miteinander verbunden sind. An die Welle des Antriebsmotors, welche zum Getrie be führt ist, koaxial und parallel zu dieser ein Nebenaggregat wie z.B. Klimakompressor, Was serpumpe o.ä. angebunden (Figurl). Es ist aber auch eine Anbindung z.B. mittels Riemen möglich, wobei eine der Antriebsscheiben koaxial angebunden ist und der Zugmitteltrieb achsparallel zur E-Motorenwelle angeordnet ist (Figur 3). Falls erforderlich, kann der Riemen trieb mit konventionellen Umlenk- und/oder Spannrollen ausgestattet sein. Die Anbindung des Aggregats an die Motorenwelle hat den Vorteil, dass die Momentenübertragung 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 Getrie begehäuses angeordnet. Dies ermöglicht die Verwendung bewährter FEAD-Nebenaggregate ohne die Notwendigkeit, diese z.B. hinsichtlich Ölverträglichkeit zu modifizieren und abzudich ten. Gleichzeitig kann die Anbindung über konventionelle Keilrippen- oder Zahnriemen und dazugehörige Spannsysteme/Umlenkrollen erfolgen. Diese Variante stellt hinsichtlich Reibleis- tungsverlusten eine besonders vorteilhafte Lösung im Bereich der Umschlingungsgetriebe dar und bietet aufgrund der Elastizität der Riemen einen gewissen entkoppelnden Effekt vergli chen mit Ketten- oder Zahnradantrieb. Sowohl das Nebenaggregat als auch der E-Motor sind koaxial jeweils über ein Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle verbunden Dabei ist es über eines der zwei Schaltelemente auch möglich, die Verbindung zwischen Motor und Ne benaggregat zu lösen bzw. herzustellen, unabhängig vom Ankopplungszustand zur Getriebe eingangswelle. Die Schaltelemente können sowohl aktiv, z.B. Magnetkupplung, als auch pas siv, z.B. Freilauf, koppelbar oder lösbar sein. Die Schaltelemente können konstante oder vari able Über-/Untersetzungsstufen enthalten, wie z.B. einen Planetenradsatz. Die Schaltelemen te können gleichzeitig dämpfende oder entkoppelnde Wirkung auf Antriebsstrang und/oder Aggregate haben, z.B. mittels eines Feder-Dämpfer-Elements ähnlich einem ZMS. Beide Schaltelemente können z.B. auch in einem Zahnrad einer Getriebestufe integriert sein (Figur 2). Die Schaltzustände der Elemente entsprechend den unterschiedlichen Betriebszuständen sind in der Figur 5 für ein Beispiel näher erläutert. Das koaxial angebundene Nebenaggregat kann ebenfalls mit weiteren Nebenaggregaten, z.B. mittels Ketten- oder Zahnriementrieb, ver bunden sein (Figur 4). Dabei können alle angebundenen Nebenaggregate an ihrer Antriebs welle zusätzlich ein weiteres Kupplungs- und/oder Dämpf- und/oder Entkopplungselement be sitzen. Damit wird ein individueller Betrieb jedes einzelnen Aggregats abhängig vom Betriebs zustand des Fahrzeugs und abhängig von den anderen Elementen ermöglicht. Gleichzeitig kann das Aggregat von Drehschwingungen des Antriebsstranges entkoppelt werden, was ei nen gleichmäßigeren und effizienteren Betrieb gewährleistet und/oder mögliche negative Auswirkungen des Anschaltvorganges auf den Triebstrang und damit indirekt auf das Fahr zeug vermeidet.