DE102023201043A1

DE102023201043A1 - Antriebsstrang für ein Geländefahrzeug

Info

Publication number: DE102023201043A1
Application number: DE102023201043.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Morrison
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2023-02-09
Filing date: 2023-02-09
Publication date: 2024-08-14
Also published as: WO2024165529A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Geländefahrzeug, wobei der Antriebsstrang eine erste Elektromaschine (10) mit einer ersten Motorwelle, eine zweite Elektromaschine (14) mit einer zweiten Motorwelle, ein erstes Fahrgetriebe (12), ein zweites Fahrgetriebe (16), eine erste Abtriebsvorrichtung (18) und eine zweite Abtriebsvorrichtung (20) aufweist. Ferner ist die erste Motorwelle mit der ersten Abtriebsvorrichtung (18) über das erste Fahrgetriebe (12) und die zweite Motorwelle mit der zweiten Abtriebsvorrichtung (20) über das zweite Fahrgetriebe (16) zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar. Zudem weist der Antriebsstrang ein Schaltelement (30), mittels welchem eine mechanische Wirkverbindung von beiden Elektromaschine (10, 14) zu einer der beiden Abtriebsvorrichtungen (18, 20) herstellbar ist. Zudem betrifft die Erfindung ein Geländefahrzeug.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsstrang für ein Geländefahrzeug. Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein Geländefahrzeug.
Stand der Technik
Bei Geländefahrzeugen ist es bekannt, jeweils einen Traktionsmotor pro angetriebene Achse bereitzustellen. In Fahrsituationen, in welchen eine der beiden angetriebenen Achsen eine Antriebskraft an einen rutschigen Boden, auf welchem Räder dieser Achse stehen, übertragen soll, kann das Geländefahrzeug eventuell festfahren. Diese Achse kann dann beispielsweise durchdrehen. Eine andere der beiden angetriebene Achsen kann dann zwar an einen griffigen Untergrund eine Antriebskraft übertragen. Diese kann aber beispielsweise nur noch 50% der insgesamt maximal verfügbaren Antriebskraft sein, da in dieser Situation dann nicht mehr die Antriebsleistung von beiden Traktionsmotoren zum Vortrieb nutzbar ist. Diese reduzierte Antriebskraft kann in einigen Fahrsituationen unzureichend sein, um das Geländefahrzeug wieder frei zu fahren.
Darstellung der Erfindung
Ein erster Aspekt betrifft einen Antriebsstrang für ein Geländefahrzeug. Ein Geländefahrzeug kann beispielsweise als ein Tragfahrzeug für Baumstämme, welches hinter einer Fällmaschine fährt, oder als ein anderes Spezialfahrzeug ausgebildet sein. Das Geländefahrzeug kann beispielsweise als geländegängige Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Ein Beispiel für eine Arbeitsmaschine ist ein Forstfahrzeug. Ein Geländefahrzeug kann beispielsweise für ein Fahren abseits von Straßen, beispielsweise auf weichem Untergrund im Wald, konzipiert sein. Der Antriebsstrang kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Antriebskraft zu erzeugen und an einen Untergrund unter dem Geländefahrzeug zu übertragen, um einen Vortrieb zu bewirken.
Der Antriebsstrang weist eine erste Elektromaschine mit einer ersten Motorwelle und eine zweite Elektromaschine mit einer zweiten Motorwelle auf. Eine Elektromaschine kann dazu ausgebildet sein, elektrische Energie in mechanische Energie zu wandeln. Beispielsweise kann eine Elektromaschine ein Drehmoment und alternativ oder zusätzlich eine Drehzahl an einer zugeordneten Motorwelle bereitstellen. Optional kann eine Elektromaschine auch rekuperieren. Eine Motorwelle kann beispielsweise permanent drehfest mit einem Rotor der Elektromaschine verbunden sein oder durch diesen ausgebildet sein. Die Nummerierung kann lediglich der Zuordnung dienen. Beispielsweise kann die zweite Elektromaschine nur eine einzige Motorwelle, nämlich die zweite Motorwelle, aufweisen. Jede Elektromaschine kann beispielsweise nur eine Motorwelle aufweisen. Eine Elektromaschine kann beispielsweise als Synchronmotor oder Asynchronmotor ausgebildet sein. Durch den Einsatz von Elektromaschinen kann das Geländefahrzeug leise und umweltfreundlich sein. Zudem können kompakt kurzfristig hohe Antriebsleistungen bereitgestellt werden, was ein Freifahren im Gelände stark vereinfachen kann. Das Geländefahrzeug kann eine Energieversorgung, wie beispielsweise eine Batterie, für die Elektromaschinen aufweisen. Die Elektromaschinen können als Traktionsmotoren des Geländefahrzeugs fungieren.
Der Antriebsstrang weist ein erstes Fahrgetriebe, ein zweites Fahrgetriebe, eine erste Abtriebsvorrichtung und eine zweite Abtriebsvorrichtung auf. Ein Fahrgetriebe kann beispielsweise eine oder mehrere Stirnradstufen aufweisen. Ein Fahrgetriebe kann beispielsweise einen oder mehrere Planetenradsätze aufweisen. Ein Fahrgetriebe kann beispielsweise dafür ausgebildet sein, ein Drehmoment mit unterschiedlichen Übersetzungen von einem Antrieb zu einem Abtrieb zu übertragen. Optional kann ein Fahrgetriebe auch einen Leerlauf bereitstellen. Dadurch kann bei einer Abschaltung einer der Elektromaschinen ein Widerstand durch Schleppen verringert werden und auch eine Antriebsleistungsübertragung an eine rutschende Abtriebsvorrichtung unterbrochen werden. Eine Abtriebsvorrichtung kann für ein Übertragen eines Antriebsmoments an einen Untergrund ausgebildet sein. Jede Abtriebsvorrichtung kann beispielsweise wenigstens eine antreibbare Achse aufweisen. An jeder Achse können beispielsweise an jedem Ende Räder befestigt sein. Eine Abtriebsvorrichtung kann beispielsweise auch mehrere antreibbare Achsen aufweisen.
Die erste Motorwelle ist mit der ersten Abtriebsvorrichtung über das erste Fahrgetriebe zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar. Die zweite Motorwelle ist mit der zweiten Abtriebsvorrichtung über das zweite Fahrgetriebe zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar. Die Motorwellen können auch über die Fahrgetriebe mit der zugeordneten Abtriebsvorrichtung permanent zur Drehmomentübertragung verbunden sein. Durch die Zuordnung von je einem Fahrgetriebe zu einer Elektromaschine und zu einer Abtriebsvorrichtung ist ein unabhängiger Betrieb und eine unabhängige Anordnung der beiden Abtriebsvorrichtungen möglich. Im normalen Fahrbetrieb wird die Antriebsleistung von der ersten Elektromaschine ausschließlich über das erste Fahrgetriebe an die erste Abtriebsvorrichtung übertragen. Ebenso wird im normalen Fahrbetrieb eine Antriebsleistung von der zweiten Elektromaschine ausschließlich über das zweite Fahrgetriebe an die zweite Abtriebsvorrichtung übertragen. So kann ein Allradantrieb bedarfsgerecht gesteuert werden. Zudem kann so jedes Fahrgetriebe für eine geringere als eine Gesamtleistung ausgelegt sein. So können die Fahrgetriebe kompakt und einfach sein. So kann der Antriebsstrang einfach verbaut werden und auch eine große Bodenfreiheit einfach realisiert werden.
Der Antriebsstrang weist ein Schaltelement auf, mittels welchem eine mechanische Wirkverbindung von beiden Elektromaschine zu einer der beiden Abtriebsvorrichtungen herstellbar ist. Beispielsweise kann so auch die erste Motorwelle mit der zweiten Abtriebsvorrichtung mechanisch wirkverbindbar sein, damit die erste Elektromaschine Drehmoment an die zweite Abtriebsvorrichtung übertragen kann. Ebenso kann so beispielsweise auch die zweite Motorwelle mit der ersten Abtriebsvorrichtung mechanisch wirkverbindbar sein, damit die zweite Elektromaschine Drehmoment an die erste Abtriebsvorrichtung übertragen kann. Im offenen Zustand des Schaltelements kann dagegen jede Elektromaschine Drehmoment nur an die zugeordnete Abtriebsvorrichtung übertragen. Mittels des Schaltelements kann die erste Abtriebsvorrichtung und die zweite Abtriebsvorrichtung zur Drehmomentübertragung miteinander mechanisch wirkverbindbar sein. Ein Schaltelement kann ein Element sein, mittels welchem zwei Teile, wie zwei Wellen, drehfest verbindbar sind. Ein Schaltelement kann beispielsweise zwischen einem geschlossenen Zustand und einem offenen Zustand verstellt werden. In dem geschlossenen Zustand kann das Schaltelement eine Drehmomentübertragung ermöglichen. In dem geöffneten Zustand kann die Drehmomentübertragung dagegen unterbrochen sein. Ein Schaltelement kann beispielsweise als formschlüssige oder reibschlüssige Schaltelement ausgebildet sein. Bei einem Einsatz eines reibschlüssigen Schaltelements können beispielsweise besonders einfach bei einer Fahrt die beiden Abtriebsvorrichtung miteinander verbunden werden. Bei einem Einsatz eines formschlüssigen Schaltelements kann der Antriebsstrang beispielsweise besonders effizient sein. Beispiele für Schaltelemente sind Lamellenkupplungen und Klauenkupplungen.
Durch das Schaltelement können die beiden Abtriebsvorrichtung beispielsweise aneinandergekoppelt werden. So kann beispielsweise ein Antriebsmoment von beiden Elektromaschine nur an eine einzige der beiden Abtriebsvorrichtung übertragen werden. Diese Abtriebsvorrichtung kann dabei die notwendige Bodenhaftung aufweist, um ein so summiertes Antriebsmoment am Untergrund abzustützen. Beispielsweise kann das Schaltelement geschlossen werden, wenn eine der beiden Abtriebsvorrichtungen durchdreht. Dann kann weiterhin das gesamte oder nahezu das gesamte Antriebsmoment der beiden Elektromaschine zusammen zum Vortrieb des Geländefahrzeugs genutzt werden. Dadurch kann eine Geländegängigkeit des Geländefahrzeugs wesentlich erhöht sein. Dabei kann weiterhin der Umstand genutzt werden, dass durch die Aufteilung der benötigten Antriebsleistung auf die beiden Elektromaschinen mit den beiden Fahrgetriebe eine kompakte und kostengünstige Bauweise realisiert werden kann.
Wenn zwei Elemente mechanisch wirkverbunden sind, so können diese unmittelbar oder mittelbar derart miteinander gekoppelt sein, dass eine Bewegung des einen Elements eine Reaktion des anderen Elements bewirken kann. Beispielsweise kann eine mechanische Wirkverbindung durch eine formschlüssige oder reibschlüssige Verbindung bereitgestellt werden. Eine mechanische Wirkverbindbarkeit kann durch einen Freilauf oder ein anderes Schaltelement herstellbar und auch trennbar sein. Eine mechanische Wirkverbindung kann dagegen dauerhaft bestehen. Beispielsweise kann die mechanische Wirkverbindung einem Kämmen von korrespondierenden Verzahnungen von zwei Elementen entsprechen. Zwischen mechanisch miteinander wirkverbundenen Elementen können weitere Elemente vorgesehen sein.
Unter einer permanent drehfesten Verbindung zweier Elemente wird eine Verbindung verstanden, bei welcher die beiden Elemente zu allen bestimmungsgemäßen Zuständen im Wesentlichen starr miteinander gekoppelt sind. Hierunter fällt auch eine reibschlüssige Verbindung, bei welcher es zu einem gewollten oder ungewollten Schlupf kommen kann. Permanent drehfest verbundene Elemente können beispielsweise als drehfest miteinander verbundene einzelne Komponenten oder auch einstückig vorliegen.
Eine Verbindung zweier Elemente über ein weiteres Element kann bedeuten, dass dieses weitere Element an einer mittelbaren Wirkverbindung der beiden Elemente beteiligt sein kann. Beispielsweise kann dieses Element im Kraftfluss zwischen diesen beiden Elementen angeordnet sein. Eine Verbindung zweier Elemente über zwei oder mehr Elemente kann bedeuten, dass diese weiteren Elemente alle an einer mittelbaren Wirkverbindung der beiden Elemente beteiligt sind. Eine schaltbare Verbindung kann in einem Zustand eine Drehmomentübertragung zwischen zwei Elementen ermöglichen, beispielsweise durch eine starre Kopplung, und in einem anderen Zustand diese Drehmomentübertragung im Wesentlichen unterbrechen. Dafür kann zwischen den zwei Elementen ein entsprechendes Schaltelement vorgesehen sein.
Der Antriebsstrang kann auch weitere Abtriebsvorrichtungen mit jeweils einem zugeordneten Fahrgetriebe und einer zugeordneten Elektromaschine aufweisen. Dabei können diese Abtriebsvorrichtung autonom von den beiden zuvor beschriebenen Abtriebsvorrichtung sein. Die zusätzlichen Abtriebsvorrichtung können aber auch jeweils mit einem weiteren Schaltelement zur Drehmomentübertragung verbindbar sein. Beispielsweise kann der Antriebsstrang die erste Abtriebsvorrichtung, die zweite Abtriebsvorrichtung und eine dritte Abtriebsvorrichtung aufweisen. Die dritte Abtriebsvorrichtung kann beispielsweise mittels eines weiteren Schaltelements zur Drehmomentübertragung mit der ersten oder der zweiten Abtriebsvorrichtung mechanisch wirkverbindbar sein. Sofern anwendbar gelten, die folgenden Ausführungen auch für eine Bauweise mit drei oder mehr Abtriebsvorrichtungen, Elektromaschinen und Fahrgetrieben.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass die erste Abtriebsvorrichtung eine erste Verbindungswelle und die zweite Abtriebsvorrichtung eine zweite Verbindungswelle aufweist. Die erste Verbindungswelle und die zweite Verbindungswelle können mittels des Schaltelements drehfest miteinander verbindbar sein. Eine Verbindungswelle einer Abtriebsvorrichtung kann beispielsweise eine zusätzliche Eingangswelle sein, über welche ein Drehmoment zum Antreiben in die Abtriebsvorrichtung einleitbar ist. Eine Verbindungswelle kann beispielsweise zusätzlich zu einer Eingangswelle vorgesehen sein, über welche von der zugeordneten Elektromaschine über das Fahrgetriebe ein Antriebsmoment in die Abtriebsvorrichtung eingeleitet wird. Zusätzlich kann eine Verbindungswelle dazu ausgebildet sein, ein in die Abtriebsvorrichtung eingeleitetes Drehmoment auszugeben. Über die Verbindungswelle kann also eine Abtriebsvorrichtung lediglich als Zwischenelement dienen, mittels welchem ein Drehmoment übertragen wird. Durch die beiden Verbindungswellen können die beiden Abtriebsvorrichtung beispielsweise unmittelbar mittels des Schaltelements miteinander verbunden werden. So können die beiden Abtriebsvorrichtungen besonders einfach miteinander gekoppelt werden. Zudem können so die beiden Abtriebsvorrichtungen besonders nah aneinander angeordnet werden. Beispielsweise kann die erste Elektromaschine mit dem ersten Fahrgetriebe im Vorwärtsrichtung vor der ersten Abtriebsvorrichtung angeordnet sein. Beispielsweise kann die zweite Elektromaschine mit dem zweiten Fahrgetriebe in Vorwärtsrichtung hinter der zweiten Abtriebsvorrichtung angeordnet sein. Eine Drehmomentübertragung von der Eingangswelle, über welche eine Antriebskraft der zugeordneten Elektromaschine einleitbar ist, zu der Verbindungswelle kann bei einer Abtriebsvorrichtung ohne eine Übersetzung oder mit einer Übersetzung erfolgen. Beispielsweise kann die Verbindungswelle eine bloße Verlängerung der Eingangswelle der Abtriebsvorrichtung sein, über welche die Antriebskraft der zugeordneten Elektromaschine einleitbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass die erste Elektromaschine in Fahrzeuglängsrichtung vor der ersten Abtriebsvorrichtung angeordnet ist, die erste Abtriebsvorrichtung in Fahrzeuglängsrichtung vor der zweiten Abtriebsvorrichtung und die zweite Abtriebsvorrichtung in Fahrzeuglängsrichtung vor der zweiten Elektromaschine. Es kann sich so eine vorteilhafte Gewichtsverteilung für das Geländefahrzeug ergeben. Beispielsweise können jeweilige Achslasten so auch bei starken Neigungen hoch sein, womit ein hohes Drehmoment ohne ein Durchdrehen der Räder in den Untergrund eingeleitet werden kann. Jede der beiden Abtriebsvorrichtung kann beispielsweise in einem zugeordneten Endbereich des Geländefahrzeugs angeordnet sein. Die Fahrzeuglängsrichtung kann beispielsweise zu einer Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung bei einer Geradeausfahrt korrespondieren. Das erste Fahrgetriebe kann in Fahrzeuglängsrichtung zwischen der ersten Elektromaschine und der ersten Abtriebsvorrichtung angeordnet sein. Das zweite Fahrgetriebe kann in Fahrzeuglängsrichtung zwischen der zweiten Elektromaschine und der zweiten Abtriebsvorrichtung angeordnet sein. Das Schaltelement und auch die beiden Verbindungswellen können in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den beiden Abtriebsvorrichtung angeordnet sein. Es ergibt sich eine Bauweise, bei welcher eine Gewichtsverteilung einfach optimiert werden kann. Zudem können beispielsweise die beiden Fahrgetriebe so sehr einfach ausgebildet sein, da die Fahrgetriebe jeweils nur das Drehmoment von der zugeordneten Elektromaschine an die zugeordnete Abtriebsvorrichtung übertragen können müssen.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass das erste Fahrgetriebe eine erste Verbindungswelle und das zweite Fahrgetriebe eine zweite Verbindungswelle aufweist, wobei die erste Verbindungswelle und die zweite Verbindungswelle mittels des Schaltelements drehfest miteinander verbindbar sind. Bei dieser Bauweise können also die beiden Abtriebsvorrichtung mittels der Fahrgetriebe miteinander gekoppelt werden. Beispielsweise kann eine Ausgangswelle des jeweiligen Fahrgetriebes sowohl einen Anschluss für die zugeordnete Abtriebsvorrichtung als auch das Schaltelement aufweisen. Beispielsweise kann diese Ausgangswelle als Durchgangswelle ausgebildet sein, an welcher an einem Ende die Abtriebsvorrichtung angeschlossen ist und an welcher an einem entgegengesetzten Ende das Schaltelement angeschlossen ist. Durch eine solche Bauweise können die beiden Abtriebsvorrichtung besonders einfach ausgebildet sein. Beispielsweise können die beiden Abtriebsvorrichtungen so nur zur Einleitung von einem Drehmoment und zum Abstützen des Drehmoments zum Vortrieb am Untergrund ausgebildet sein, ohne dass eine Drehmomentweiterleitung an ein anderes Bauteil des Antriebsstrangs vorgesehen ist. Durch eine solche Bauweise ist zudem ein besonders großer Abstand zwischen den beiden Abtriebsvorrichtungen möglich. Beispielsweise können die beiden Elektromaschinen und die beiden Fahrgetriebe zwischen den beiden Abtriebsvorrichtung angeordnet sein. Durch den großen Abstand zwischen den beiden Abtriebsvorrichtungen kann ein Effekt ähnlich zu einem großen Radstand erreicht werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass die erste Abtriebsvorrichtung in Fahrzeuglängsrichtung vor der ersten Elektromaschine angeordnet ist, die erste Elektromaschine in Fahrzeuglängsrichtung vor der zweiten Elektromaschine und die zweite Elektromaschine in Fahrzeuglängsrichtung vor der zweiten Abtriebsvorrichtung. Es kann sich so ein vorteilhafter Abstand zwischen den beiden Abtriebsvorrichtungen für das Geländefahrzeug ergeben. Jede Elektromaschine und optional auch deren zugeordnetes Fahrgetriebe kann beispielsweise in einem zugeordneten Endbereich des Geländefahrzeugs angeordnet sein. Das erste Fahrgetriebe kann in Fahrzeuglängsrichtung zwischen der ersten Elektromaschine und der ersten Abtriebsvorrichtung angeordnet sein. Das zweite Fahrgetriebe kann in Fahrzeuglängsrichtung zwischen der zweiten Elektromaschine und der zweiten Abtriebsvorrichtung angeordnet sein. Das Schaltelement und auch die beiden Verbindungswellen können in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den beiden Elektromaschinen angeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass das erste Fahrgetriebe und das zweite Fahrgetriebe jeweils für das Bereitstellen von unterschiedlichen Gängen ausgebildet sind. Dadurch kann beispielsweise ein von der zugeordneten Elektromaschine bereitgestelltes Drehmoment ein für die Abtriebsvorrichtung und auch den Vortrieb des Geländefahrzeugs günstiges Drehmoment übersetzt werden. Die beiden Fahrgetriebe können beispielsweise als Automatikgetriebe oder manuell schaltbares Getriebe ausgebildet sein.
Elektromaschinen, Fahrgetriebe und auch Abtriebsvorrichtungen des Antriebsstrangs können jeweils identisch ausgebildet sein. Es ergibt sich eine große Anzahl von gleichen Bauteilen, wodurch der Antriebsstrang besonders kostengünstig herstellbar sein kann.
Die Fahrgetriebe können zum Bereitstellen eines Leerlaufs ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich können auch die Abtriebsvorrichtungen zum Bereitstellen eines Leerlaufs ausgebildet sein. Dann kann beim Durchrutschen eine der beiden Abtriebsvorrichtungen in den Leerlauf verstellt werden. Dadurch kann eine Effizienz des Antriebsstrangs im verbundenen Zustand der beiden Abtriebsvorrichtung besonders hoch sein. Das Drehmoment von einer zugeordneten Elektromaschine kann, je nach Bauart, dennoch durch die Abtriebsvorrichtung im Leerlauf zu der anderen der beiden Abtriebsvorrichtungen übertragbar sein. Beispielsweise können die Abtriebsvorrichtungen jeweils eine Durchgangswelle aufweisen, welche sowohl eine Eingangswelle der Abtriebsvorrichtung ausbildet als auch eine zugeordnete Verbindungswelle.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass die erste Abtriebsvorrichtung eine erste Fahrzeugachse aufweist, beispielsweise eine Bogie-Achse. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Abtriebsvorrichtung eine zweite Fahrzeugachse aufweisen, beispielsweise ebenfalls eine Bogie-Achse. Die Nummerierung kann dabei erneut lediglich zur Zuordnung dienen. Die zweite Abtriebsvorrichtung kann also beispielsweise lediglich eine einzige Bogie-Achse aufweisen. Eine Bogie-Achse kann beispielsweise durch eine Doppelachse gebildet werden, die auf jeder Seite über einen Waagebalken oder drehbar an einem Fahrzeugrahmen des Geländefahrzeugs befestigt sind. Eine statische Achselast zwei hintereinanderliegender Räder kann dann gleich bleiben und ist unabhängig von einem Federweg. Bei einer Bogie-Achse können alle Reifen auch bei erheblichen Unebenheiten in einem Bodenkontakt bleiben. Beispielsweise kann bei Auffahren auf ein Hindernis die vordere der Doppelachse nach oben hochschwenken. Die beiden Seiten der Bogie-Achse können voneinander rotatorisch entkoppelt sein. Das Geländefahrzeug kann so eine besonders hohe Geländegängigkeit haben.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass das Schaltelement in einen offenen Zustand vorgespannt ist. Vorgespannt kann bedeuten, dass das Schaltelement im unbetätigten Zustand automatisch in den offenen Zustand zurückkehrt. In dem offenen Zustand sind die beiden Abtriebsvorrichtung beispielsweise voneinander getrennt. Dadurch kann in einem Fehlerfall weiterhin ein normaler Fahrzustand mit einzelnen steuerbaren Abtriebsvorrichtung aufrechterhalten werden. Zudem kann ein Aufwand zum Verstellen und auch Halten des Schaltelements in dem offenen Zustand besonders gering sein. Beispielsweise wird das Schaltelement bedruckt, um in den geschlossenen Zustand verstellt zu werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass der Antriebsstrang eine Steuervorrichtung aufweist, welche selbsttätig für ein Verstellen des Schaltelements ausgebildet ist. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, das Schaltelement in Abhängigkeit von einem Sensorsignal zu verstellen. Ein Verstellen des Schaltelements kann ein Wechseln zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand sein. Die Steuervorrichtung kann beispielsweise einen Sensor zum Erfassen eines Fahrzeugzustands und zum Erzeugen des Sensorsignals aufweisen. Die Steuervorrichtung kann einen Mikroprozessor aufweisen. Die Steuervorrichtung kann einen Aktuator zum Betätigen des Schaltelements aufweisen. Ein selbsttätiges Verstellen kann ein Verstellen ohne eine Eingabe eines Fahrers des Geländefahrzeugs sein. Die beiden Abtriebsvorrichtungen können also mittels der Steuervorrichtung automatisch miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden. Dadurch kann eine Steuerung des Geländefahrzeugs erheblich erleichtert werden. Zudem können so automatisch die beiden Abtriebsvorrichtungen miteinander verbunden werden, noch bevor das Geländefahrzeug stecken bleibt. Dadurch kann ein Risiko eines Festfahrens erheblich gesenkt werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, das Schaltelement selbsttätig in Abhängigkeit von einem erfassten Fahrzustand in einen geschlossenen Zustand zu verstellen. In dem geschlossenen Zustand sind die beiden Abtriebsvorrichtungen beispielsweise miteinander verbunden. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung in Abhängigkeit von einer Differenzdrehzahl zwischen den beiden Abtriebsvorrichtungen das Schaltelement verstellen. Bei einer hohen Differenzdrehzahl kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass eine der beiden Abtriebsvorrichtung durchdreht und nicht mehr genügend Bodenhaftung zum Abstützen des Antriebsmoments aufweist. Weiterhin kann eine selbsttätige Verstellung in den geschlossenen Zustand erfolgen, wenn eine Drehzahlgrenze durch eine der beiden Abtriebsvorrichtungen überschritten wird. Beispielsweise kann bei einer sehr hohen Drehzahl einer Abtriebsvorrichtung davon ausgegangen werden, dass diese Abtriebsvorrichtung durchdreht. Sofern ein Leerlauf schaltbar ist, kann die Steuervorrichtung auch dazu ausgebildet sein, die Abtriebsvorrichtung oder auch das zugeordnet Fahrgetriebe von derjenigen der beiden Abtriebsvorrichtung, deren Drehzahl höher ist, in den Leerlauf zu schalten. So kann beispielsweise eine Drehmomentübertragung an die durchdrehende der beiden Abtriebsvorrichtungen unterbrochen werden und auch ein jeweiliges Schleppmoment reduziert sein. Der Antriebsstrang kann eine Erfassungsvorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, den Fahrzustand zu erfassen. Beispielsweise kann die Erfassungsvorrichtung jeweilige Drehzahlsensoren an den beiden Abtriebsvorrichtungen aufweisen. Die Erfassungsvorrichtung kann als ein Teil der Steuervorrichtung ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, das Schaltelement selbsttätig nach Zurücklegen einer vorbestimmten Wegstrecke mit geschlossenem Schaltelement in den offenen Zustand zu verstellen. Eine Wegstrecke kann beispielsweise eine bestimmte Fahrstrecke sein. Nach dem Zurücklegen der vorbestimmten Wegstrecke kann beispielsweise davon ausgegangen werden, dass das Geländefahrzeug nun frei gefahren ist. Beispielsweise kann nach der vorbestimmten Wegstrecke davon ausgegangen werden, dass das Geländefahrzeug nun auf einem anders beschaffenden Untergrund steht. Beispielsweise kann die vorbestimmte Wegstrecke einem Abstand zwischen den beiden Abtriebsvorrichtungen entsprechen. Beispielsweise kann die vorbestimmte Wegstrecke auch einem doppelten Abstand zwischen beiden Abtriebsvorrichtungen entsprechen. Ebenso kann nach dem Zurücklegen der vorbestimmten Wegstrecke ein zuvor bei Verbinden der beiden Abtriebsvorrichtungen aktivierter Leerlauf selbsttätig wieder deaktiviert werden. Durch das Berücksichtigen der vorbestimmten Wegstrecke zum Deaktivieren der Verbindung zwischen den beiden Abtriebsvorrichtungen kann ein unnötig langes und ineffizientes Fahren mit den beiden gekoppelten Abtriebsvorrichtung vermieden werden. Üblicherweise kann eine Antriebskraft, sofern das Geländefahrzeug nicht mit einem der beiden Abtriebsvorrichtungen auf rutschigen Boden steht, besser von beiden Abtriebsvorrichtungen gemeinsam an den Untergrund zum Vortrieb übertragen werden. Zudem kann der Antriebsstrang bei voneinander getrennten Abtriebsvorrichtungen gegebenenfalls effizienter arbeiten.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs ist es vorgesehen, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, das Schaltelement selbsttätig nach einer vorbestimmten Zeitdauer mit geschlossenem Schaltelement in den offenen Zustand zu verstellen. Dadurch kann vermieden werden, dass unnötig lange mit den miteinander gekoppelten Abtriebsvorrichtungen gefahren wird. Zudem kann so periodisch getestet werden, ob eine zuvor durchdrehende der Abtriebsvorrichtung nunmehr auch wieder auf ausreichend griffigem Untergrund steht. Außerdem kann eine solche Steuerung besonders einfach ohne zusätzliche Sensoren implementiert werden.
Ein zweiter Aspekt betrifft ein Geländefahrzeug. Das Geländefahrzeug kann einen Antriebsstrang gemäß dem ersten Aspekt aufweisen. Jeweilige Vorteile und weitere Merkmale sind der Beschreibung des ersten Aspekts zu entnehmen, wobei Ausgestaltungen des ersten Aspekts auch Ausgestaltungen des zweiten Aspekts und umgekehrt bilden.
Das Geländefahrzeug weist einen Fahrzeugrahmen auf. Der Fahrzeugrahmen kann als separates Bauteil, beispielsweise mit Trägern, ausgebildet sein. Der Fahrzeugrahmen kann aber auch integral durch eine Karosserie gebildet sein. Der Fahrzeugrahmen kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, daran jeweilige Bauteile eine Antriebsstrangs des Geländefahrzeugs zu befestigen.
Das Geländefahrzeug weist einen Antriebsstrang auf. Der Antriebsstrang weist eine erste Elektromaschine mit einer ersten Motorwelle, eine zweite Elektromaschine mit einer zweiten Motorwelle, ein erstes Fahrgetriebe, ein zweites Fahrgetriebe, eine erste Abtriebsvorrichtung und eine zweite Abtriebsvorrichtung auf. Die erste Motorwelle ist mit der ersten Abtriebsvorrichtung über das erste Fahrgetriebe zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar. Die zweite Motorwelle mit der zweiten Abtriebsvorrichtung ist über das zweite Fahrgetriebe zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar. Die erste Elektromaschine, das erste Fahrgetriebe und die erste Abtriebsvorrichtung können einander somit zugeordnet sein. Ebenso können somit die zweite Elektromaschine, das zweite Fahrgetriebe und die zweite Abtriebsvorrichtung einander zugeordnet sein. Der Antriebsstrang weist ein Schaltelement auf, mittels welchem eine mechanische Wirkverbindung von beiden Elektromaschine zu einer der beiden Abtriebsvorrichtungen herstellbar ist: Beispielsweise sind mittels des Schaltelements die erste Abtriebsvorrichtung und die zweite Abtriebsvorrichtung zur Drehmomentübertragung miteinander mechanisch wirkverbindbar sind. Die beiden Abtriebsvorrichtungen können mittels des Schaltelements miteinander gekoppelt werden.
An dem Fahrzeugrahmen sind die erste Abtriebsvorrichtung und die zweite Abtriebsvorrichtung befestigt. Beispielsweise sind die beiden Abtriebsvorrichtungen drehbar an dem Fahrzeugrahmen befestigt, beispielsweise jeweils an einer sich in Querrichtungen erstreckenden Drehachse. Die beiden Elektromaschinen und die beiden Fahrgetriebe können auch an dem Fahrzeugrahmen befestigt sein. Alternativ können die Fahrgetriebe jeweils an der zugeordneten Abtriebsvorrichtung befestigt sein. Alternativ oder zusätzlich können auch die beiden Elektromaschinen an der jeweils zugeordneten Abtriebsvorrichtung befestigt sein.
Kurze Beschreibung der Figuren

1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Antriebsstrangs eines Geländefahrzeugs.
2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform des Antriebsstrangs des Geländefahrzeugs.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Antriebsstrangs für ein Geländefahrzeug. Der Antriebsstrang weist eine erste Elektromaschine 10 mit einer ersten Motorwelle auf, an welcher ein erstes Fahrgetriebe 12 angeschlossen ist. Das erste Fahrgetriebe 12 und die erste Elektromaschine 10 bilden zusammen eine Baueinheit, welche in Fahrzeuglängsrichtung an einem vorderen Endbereich des Geländefahrzeugs angeordnet ist. Der Antriebsstrang weist eine zweite Elektromaschine 14 mit einer zweiten Motorwelle auf, an welcher ein zweites Fahrgetriebe 16 angeschlossen ist. Das zweite Fahrgetriebe 16 und die zweite Elektromaschine 14 bilden zusammen eine Baueinheit, welche in Fahrzeuglängsrichtung an einem hinteren Endbereich des Geländefahrzeugs angeordnet ist.
Der Antriebsstrang weist eine erste Abtriebsvorrichtung 18 und eine zweite Abtriebsvorrichtung 20 auf. Die erste Abtriebsvorrichtung 18 ist der ersten Elektromaschine 10 und dem ersten Fahrgetriebe 12 zugeordnet. Die erste Motorwelle ist mit der ersten Abtriebsvorrichtung 18 über das erste Fahrgetriebe 12 zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar. Dazu weist das erste Fahrgetriebe 12 eine Ausgangswelle 22 auf, welche mit einer Eingangswelle des ersten Abtriebsvorrichtung 18 permanent drehfest verbunden ist. Die zweite Abtriebsvorrichtung 20 ist der zweiten Elektromaschine 14 und dem zweiten Fahrgetriebe 16 zugeordnet. Die zweite Motorwelle ist mit der zweiten Abtriebsvorrichtung 20 über das zweite Fahrgetriebe 16 zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar. Dazu weist das zweite Fahrgetriebe 16 eine Ausgangswelle 24 auf, welche mit einer Eingangswelle der zweiten Abtriebsvorrichtung 20 permanent drehfest verbunden ist. Im normalen Fahrbetrieb treibt jede Elektromaschine 10, 14 jeweils nur die zugeordnete Abtriebsvorrichtung 18, 20 an.
Jede der Abtriebsvorrichtungen 18, 20 ist als Bogie-Achse ausgebildet. Beidseitig weist die Bogie-Achse zwei angetriebene Achsen auf, an deren Ende jeweils ein Rad 26 befestigt ist. Jede Doppelachse auf jeder Seite ist um eine zentrale in Querrichtung verlaufende Drehachse 28 der jeweiligen Abtriebsvorrichtung 18, 20 drehbar.
Der Antriebsstrang weist ein Schaltelement 30 auf, mittels welchem eine Drehmomentübertragung von den beiden Elektromaschinen 10, 14 auch zu der jeweils nicht zugeordneten Abtriebsvorrichtung 18, 20 ermöglicht wird. Mittels des Schaltelements 30 ist eine mechanische Wirkverbindung von beiden Elektromaschine 10, 14 zu einer der beiden Abtriebsvorrichtungen 18, 20 herstellbar, um eine Gesamtantriebskraft nur über eine der beiden Abtriebsvorrichtungen 18, 20 in den Untergrund einzuleiten. Mittels des Schaltelements 30 sind die erste Abtriebsvorrichtung 18 und die zweite Abtriebsvorrichtung 20 zur Drehmomentübertragung miteinander mechanisch wirkverbindbar. Dazu weist die erste Abtriebsvorrichtung 18 eine erste Verbindungswelle 32 und die zweite Abtriebsvorrichtung 20 eine zweite Verbindungswelle 34 auf, wobei die erste Verbindungswelle 32 und die zweite Verbindungswelle 34 mittels des Schaltelements 30 drehfest miteinander verbindbar sind. So kann bei durchdrehenden Rädern an einer der beiden Abtriebsvorrichtungen 18, 20 eine Antriebskraft der zugeordneten Elektromaschine 10 oder 14 an die nicht durchdrehende der beiden Abtriebsvorrichtungen 18, 20 übertragen werden, um weiterhin eine volle Antriebsleistung des Antriebsstrangs nutzen zu können.
Die beiden Abtriebsvorrichtungen 18, 20 sind zwischen den beiden Fahrgetrieben 12, 16 in Fahrzeuglängsrichtung angeordnet. Die erste Abtriebsvorrichtung 18 ist dabei hinten benachbart zu dem zugeordneten ersten Fahrgetriebe 12 nahe zu einem vorderen Fahrzeugende angeordnet. Die zweite Abtriebsvorrichtung 20 ist dabei vorne benachbart zu dem zugeordneten zweiten Fahrgetriebe 16 nahe zu einem hinteren Fahrzeugende angeordnet. Die beiden Verbindungswellen 32, 34 erstrecken sich zwischen den beiden Abtriebsvorrichtungen 18, 20. Das Schaltelement 30 ist in Fahrzeuglängsrichtung zwischen den beiden Verbindungswellen 32, 34 angeordnet.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Antriebsstrangs für ein Geländefahrzeug. Der Aufbau ist ähnlich zu der ersten Ausführungsform und es werden nur Unterschiede erläutert.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die erste Abtriebsvorrichtung 18 in Fahrzeuglängsrichtung vor der ersten Elektromaschine 10 und dem ersten Fahrgetriebe 12 angeordnet. Die zweite Abtriebsvorrichtung 20 ist in Fahrzeuglängsrichtung hinter der zweiten Elektromaschine 14 und dem zweiten Fahrgetriebe 16 angeordnet. Die beiden Elektromaschinen 10, 14 sind also mit dem zugeordneten daran befestigten Fahrgetriebe 12, 16 zwischen den beiden Abtriebsvorrichtungen 18, 20 angeordnet. Die erste Abtriebsvorrichtung 18 ist in Fahrzeuglängsrichtung an dem vorderen Endbereich und damit näher als in der ersten Ausführungsform an dem vorderen Fahrzeugende angeordnet. Die zweite Abtriebsvorrichtung 20 ist in Fahrzeuglängsrichtung an dem hinteren Endbereich und damit näher als in der ersten Ausführungsform an dem hinteren Fahrzeugende angeordnet.
Bei der zweiten Ausführungsform weist das erste Fahrgetriebe 12 eine erste Verbindungswelle 50 auf. Das zweite Fahrgetriebe 16 weist eine zweite Verbindungswelle 52 auf. Die erste Verbindungswelle 50 ist einstückig mit der Ausgangswelle 22 des ersten Fahrgetriebes 12 ausgebildet und bildet deren der ersten Abtriebsvorrichtung 18 abgewandtes Ende aus. Die zweite Verbindungswelle 52 ist einstückig mit der Ausgangswelle 24 des zweiten Fahrgetriebes 16 ausgebildet und bildet deren der zweiten Abtriebsvorrichtung 20 abgewandtes Ende aus. Zwischen den beiden Verbindungswellen 50, 52 ist das Schaltelement 30 angeordnet. Mittels des Schaltelements 30 sind die beiden Verbindungswellen 50, 52 drehfest miteinander verbindbar, womit eine mechanische Wirkverbindung von beiden Elektromaschine 10, 14 zu einer der beiden Abtriebsvorrichtungen 18, 20 zur Drehmomentübertragung herstellbar ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist diese Verbindung mittelbar über die Fahrgetriebe 12, 16 gestaltet.
Bezugszeichen

10: erste Elektromaschine
12: erstes Fahrgetriebe
14: zweite Elektromaschine
16: zweites Fahrgetriebe
18: erste Abtriebsvorrichtung
20: zweite Abtriebsvorrichtung
22: Ausgangswelle
24: Ausgangswelle
26: Rad
28: Drehachse
30: Schaltelement
32: erste Verbindungswelle
34: zweite Verbindungswelle
50: erste Verbindungswelle
52: zweite Verbindungswelle

Claims

Antriebsstrang für ein Geländefahrzeug, wobei der Antriebsstrang eine erste Elektromaschine (10) mit einer ersten Motorwelle, eine zweite Elektromaschine (14) mit einer zweiten Motorwelle, ein erstes Fahrgetriebe (12), ein zweites Fahrgetriebe (16), eine erste Abtriebsvorrichtung (18) und eine zweite Abtriebsvorrichtung (20) aufweist, wobei die erste Motorwelle mit der ersten Abtriebsvorrichtung (18) über das erste Fahrgetriebe (12) zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar ist, wobei die zweite Motorwelle mit der zweiten Abtriebsvorrichtung (20) über das zweite Fahrgetriebe (16) zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar ist, und wobei der Antriebsstrang ein Schaltelement (30) aufweist, mittels welchem eine mechanische Wirkverbindung von beiden Elektromaschine (10, 14) zu einer der beiden Abtriebsvorrichtungen (18, 20) herstellbar ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abtriebsvorrichtung (18) eine erste Verbindungswelle (32) und die zweite Abtriebsvorrichtung (20) eine zweite Verbindungswelle (34) aufweist, wobei die erste Verbindungswelle (32) und die zweite Verbindungswelle (34) mittels des Schaltelements (30) drehfest miteinander verbindbar sind.
Antriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektromaschine (10) in Fahrzeuglängsrichtung vor der ersten Abtriebsvorrichtung (18) angeordnet ist, die erste Abtriebsvorrichtung (18) in Fahrzeuglängsrichtung vor der zweiten Abtriebsvorrichtung (20) und die zweite Abtriebsvorrichtung (20) in Fahrzeuglängsrichtung vor der zweiten Elektromaschine (14).
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrgetriebe (12) eine erste Verbindungswelle (32) und das zweite Fahrgetriebe (16) eine zweite Verbindungswelle (34) aufweist, wobei die erste Verbindungswelle (32) und die zweite Verbindungswelle (34) mittels des Schaltelements (30) drehfest miteinander verbindbar sind.
Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abtriebsvorrichtung (18) in Fahrzeuglängsrichtung vor der ersten Elektromaschine (10) angeordnet ist, die erste Elektromaschine (10) in Fahrzeuglängsrichtung vor der zweiten Elektromaschine (14) und die zweite Elektromaschine (14) in Fahrzeuglängsrichtung vor der zweiten Abtriebsvorrichtung (20).
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fahrgetriebe (12) und das zweite Fahrgetriebe (16) jeweils für das Bereitstellen von unterschiedlichen Gängen ausgebildet sind.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abtriebsvorrichtung (18) eine erste Fahrzeugachse aufweist und die zweite Abtriebsvorrichtung (20) eine zweite Fahrzeugachse aufweist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (30) in einen offenen Zustand vorgespannt ist.
Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang eine Steuervorrichtung aufweist, welche selbsttätig für ein Verstellen des Schaltelements (30) ausgebildet ist.
Antriebsstrang nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, das Schaltelement (30) selbsttätig in Abhängigkeit von einem erfassten Fahrzustand in einen geschlossenen Zustand zu verstellen.
Antriebsstrang nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, das Schaltelement (30) selbsttätig nach Zurücklegen einer vorbestimmten Wegstrecke mit geschlossenem Schaltelement (30) in den offenen Zustand zu verstellen.
Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, das Schaltelement (30) selbsttätig nach einer vorbestimmten Zeitdauer mit geschlossenem Schaltelement (30) in den offenen Zustand zu verstellen.
Geländefahrzeug mit einem Antriebsstrang und mit einem Fahrzeugrahmen, wobei der Antriebsstrang eine erste Elektromaschine (10) mit einer ersten Motorwelle, eine zweite Elektromaschine (14) mit einer zweiten Motorwelle, ein erstes Fahrgetriebe (12), ein zweites Fahrgetriebe (16), eine erste Abtriebsvorrichtung (18) und eine zweite Abtriebsvorrichtung (20) aufweist, wobei die erste Motorwelle mit der ersten Abtriebsvorrichtung (18) über das erste Fahrgetriebe (12) zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar ist, wobei die zweite Motorwelle mit der zweiten Abtriebsvorrichtung (20) über das zweite Fahrgetriebe (16) zur Drehmomentübertragung mechanisch wirkverbindbar ist, wobei der Antriebsstrang ein Schaltelement (30) aufweist, mittels welchem eine mechanische Wirkverbindung von beiden Elektromaschine (10, 14) zu einer der beiden Abtriebsvorrichtungen (18, 20) herstellbar ist, und wobei an dem Fahrzeugrahmen die erste Abtriebsvorrichtung (18) und die zweite Abtriebsvorrichtung (20) befestigt sind.