Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Fahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit dem Antriebsstrang.

Aus der Fahrzeugtechnik sind Antriebsstränge für Fahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor und zwei elektrischen Maschinen bekannt, die derselben Achse zugeordnet sind. Ferner ist eine Mehrstufen-Getriebeanordnung vorgesehen, die mit einem Abtrieb verbunden ist. Die elektrischen Maschinen sind axial gesehen nacheinander nach dem Verbrennungsmotor und einem Torsionsdämpfer angeordnet. Zwischen den elektrischen Maschinen befindet sich ein Überlagerungsradsatz. Eine der elektrischen Maschinen weist deutlich geringere Abmessungen bzw. einen deutlich geringeren Außendurchmesser auf und dient als Startergenerator für den Verbrennungsmotor, während die andere elektrische Maschine deutlich größere Abmessungen aufweist und als Fahrantrieb dient.

Es hat sich gezeigt, dass elektrische Maschinen, die als Fahrantrieb dienen, einen großen Bauraumbedarf haben, da diese bezüglich ihres Außendurchmessers und ihrer Axiallänge erhebliche Abmessungen benötigen. Demzufolge sind die als Fahrantrieb dienenden elektrischen Maschinen möglichst nahe zum Verbrennungsmotor anzuordnen, da dort der größte Bauraum verfügbar ist. Eine koaxiale Anordnung der elektrischen Maschine ist bezüglich des Bauraumbedarfs erheblich eingeschränkt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang sowie ein Fahrzeug der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei denen die elektrischen Maschinen möglichst bauraum günstig angeordnet sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 bzw. 17 gelöst. Vorteilhafte und beanspruchte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.

Somit wird ein Antriebsstrang für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor vorgeschlagen, der koaxial zu einer ersten Achse angeordnet ist. Ferner umfasst der An- triebsstrang zumindest eine erste elektrische Maschine und eine zweite elektrische Maschine, wobei die erste elektrische Maschine hinsichtlich ihrer Abmessungen größer und damit als Fahrantrieb geeignet ist und die zweite elektrische Maschine kleiner dimensioniert ist und damit als Startergenerator für den Verbrennungsmotor geeignet ist. Zudem ist eine Mehrstufen-Getriebeanordnung vorgesehen, die mit einem Abtrieb verbindbar ist. Darüber hinaus ist bei dem Antriebsstrang vorgesehen, dass die zweite elektrische Maschine zumindest mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist und die erste elektrische Maschine zumindest mit der Getriebeanordnung verbindbar ist. Um bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang möglichst bauraumgünstig die unterschiedlich dimensionierten elektrischen Maschinen anzuordnen, ist vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine bezogen auf ihre Rotorachsen zueinander achsversetzt angeordnet sind.

Bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang kann somit die kleiner dimensionierte zweite elektrische Maschine möglichst nahe zum Verbrennungsmotor mit der ersten größer dimensionierten elektrischen Maschine angeordnet werden. Durch die achsversetzte Anordnung der beiden elektrischen Maschinen kann der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden kann.

Wenn im Rahmen der achsversetzten Anordnung der elektrischen Maschinen die zweite elektrische Maschine koaxial zur ersten Achse angeordnet ist und die erste elektrische Maschine koaxial zu einer zweiten Achse angeordnet ist, wobei die erste Achse und die zweite Achse achsversetzt angeordnet sind, führt dies beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Motor-Front-Längseinbaulage dazu, dass für die erste elektrische Maschine radial mehr Bauraum zum Beispiel im Fahrzeugtunnel zur Verfügung steht. Hierbei kann der Achsversatz derart gewählt werden, dass der Außendurchmesser der elektrischen Maschinen möglichst groß gewählt werden kann und gleichzeitig ausreichend Unterbodenfreiheit im Fahrzeug vorhanden bleibt.

Eine alternative Ausführung bei der achsversetzten Anordnung der elektrischen Maschinen kann vorsehen, dass die zweite elektrische Maschine koaxial zu einer vierten Achse angeordnet ist, wobei die vierte Achse achsversetzt zu der ersten Achse, welche beispielsweise der Kurbelwellenachse des Verbrennungsmotors entspricht, und zu der zweiten Achse angeordnet ist, welche beispielsweise der Rotorachse der ers- ten Maschine entspricht. Durch eine derartige achsparallele Anordnung der Rotorachse der zweiten elektrischen Maschine zu den Rotationsachsen des Verbrennungsmotors und der ersten Maschine wird eine alternative Ausnutzung des vorgesehenen Bauraumes durch die radial außen vorgesehene Anordnungsposition der zweiten elektrische Maschine realisiert, sodass für die erste elektrische Maschine zusätzlicher Bauraum zur Verfügung steht.

Bei dieser alternativen achsparallelen Anordnung ist ferner vorgesehen, dass zum Anbinden der zweiten elektrischen Maschine ein Rotor der zweiten elektrischen Maschine über einen Umschlingungstrieb, über mehrere in Eingriff stehende Zahnräder oder dergleichen, mit dem Verbrennungsmotor verbindbar ist.

Für die Anbindung der zweiten elektrischen Maschinen an die als schaltbares Getriebe ausgeführten Getriebeanordnung kann bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang die zweite elektrische Maschine über eine koaxial zur ersten Achse angeordneten Welle mit einer koaxial zur zweiten Achse angeordneten ersten Getriebeeingangswelle der Getriebeanordnung ohne Drehrichtungsumkehr verbindbar sein. Diese Anbindung ist unabhängig davon, ob die zweite elektrische Maschine mit ihrer Rotorachse koaxial zur ersten Achse oder zur vierten Achse angeordnet ist. Beispielsweise kann die Verbindung ohne Drehrichtungsumkehr durch eine Mitnahmeverzahnung oder dergleichen realisiert werden. Hierzu kann eine Verzahnung fest an der koaxial zur ersten Achse angeordneten Welle mit einer Verzahnung an der ersten Getriebeeingangswelle in Eingriff stehen. Konkret können die Verzahnungen beispielsweise durch eine Außenverzahnung an einem Ritzel der koaxial zur ersten Achse angeordneten Welle und durch eine Innenverzahnung an einem Hohlrad oder dergleichen der ersten Getriebeeingangswelle realisiert werden, die miteinander in Eingriff stehen. Es sind auch andere Verbindungen denkbar, die konstruktiv einfach ohne Drehrichtungsumkehr realisiert werden.

Hinsichtlich der Getriebeanordnung können verschiedene Arten von Getrieben verwendet werden. Beispielsweise kann ein Planetengetriebe, ein Vorgelegewellengetriebe oder auch eine Kombination daraus verwendet werden. In diesem Zusammenhang können auch verschiedene Anordnungen des Abtriebes realisiert werden. Beispielsweise kann der Abtrieb koaxial zur ersten Achse, d. h. beispielsweise koaxial zur Kurbelwellenachse des Verbrennungsmotors, oder auch achsversetzt zur ersten Achse angeordnet werden. Bezüglich der Anordnung des Planetengetriebes oder des Vorgelegewellengetriebes kann bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang in Bezug auf den Abtrieb eine koaxiale Ausrichtung oder auch eine achsversetzte Ausrichtung vorgenommen werden.

Bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang ist die erste, größer dimensionierte bzw. einen größeren Außendurchmesser aufweisende elektrische Maschine vorzugsweise als Fahrantrieb vorzusehen, da diese höhere Leistungen aufbringen kann. Die zweite elektrische Maschine ist bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang kleiner dimensioniert als die erste elektrische Maschine und wird somit vorzugsweise als Startergenerator, also zum Starten des Verbrennungsmotors und/oder als Generator, verwendet. Es ist jedoch möglich, dass in bestimmten Fahrsituationen die zweite elektrische Maschine im Fährbetrieb zur Leistungserhöhung eingesetzt wird.

Um einen rein elektrischen Fahrantrieb bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang zu realisieren, bei dem zumindest die erste elektrische Maschine aber auch die zweite elektrische Maschine eingesetzt werden kann, ist vorgesehen, dass der Verbrennungsmotor über ein Schaltelement, zum Beispiel eine Kupplung, von dem Antriebsstrang abkoppelbar ist.

Der vorgeschlagene Antriebsstrang kann optional ein dem Abtrieb nachgeschaltetes Allrad-Verteilergetriebe aufweisen, um einen Allradantrieb bei dem Fahrzeug zu realisieren.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung beansprucht ein Fahrzeug mit dem in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichteten vorbeschriebenen Antriebsstrang, sodass sich die bereits beschriebenen und weitere Vorteile ergeben. Bei dem vorgeschlagenen Fahrzeug ist demzufolge eine Verbrennungsmotor-Front-Längseinbaulage realisiert.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges mit achsversetzten elektrischen Maschinen und mit koaxial angeordnetem Antrieb und Abtrieb;

Figur 2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Antriebsstranges mit achsversetzten elektrischen Maschinen und mit achsversetzt zueinander angeordnetem Antrieb und Abtrieb;

Figur 3 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Antriebsstranges mit einer alternativ achsversetzten Anordnung der elektrischen Maschinen in Bezug auf Figur 2;

Figur 4 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Antriebsstranges mit einem Planetengetriebe als Getriebeanordnung mit zum Antrieb achsversetzter Anordnung; und

Figur 5 eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Antriebsstranges mit einem Planetengetriebe als Getriebeanordnung mit zum Antrieb und Abtrieb koaxialer Anordnung.

In den Figuren 1 bis 5 sind verschiedene Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges bei einem Fahrzeug lediglich beispielhaft dargestellt. Die verschiedenen Ausführungsvarianten unterscheiden sich durch einzelne Anordnungsvarianten bei einzelnen Getriebebauteilen. Es ist möglich Anordnungsvarianten in einer Ausführungsvariante auf eine andere Ausführungsvariante zu übertragen, sodass die verschiedenen Ausführungsvarianten miteinander kombinierbar sind.

Bezüglich der beschriebenen Verbindungen zwischen Getriebebauteilen wird die Formulierung verbindbar verwendet, welche sowohl eine lösbare als auch eine feste Verbindung beansprucht. Darüber hinaus ist mit der gewählten Formulierung auch eine direkte oder indirekte über weitere Bauteile vorgesehene Verbindung beansprucht. Unabhängig von den verschiedenen Ausführungsvarianten ist bei dem vorgeschlagenen Antriebsstrang vorgesehen, dass ein Verbrennungsmotor VM koaxial zu einer ersten Achse A1 angeordnet ist, welche in den Figuren der Kurbelwellenachse des Verbrennungsmotors VM entspricht. Ferner sind eine erste elektrische Maschine EM1 und eine zweite elektrische Maschine EM2 vorgesehen, wobei die erste elektrische Maschine EM1 hinsichtlich ihrer Abmessungen größer als die zweite elektrische Maschine EM2 dimensioniert ist. Dies bedeutet, dass die erste elektrische Maschine EM1 eine höhere Leistung und dementsprechend einen größeren Außendurchmesser als die zweite elektrische Maschine EM2 aufweist. Demzufolge wird die erste elektrische Maschine EM1 vorzugsweise oder ausschließlich für den Fahrantrieb und die zweite elektrische Maschine EM2 vorzugsweise oder ausschließlich zum Starten des Verbrennungsmotors VM und als Generator eingesetzt. Somit ist die zweite elektrische Maschine EM2 zumindest mit dem Verbrennungsmotor VM und die erste elektrische Maschine EM1 zumindest mit der Getriebeanordnung G verbindbar. Als Getriebeanordnung G ist zum Beispiel ein schaltbares Mehrstufengetriebe vorgesehen, welches mit einem Abtrieb Ab verbindbar ist.

Um eine möglichst bauraumgünstige Anordnung der elektrischen Maschinen EM1 , EM2 zu realisieren, ist vorgesehen, dass die erste elektrische Maschine EM1 und die zweite elektrische Maschine EM2 bezogen auf ihre Rotorachse zueinander achsversetzt angeordnet sind. Der Achsversatz bzw. die achsparallele Anordnung der beiden elektrischen Maschinen EM1 und EM2 führt dazu, dass für die größer dimensionierte erste elektrische Maschine EM1 radial mehr Bauraum im Fahrzeugtunnel zur Verfügung steht.

Bei sämtlichen Ausführungsvarianten, ausgenommen bei der dritten Ausführungsvariante gemäß Figur 3, ist die zweite elektrische Maschine EM2 koaxial zur ersten Achse A1 angeordnet, während die erste elektrische Maschine EM1 koaxial zu einer zweiten Achse A2 angeordnet ist, wobei die erste Achse A1 und die zweite Achse A2 achsversetzt sind.

Im Gegensatz dazu ist bei der dritten Ausführungsvariante gemäß Figur 3 vorgesehen, dass die zweite elektrische Maschine EM2 koaxial zu einer vierten Achse A4 angeordnet ist, wobei die vierte Achse A4 achsversetzt zur ersten Achse A1 und zur zweiten Achse A2 angeordnet ist. Um bei der dritten Ausführungsvariante eine antriebsmäßige Verbindung zwischen dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine EM2 und einer zur ersten Achse A1 koaxial angeordneten Welle W zu schaffen, ist in Figur 3 ein Umschlingungstrieb zum Beispiel als Kettentrieb dargestellt. Auf diese Weise ist der Rotor der zweiten elektrischen Maschine EM2 über die Welle W und eine gegebenenfalls vorgesehene Kupplung KO mit dem Verbrennungsmotor VM verbindbar.

Bei sämtlichen Ausführungsvarianten ist vorgesehen, dass die zweite elektrische Maschine EM2 über die koaxial zur ersten Achse A1 angeordnete Welle W mit einer koaxial zur zweiten Achse A2 angeordneten ersten Getriebeeingangswelle W1 der Getriebeanordnung G ohne Drehrichtungsumkehr verbindbar ist. Hierzu ist in den Figuren 1 bis 5 vorgesehen, dass der Achsversatz zwischen den beiden elektrischen Maschinen EM1 , EM2 über eine Übersetzungseinheit realisiert wird, welche keine Drehzahlrichtungsumkehr bzw. Drehrichtungsumkehr zwischen der ersten Achse A1 und der zweiten Achse A2 zur Folge hat. Wie in den Figuren dargestellt ist, wird hierzu beispielhaft eine Verbindung zwischen einer Außenverzahnung an einem Ritzel der koaxial zur ersten Achse A1 angeordneten Welle W und einer Innenverzahnung an einem Hohlrad an der ersten Getriebeeingangswelle W1 vorgesehen.

Zur Verbindung der ersten elektrischen Maschine EM1 mit der Getriebeanordnung wird beispielhaft bei den Ausführungsvarianten vorgesehen, dass der Rotor der ersten elektrischen Maschine EM1 mit einer koaxial zur zweiten Achse A2 angeordneten zweiten Getriebeeingangswelle W2 der Getriebeanordnung G verbindbar ist.

Wie in den Figuren 1 bis 3 beispielhaft dargestellt ist, kann die Getriebeanordnung G zumindest eine koaxial zu einer dritten Achse A3 angeordnete Vorgelegewelle VW aufweisen, wobei die dritte Achse A3 achsversetzt zur ersten Achse A1 , zur zweiten Achse A2 und gegebenenfalls gemäß der dritten Ausführungsvariante zur vierten Achse A4 angeordnet ist.

Bei der ersten Ausführungsvariante gemäß Figur 1 ist zudem der Abtrieb Ab koaxial zur ersten Achse A1 angeordnet, sodass Antrieb und Abtrieb koaxial zueinander angeordnet sind, während bei der zweiten und dritten Ausführungsvariante gemäß Fi- guren 2 und 3 der Abtrieb Ab koaxial zu der dritten Achse A3 der Getriebeanordnung G angeordnet ist.

Bei den vierten und fünften Ausführungsvarianten gemäß Figuren 4 und 5 ist als Getriebeanordnung ein Planetengetriebe vorgesehen. Bei der vierten Ausführungsvariante gemäß Figur 4 sind das Planetengetriebe und der Abtrieb Ab koaxial zu der zweiten Achse A2 angeordnet, wobei die zweite Achse A2 achsversetzt zur ersten Achse A1 angeordnet ist. Bei der fünften Ausführungsvariante gemäß Figur 5 ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe und der Abtrieb Ab koaxial zu der ersten Achse A1 angeordnet sind, wobei das Planetengetriebe über zumindest eine Stirnradstufe ST mit den koaxial zu der zweiten Achse A2 angeordneten ersten und zweiten Getriebeeingangswellen W1 , W2 verbindbar ist.

Bei sämtlichen Ausführungsvarianten ist in den Figuren beispielhaft dargestellt, dass die zweite elektrische Maschine EM2 axial gesehen vor der ersten elektrischen Maschine EM1 angeordnet ist und dass die erste elektrische Maschine EM1 axial gesehen vor der Getriebeanordnung G angeordnet ist. Somit ergibt sich ausgehend von dem Verbrennungsmotor VM in axialer Richtung, dass zunächst die zweite elektrische Maschine EM2 und anschließend die erste elektrische Maschine EM1 angeordnet sind, denen die Getriebeanordnung G mit dem Abtrieb Ab folgt. Ferner ist dem Verbrennungsmotor VM ein Torsionsschwingungsdämpfer T nachgeschaltet, der über ein Schaltelement KO mit der koaxial zur ersten Achse A1 zugeordneten Welle W verbindbar ist.

Bezugszeichen

EM1 erste größer dimensionierte elektrische Maschine

EM2 zweite kleiner dimensionierte elektrische Maschine

VM Verbrennungsmotor

A1 erste Achse bzw. Kurbelwellenachse

A2 zweite Achse

A3 dritte Achse

A4 vierte Achse

Ab Abtrieb

G Mehrstufen-Getriebeanordnung

W Welle koaxial zur ersten Achse

W1 erste Getriebeeingangswelle

W2 zweite Getriebeeingangswelle

VW Vorgelegewelle

KO Kupplung

T Torsionsschwingungsdämpfer

ST Stirnradstufe