Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsmodul eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zur Betätigung einer Bremse und einer Kupplung eines Antriebsmoduls.

Das Antriebsmodul umfasst zumindest eine Antriebseinheit mit einer Antriebswelle sowie eine Achse des Kraftfahrzeugs mit einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle, die mit der Antriebswelle drehmomentübertragend über mindestens eine Kupplung oder jeweils über eine Kupplung drehmomentübertragend verbindbar sind. Die Antriebseinheit ist z. B. eine elektrische Maschine oder eine Verbrennungskraftmaschine. Die Abtriebswellen sind insbesondere mit jeweils einem Rad des Kraftfahrzeuges verbunden. An der Achse ist entweder genau eine Kupplung oder es sind zwei Kupplungen vorgesehen.

Eine derartige Achse mit einer Kupplung ist als sogenannte Booster-Einheit der Anmelderin, eine Achse mit zwei Kupplungen als Twinster-Einheit der Anmelderin bekannt.

Insbesondere elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge beanspruchen die konventionellen radseitigen Bremsen aufgrund der Rekuperationsmöglichkeit weniger als konventionell angetriebene Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor. Die geringere Belastung der Bremsen führt zu einem geringeren Verschleiß von Bauteilen, wie Bremsbelägen und -scheiben, die damit auch anfälliger für Korrosion sind. Um dem entgegenzuwirken, müssen hochwertigere Materialien verwendet werden. Gleichzeitig erfordert die Bremsanlage eine umfangreiche Wartung, um ihre Funktionsfähigkeit zu gewährleisten.

Der Abrieb, der beim Bremsen mit klassischen, offenen Bremssystemen entsteht, erhöht die Feinstaubemission eines Kraftfahrzeugs. Die kommenden neuen Gesetze (Euro 7-Abgasnorm) werden auch die von den Bremsbelägen emittierten Feinstaubpartikel einbeziehen. Aus diesem Grund wird derzeit über Filtersysteme oder eine Kapselung der Bremsen nachgedacht. Gerade bei der Entwicklung von Elektroantrieben spielt die Systemeffizienz eine immer größere Rolle, weshalb verstärkt über die Reduzierung von Verlusten, z. B. durch Abschalteinrichtungen, diskutiert wird. Um einen entsprechend hohen Effekt zu erzielen, sollte die Abschaltung möglichst nahe am jeweiligen Rad positioniert werden, so dass möglichst geringe Massen mit den Rädern weiterbewegt werden. Dies erfordert einen gewissen Mehraufwand durch zusätzliche Komponenten wie eine Abschalteinheit im Bereich des Radsatzgetriebes.

Aus der DE 10 2020 123 806 A1 ist ein elektrisches Antriebsmodul bekannt, bei dem je Rad eine elektrische Antriebseinheit und jeweils eine Bremse vorgesehen ist. Die Bremse kann als Lamellenkupplung ausgeführt sein.

Aus der DE 102020214433 A1 ist eine Antriebseinheit bekannt, bei der die Räder einer Achse durch einen Elektromotor angetrieben sind. Je Rad ist eine Bremse vorgesehen, die einen gemeinsamen Schmiermittelkreislauf mit dem Getriebe der Antriebseinheit aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Antriebsmodul sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, bei dem Feinstaubemissionen sowie eine Korrosion der Bremsen reduziert und eine Systemeffizienz des Antriebsmoduls verbessert werden können. Weiter soll eine bessere Regelung des Übergangs zwischen Rekuperation und Bremsen erreicht werden.

Hierzu trägt ein Antriebsmodul gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Es wird ein Antriebsmodul eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, zumindest umfassend eine Antriebseinheit mit einer Antriebswelle sowie eine Achse des Kraftfahrzeugs mit einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle, die mit der Antriebswelle drehmomentübertragend über mindestens eine Kupplung oder jeweils über eine Kupplung drehmomentübertragend verbindbar sind. Die erste Abtriebswelle ist über eine erste Bremse und die zweite Abtriebswelle über eine zweite Bremse abbremsbar. Zumindest eine der Bremsen und die mindestens eine Kupplung sind durch eine gemeinsame Betätigungseinheit betätigbar.

Die Antriebseinheit ist z. B. eine elektrische Maschine oder eine Verbrennungskraftmaschine.

Die Abtriebswellen sind insbesondere mit jeweils einem Rad des Kraftfahrzeuges verbunden.

An der Achse ist entweder genau eine Kupplung oder es sind zwei Kupplungen vorgesehen. Insbesondere kann über die eine Kupplung eine Abkopplung beider Abtriebswellen von der Antriebswelle erfolgen. Sind zwei Kupplungen vorgesehen, kann jeweils eine Abtriebswelle durch jeweils eine Kupplung von der Antriebswelle abgekoppelt werden.

Die Bremsen dienen der Abbremsung der jeweiligen Abtriebswellen. Die Bremsen wirken insbesondere (ausschließlich) kraftschlüssig, so dass sie insbesondere (ausschließlich) über eine Reibkraft die Bremswirkung erzeugen.

Insbesondere ist jeder Abtriebswelle bzw. jedem Rad der Achse des Kraftfahrzeuges jeweils eine Bremse zugeordnet.

Insbesondere ist eine Betätigungseinheit vorgesehen, über die zumindest eine Bremse und die eine Kupplung betätigt werden können. Alternativ können über die eine Betätigungseinheit beide Bremsen und die eine Kupplung betätigt werden. Alternativ können über eine Betätigungseinheit beide Bremsen und beide Kupplungen betätigt werden.

Alternativ sind zwei Betätigungseinheiten vorgesehen, wobei über jede Betätigungseinheit eine Bremse und eine Kupplung betätigt werden können. Alternativ können über die eine Betätigungseinheit eine Bremse und die eine Kupplung und über die andere Betätigungseinheit die andere Bremse betätigt werden.

Die grundsätzlich bekannte Betätigungseinheit dient insbesondere der Betätigung einer Bremse, also dem Verstellen der Bremse zwischen einem offenen (ersten) und einem geschlossenen (zweiten) Zustand. In dem offenen Zustand liegt insbesondere keine Bremswirkung vor. In dem geschlossenen Zustand liegt insbesondere eine maximale Bremswirkung vor.

Die grundsätzlich bekannte Betätigungseinheit dient insbesondere (zusätzlich) der Betätigung einer Kupplung, also dem Verstellen der Kupplung zwischen einem offenen (ersten) und einem geschlossenen (gesperrtem, zweitem) Zustand. In dem offenen Zustand besteht insbesondere keine Kopplung zwischen der Antriebswelle und der über die Kupplung mit der Antriebswelle verbindbaren Abtriebswelle. In dem geschlossenen bzw. gesperrtem Zustand besteht insbesondere eine Kopplung zwischen der Antriebswelle und der über die Kupplung mit der Antriebswelle verbindbaren Abtriebswelle. Insbesondere liegt in dem geschlossenen Zustand eine schlupffreie Kopplung vor, d. h. die Antriebswelle und die damit verbundenen Abtriebswellen weisen keine Drehzahldifferenz auf. Insbesondere kann über die Kupplung aber eine frei einstellbare Kopplung realisiert werden, d. h. es kann ein definierter Schlupf, also eine Drehzahldifferenz zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle, zugelassen bzw. eingestellt werden.

Die grundsätzlich bekannte Betätigungseinheit dient dabei der Verlagerung zumindest eines Teils der Bremse bzw. der Kupplung, so dass dieser Teil gegenüber einem damit (insbesondere kraftschlüssig) verbindbaren Teil zu diesem hin oder von diesem weg bewegt werden kann. Die Verlagerung erfolgt insbesondere regelbar, so dass der verlagerbare Teil zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand eine Vielzahl von Stellungen einnehmen kann.

Die Verlagerung kann aber auch nicht regelbar erfolgen, so dass der verlagerbare Teil zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand gerade keine weiteren Stellungen einnehmen kann. Diese Art der Verlagerung ist insbe- sondere bei formschlüssig wirkenden Kupplungen möglich, z. B. bei Klauenkupplungen.

Die hier vorgeschlagene Betätigungseinheit dient der Betätigung der Bremse und der Kupplung. Damit wird zumindest für eine Kupplung und eine Bremse eine gemeinsame Betätigungseinheit vorgeschlagen, so dass das Antriebsmodul mit einer geringeren Anzahl von Komponenten ausgestattet ist.

Es wird insbesondere ein (elektrisches) Antriebsmodul mit (einer über die mindestens eine Kupplung realisierter) Abschaltfunktion und integrierter, insbesondere voll gekapselter, Bremsfunktion vorgeschlagen, bei der die Abschalteinheit (die mindestens eine Kupplung) und die Bremsen der Achse in einer Einheit bzw. einem Modul eingebaut sind.

Das Antriebsmodul weist durch die Möglichkeit der (radnahen) Abschaltung den höchstmöglichen Wirkungsgrad auf.

Darüber hinaus wird durch die funktionale Integration der Bremse in das Antriebsmodul ermöglicht, dass die Bremsen in einem gegenüber einer Umgebung verschlossenen Gehäuse angeordnet sein können, wodurch die beim Bremsvorgang entstehenden Partikelemissionen des Kraftfahrzeugs eliminiert werden können.

Um dies mit möglichst geringem Aufwand zu erreichen, wird insbesondere eine gemeinsame Ansteuerung von Abschalt- und Bremseinheit über mindestens eine gemeinsame Betätigungseinheit vorgeschlagen.

Insbesondere weist das Antriebsmodul nur eine Kupplung auf und die Abtriebswellen und die Kupplung sind über ein gemeinsames Differential mit der Antriebswelle verbunden. Über das grundsätzlich bekannte Differential können insbesondere Drehzahldifferenzen zwischen den Abtriebswellen, z. B. aufgrund einer Fahrt entlang einer Kurve, bei der der Weg des einen Rades kürzer oder länger ist als der Weg des anderen Rades der Achse, ausgeglichen werden. Über die an der Achse angeordnete eine Kupplung sind in Kombination mit dem Differential beide Abtriebswellen mit der Antriebswelle koppelbar. Insbesondere weist das Antriebsmodul eine erste Kupplung und eine zweite Kupplung auf, wobei die erste Bremse und die erste Kupplung über eine erste Betätigungseinheit und die zweite Bremse und die zweite Kupplung über eine zweite Betätigungseinheit betätigbar sind.

Insbesondere sind an einer gemeinsamen Achse des Kraftfahrzeuges zwei Kupplungen vorgesehen, wobei über jede der zwei Kupplungen jeweils ein Rad des Kraftfahrzeuges mit der Antriebseinheit drehmomentübertragend verbunden wird.

Die zwei Kupplungen können das sonst übliche Differential ersetzen, durch das unterschiedliche Drehzahlen der Räder ausgeglichen werden können.

Der Aufbau derartiger Kupplungen und Antriebssysteme kann wie folgt beschrieben werden. Es können z. B. Lamellenkupplungen als Kupplungen eingesetzt werden, bei denen Außenlamellen mit einem Lamellenaußenträger und Innenlamellen mit einem Lamelleninnenträger drehfest verbunden sind und jeder Lamellenträger mit der Antriebswelle (oder mit einer über ein Getriebe mit der Antriebswelle verbundene Welle) oder der jeweiligen Abtriebswelle drehfest verbunden ist. Infolge einer Beaufschlagung mit einer in einer axialen Richtung wirkenden Schließkraft (infolge des Betätigungsdrucks) werden die Lamellen, bei anderen Kupplungen die Reibpartner, miteinander in Kontakt gebracht, so dass ein Drehmoment von der Antriebswelle über die Kupplung auf die jeweilige Abtriebswelle übertragen werden kann.

Zumindest eine Kupplung kann eine hydraulisch betätigte Kupplung sein, bevorzugt sind das beide Kupplungen. Bei einer hydraulisch betätigten Kupplung wird der Betätigungsdruck über ein (Hydraulik-)Fluid auf die Kupplung übertragen. Das Fluid kann über eine (auch elektrisch betreibbare) Pumpe unter Druck gesetzt werden.

Zumindest eine der beiden Kupplungen kann eine elektrisch betätigte Kupplung sein, bevorzugt sind das beide Kupplungen. Bei einer elektrisch betätigten Kupp- lung wird der Betätigungsdruck unmittelbar durch eine elektrische Maschine erzeugt, z. B. durch eine über die Maschine verdrehbare Rampenanordnung.

Insbesondere ist die mindestens eine Betätigungseinheit entsprechend eine elektromechanische oder hydraulische Betätigungseinheit.

Bei einer grundsätzlich bekannten elektromechanischen Betätigungseinheit kann über einen elektrischen Antrieb ein Teil der Kupplung mechanisch verlagert werden. Z. B. ist aus der DE 101 60 026 A1 ein Betätigungsmechanismus mit mehreren Scheiben und Kugelrillen und dazwischen angeordneten Kugeln bekannt. Dabei können unterschiedliche Teile, also z. B. ein Teil einer Kupplung und ein Teil einer Bremse sukzessiv, also nacheinander, durch die eine Betätigungseinheit betätigt werden. Die Verdrehung der Scheiben kann über einen von der Betätigungseinheit angesteuerten elektrischen Antrieb erfolgen, so dass dadurch die Verlagerung der Scheiben und damit die Andruckkraft der Bremse bzw. der Grad der Kopplung der Kupplung einstellbar ist.

Bei einer grundsätzlich bekannten hydraulischen Betätigungseinheit wird ein Teil der Kupplung hydraulisch verlagert, z. B. über ein Fluid, dass von einer Pumpe mit einem Druck beaufschlagbar ist. Das Fluid kann insbesondere in einer gemeinsamen Druckkammer mit einem Druck beaufschlagt werden. Das Fluid kann dann, ausgehend von der Druckkammer, über jeweils ein regelbares Ventil das zu bewegende Teil beaufschlagen, so dass auch mehrere Teile gleichzeitig von der Betätigungseinheit beaufschlagbar bzw. verlagerbar sind. Insbesondere können bei der einen Betätigungseinheit mehrere Ventile auch unabhängig voneinander angesteuert und damit betätigt bzw. geregelt werden.

Insbesondere sind die Betätigungseinheiten des Antriebsmoduls jeweils hydraulische Betätigungseinheiten, die über ein Fluid die Bremse und die Kupplung betätigen, wobei die Betätigungseinheiten eine gemeinsame Pumpe aufweisen, durch die das Fluid mit einem Druck beaufschlagbar ist. Alternativ kann auch jede Betätigungseinheit eine eigene Pumpe aufweisen. Insbesondere weisen die Betätigungseinheiten einen gemeinsamen Fluidkreislauf auf, d. h. das Fluid kann sowohl zur Betätigung der ersten Bremse und/oder ersten Kupplung und zur Betätigung der zweiten Bremse und/oder zweiten Kupplung verwendet werden. Alternativ können auch voneinander getrennte Fluidkreisläufe vorgesehen sein.

Insbesondere kann infolge der Betätigung jeder der Kupplungen jeweils ein Rad der gemeinsamen Achse des Kraftfahrzeuges mit der Antriebseinheit drehmomentübertragend verbunden werden.

Bevorzugt ist zumindest eine Kupplung, insbesondere sind beide Kupplungen, eine Lamellenkupplung. Die jeweilige Kupplung kann aber auch als jede andere bekannte Reibkupplung oder auch als formschlüssig wirkende Klauenkupplung ausgeführt sein.

Bevorzugt ist die Antriebseinheit eine elektrische Maschine. Insbesondere kann die elektrische Maschine die einzige zum Antrieb des Kraftfahrzeuges eingesetzte Antriebseinheit sein. Insbesondere kann auch eine zweite angetriebene Achse vorliegen, wobei bevorzugt zum Antrieb der zweiten Achse eine weitere Antriebseinheit vorgesehen ist (z. B. eine Verbrennungskraftmaschine oder eine weitere elektrische Maschine).

Insbesondere ist die mindestens eine Kupplung eine schlupfgeregelte Kupplung, über die durch Bereitstellung eines Schlupfes (also einer Drehzahldifferenz zwischen der Antriebswelle und der damit über die Kupplung verbindbaren Abtriebswelle) ein von der Antriebseinheit bereitgestelltes Drehmoment regelbar auf die über die Kupplung mit der Antriebseinheit verbundene Abtriebswelle(-n) übertragbar ist.

Insbesondere können beide Kupplungen (zumindest) in bestimmten Betriebspunkten (insbesondere ständig während des Betriebs des Kraftfahrzeuges) mit einer Schlupf-Regelung betrieben werden, bei der an der jeweiligen Kupplung eine Drehzahldifferenz zwischen der Antriebswelle und der jeweiligen Abtriebswelle von mehr als null Umdrehungen pro Minute und von höchstens 50 Umdrehungen pro Minute, insbesondere höchstens 20 Umdrehungen pro Minute, eingestellt wird. Insbesondere können die Kupplungen auch ohne Schlupf-Regelung betrieben werden, in dem also gerade keine Drehzahldifferenz zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle eingestellt wird (bzw. eine Drehzahldifferenz von null Umdrehungen pro Minute). In einem stabilen Fahrzustand erfolgt eine Regelung der Kupplungen derart, dass ein Summensperrmoment beider Kupplungen (mindestens) einem über die Antriebswelle bereitgestellten Antriebsdrehmoment entspricht.

Insbesondere ist die Antriebseinheit ausschließlich der Achse (und nicht zusätzlich einer weiteren Achse) zugeordnet, so dass ausschließlich die Räder der Achse (und nicht die Räder einer weiteren Achse) über das von der Antriebseinheit bereitgestellte Antriebsdrehmoment antreibbar sind.

Ein Kraftfahrzeug kann eine zusätzliche angetriebene Achse aufweisen, die ihrerseits über eine weitere Antriebseinheit (z. B. eine Verbrennungskraftmaschine) antreibbar ist.

Eine Schlupf-Regelung umfasst, dass an der Kupplung zu möglichst jedem Zeitpunkt eine Differenzdrehzahl größer null Umdrehungen pro Minute eingestellt wird. Dabei sollte eine zu große Differenzdrehzahl vermieden werden, da durch den Schlupf in der Kupplung Reibungswärme entsteht. Diese Reibungswärme kann zu einer Überbeanspruchung der Kupplung führen.

Mit der Schlupf-Regelung wird insbesondere ermöglicht, dass in einem stabilen Fahrzustand das von der Antriebseinheit bereitgestellte Antriebsdrehmoment (insbesondere immer genau) den übertragbaren Drehmomenten zwischen den an den Kupplungen angebundenen Rädern und der Fahrbahn entspricht. Dabei entspricht ein Summensperrmoment beider Kupplungen (also das von beiden Kupplungen zusammen übertragbare Drehmoment) mindestens oder im Wesentlichen (oder sogar genau) dem über die Antriebswelle von der Antriebseinheit bereitgestelltem Antriebsdrehmoment. Das Summensperrmoment weicht insbesondere um höchstens 1 %, bevorzugt um höchstens 0,5 %, von dem Antriebsdrehmoment ab.

Insbesondere wird, wenn der Schlupf zu klein wird, durch die Schlupf-Regelung die Kupplung wieder so stark geöffnet, dass die Antriebseinheit beschleunigt wird und sich ein gewünschter Schlupf einstellt. Dabei wird über die Kupplungen also ggf. bzw. zeitweise ein etwas geringeres Summensperrmoment übertragen. Weiter kann eine Abstimmung des Kraftfahrzeuges bzw. des Antriebssystems vereinfacht werden, weil sich die Drehmoment-Anforderung immer gemäß dem vorliegenden Schlupf einstellt. Eine Parametrisierung von Reglern kann damit entfallen bzw. stellt sich weniger komplex dar als in herkömmlichen Reglern für Allrad- Antriebsstränge.

Die Regelung des Antriebssystems kann damit unabhängig von der Ansteuerung der Antriebseinheit erfolgen. Diese ist besonders dann vorteilhaft, wenn eine Betriebsstrategie (z. B. eine Hybridstrategie zum Antrieb eines Hybridkraftfahrzeugs) von anderen Herstellern (als der Hersteller der die Kupplungen regelnden Steuereinheit) bereitgestellt wird.

Der Sperrgrad einer Kupplung definiert insbesondere das über die Kupplung übertragbare Drehmoment. Je höher der Sperrgrad, desto höher das über die Kupplung übertragbare (bzw. übertragene) Drehmoment. Insbesondere kann auch ein Übersperren erfolgen, so dass auch ein größeres als das von der Antriebseinheit bereitgestellte Drehmoment übertragbar wäre. In diesem Fall liegt jedoch kein Schlupf vor.

In dem beschriebenen Antriebsmodul wird der gewünschte Sperrgrad für jede der beiden Kupplungen für den stabilen Fahrzustand (dabei dreht keines der angetriebenen Räder durch oder blockiert, weist also keinen Schlupf gegenüber der Fahrbahn auf) insbesondere in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter (bevorzugt von allen) bestimmt: eines Einschlagwinkels des Kraftfahrzeugs, des über die Antriebswelle geleiteten Drehmoments (Antriebsdrehmoment bzw. Schleppmoment oder Rekuperationsmoment), der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und der gemessenen Gierrate.

Insbesondere sollte ein Summensperrmoment der beiden Kupplungen groß genug sein, um das Antriebsdrehmoment aufzubringen und die Antriebseinheit „festzuhalten“. Dazu sollte der Schlupf (also eine Drehzahldifferenz) in mindestens einer der Kupplungen nahe null (aber größer als null) sein, insbesondere höchstens 50 Umdrehungen pro Minute, bevorzugt höchstens 20 Umdrehungen pro Minute, besonders bevorzugt höchstens 5 Umdrehungen pro Minute.

Insbesondere kann von dieser Verteilung der Drehmomente bzw. der Sperrgrade der beiden Kupplungen abgewichen werden, sobald der stabile Fahrzustand verlassen wird. Dies ist der Fall, wenn mindestens eines der Räder durchdreht oder blockiert (also einen Schlupf gegenüber der Fahrbahn aufweist). In diesem Fall kann der Sperrgrad der Kupplung des durchdrehenden Rades verringert oder der Sperrgrad des/der nicht durchdrehenden Rades/Räder erhöht werden. Eine Verringerung des Sperrgrades sollte insbesondere nur in Verbindung mit einer Reduzierung des über die Antriebswelle geleiteten Drehmoments (Antriebsdrehmoment bzw. Schleppmoment oder Rekuperationsmoment) erfolgen.

Insbesondere wird eine gewünschte Verteilung der Drehmomente in Abhängigkeit von zumindest einem der folgenden Parameter (bevorzugt von allen) bestimmt: eines Einschlagwinkels des Kraftfahrzeugs, des über die Antriebswelle geleiteten Drehmoments (Antriebsdrehmoment bzw. Schleppmoment oder Rekuperationsmoment), der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und der gemessenen Gierrate. Die gewünschte Verteilung wird z. B. als prozentualer Verteilungsfaktor (z. B. 40/60: 40 % des über die Antriebswelle geleiteten Drehmoment wird über die erste Kupplung und 60 % über die zweite Kupplung übertragen) angegeben, der für stabile Fahrmanöver den fahrdynamischen Anforderungen an das gewünschte Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges entspricht. Diese Regelung des über jede Kupplung übertragenen Drehmoments wird auch als Torque-Vectoring bezeichnet. Zur Stabilisierung des Fahrzeugs kann darüber hinaus auch die geregelte Aktuierung der Bremse genutzt werden. Durch die Integration von Kupplung und Bremse können die fahrzeugstabilisierenden Funktionen beider Systeme bestmöglich verknüpft werden.

Sobald eines der Räder gegenüber der Fahrbahn schlupft (durchdreht oder blockiert) kann die gewünschte Verteilung korrigiert werden. Um die Traktion zu erhöhen oder das Kraftfahrzeug zu stabilisieren, wird in der Regel die Verteilung dahingehend geändert, dass der Sperrgrad des nicht schlupfenden Rades erhöht und/oder der Sperrgrad des schlupfenden Rades reduziert wird. Falls der Sperr- grad in Summe (der Summensperrgrad) gesenkt wird, sollte (auch) das von der Antriebseinheit bereitgestellte Drehmoment reduziert werden. Wird das von der Antriebseinheit bereitgestellte Drehmoment nicht reduziert, wird sich die Drehzahl der Antriebswelle gegenüber den Drehzahlen der Abtriebswellen bzw. gegenüber der Drehzahl der schlupfenden Abtriebswelle und damit der Schlupf an der Kupplung weiter erhöhen.

Mittels des über die Antriebswelle geleiteten Drehmoments (Antriebsdrehmoment bzw. Schleppmoment oder Rekuperationsmoment) sowie der gewünschten Verteilung bzw. der korrigierten Verteilung des Drehmoments kann der gewünschte Sperrgrad der jeweiligen Kupplung für das erste Rad bzw. das zweite Rad berechnet werden. Dabei kann das Summensperrmoment (bzw. der Summensperrgrad) der Kupplungen genau dem über die Antriebswelle geleiteten Drehmoment entsprechen bzw. mit einer geringen Abweichung um den genauen Wert dieses Drehmoments schwingen (z. B. mit weniger als 1 % Abweichung oder weniger als 0,5 % Abweichung). Alternativ kann eine Kupplung eines kurvenäußeren Rades in einem Maß übersperrt werden, die einer Drehmomentstellgenauigkeit der Kupplungen und der Antriebseinheit entspricht. Damit kann sichergestellt werden, dass das gesamte über die Antriebswelle geleitete Drehmoment über die Kupplungen auf die Räder übertragen wird.

Insbesondere kann die mindestens eine Kupplung auch vollständig geöffnet werden, so dass die Antriebseinheit von den Rädern entkoppelt ist.

Insbesondere stützen sich die Bremsen an einem Gehäuse des Antriebsmoduls ab.

Insbesondere umfasst das Antriebsmodul zumindest ein Gehäuse, in dem zumindest die mindestens eine Kupplung und die Bremsen sowie die mindestens eine Betätigungseinheit angeordnet sind. Durch das Gehäuse wird also ein insbesondere zur Umgebung des Antriebsmoduls abgetrenntes Volumen umschlossen, so dass z. B. innerhalb des Gehäuses erzeugte Partikel nicht an die Umgebung austreten können. Innerhalb des Gehäuses des Antriebsmoduls können insbesondere Teilvolumina vorliegen, die ggf. voneinander getrennt sind. Insbesondere ist z. B. jede Bremse bzw. sind die Komponenten der Bremse, die kraftschlüssig zur Erzeugung der Bremswirkung miteinander wirken, innerhalb eines jeweils eigenen Volumens angeordnet, so dass von der Bremse erzeugte Partikel keine anderen Komponenten des Antriebsmoduls verunreinigen können.

Insbesondere sind die Abtriebswellen über ein Getriebe, dass eine konstante oder variable Übersetzung aufweist, mit der Antriebswelle verbunden. Insbesondere kann das Getriebe mehrere unterschiedliche Übersetzungen aufweisen, die nach Bedarf ausgewählt werden können. Variable Übersetzung bedeutet insbesondere, dass nicht eine einzige konstante Übersetzung vorliegt, sondern dass die Übersetzung verändert werden kann, z. B. in Stufen oder auch kontinuierlich.

Zwischen der Antriebseinheit und den Abtriebswellen kann alternativ kein Getriebe oder ein Getriebe mit einer einzigen festen Übersetzung angeordnet sein.

Es wird weiter ein Verfahren zur Betätigung einer Bremse und einer Kupplung des beschriebenen Antriebsmoduls vorgeschlagen, wobei die zumindest eine Bremse und die zumindest eine Kupplung durch die zumindest eine gemeinsame Betätigungseinheit betätigt und damit ein Betrieb der zumindest einen Abtriebswelle gesteuert werden. Das Verfahren umfasst zumindest die folgenden Schritte: a) Betätigen der (jeweiligen) Bremse mit der Betätigungseinheit, so dass die (jeweilige) Abtriebswelle abgebremst wird; b) Betätigen zumindest der einen Kupplung mit der Betätigungseinheit, so dass zumindest eine der Abtriebswellen mit der Antriebswelle der Antriebseinheit regelbar verbunden oder regelbar wird.

Die Schritte a) und b) werden insbesondere in voneinander unterschiedlichen Zeitintervallen durchgeführt, so dass, wenn die Kupplung eine Verbindung zwischen der Antriebswelle und zumindest der einen Abtriebswelle regelt, die (jeweilige) Bremse offen ist und nicht betätigt wird.

Alternativ werden die Schritte a) und b) zumindest teilweise zeitlich parallel durchgeführt. Die obige (nicht abschließende) Einteilung der Verfahrensschritte in a) und b) soll vorrangig nur zur Unterscheidung dienen und keine Reihenfolge und/oder Abhängigkeit erzwingen. Auch die Häufigkeit der Verfahrensschritte z. B. während der Einrichtung und/oder des Betriebes des Antriebsmoduls kann variieren.

Ebenso ist möglich, dass die Verfahrensschritte einander zumindest teilweise zeitlich überlagern. Ganz besonders bevorzugt finden die Verfahrensschritte a) und b) in voneinander unterschiedlichen Zeitintervallen statt.

Insbesondere ist die mindestens eine Kupplung eine schlupfgeregelte Kupplung; wobei bei der Regelung eines zu übertragenden Drehmoments zwischen der Antriebswelle und zumindest einer der Abtriebswellen eine Drehzahldifferenz zwischen der Antriebswelle und der zumindest einen Abtriebswelle von mehr als null Umdrehungen pro Minute und von höchstens 50 Umdrehungen pro Minute eingestellt wird.

Alternativ ist die mindestens eine Kupplung eine formschlüssig wirkende Kupplung, also z. B. eine Klauenkupplung, die gerade nicht schlupfgeregelt ist, sondern nur zwischen einem eingekoppelten Zustand und einem ausgekoppelten Zustand hin- und hergeschaltet werden kann.

Insbesondere werden bzw. sind die Bremsen nur dann geschlossen, wenn die mindestens eine Kupplung gerade nicht den Übergang zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand (in dem kein Schlupf oder der vorbestimmte Schlupf von weniger als 50 Umdrehungen pro Minute vorliegt) regelt. Die Bremsen sind also während der Regelung der Kupplung insbesondere offen, so dass ein Bremsmoment der betätigten Bremse die Regelung der Kupplung, insbesondere die über die Kupplung geregelte Drehmomentübertragung von der Antriebswelle hin zu der jeweiligen Abtriebswelle, nicht stört bzw. beeinflusst.

Ist die Kupplung offen, kann eine Betätigung der Bremse zugelassen sein. Auch wenn die Kupplung geschlossen ist (bzw. ein geregelter Schlupf von weniger als 50 Umdrehungen pro Minute vorliegt) kann eine Betätigung der Bremse zugelassen sein. Insbesondere kann die Bremse betätigt werden, wenn ein Rekuperati- onsbetrieb (also ein Laden eines Stromspeichers über die von den Abtriebswellen angetriebene Antriebswelle) vorliegt und die Kupplung dafür geschlossen ist.

Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend zwei Räder sowie das beschriebene Antriebsmodul zum Antrieb zumindest einer Achse des Kraftfahrzeuges, an der die Räder angeordnet sind. Das Antriebsmodul weist weiter eine Steuereinheit auf, durch die das beschriebene Verfahren durchführbar ist. Die Steuereinheit ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens geeignet ausgeführt und/oder eingerichtet bzw. führt das Verfahren aus.

Über die Steuereinheit kann z. B. die Steuerung der Betätigungseinheit(-en) und damit die Regelung der Kupplung(-en) und die Betätigung der Bremse(-n) erfolgen. Weiter kann durch die Steuereinheit insbesondere auch die Regelung der Antriebseinheit und damit des bereitgestellten Drehmoments erfolgen.

Insbesondere sind die beiden Kupplungen zur Übertragung von Drehmomenten an einer Achse eines Kraftfahrzeuges angeordnet, so dass durch das Betätigen der ersten Kupplung ein erstes Rad einer Achse und durch das Betätigen der zweiten Kupplung ein zweites Rad derselben Achse des Kraftfahrzeuges mit der Antriebseinheit drehmomentübertragend verbunden wird. Die Kupplungen sind also insbesondere keine Kupplung eines Kraftfahrzeuges, die zwischen der Antriebseinheit und einem schaltbaren Getriebe des Kraftfahrzeuges angeordnet ist.

Insbesondere ist zumindest ein System zur Datenverarbeitung vorgesehen, das Mittel aufweist, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet ausgestattet, konfiguriert oder programmiert sind bzw. die das Verfahren ausführen.

Insbesondere umfasst das Antriebsmodul ein System zur Datenverarbeitung, z. B. die Steuergerät, das Mittel zur Ausführung der Schritte des Verfahrens aufweist und/oder das Mittel aufweist, die zur Ausführung der Schritte des Verfahrens geeignet ausgestattet, konfiguriert oder programmiert sind bzw. die das Verfahren ausführen. Die Mittel umfassen z. B. einen Prozessor und einen Speicher, in dem durch den Prozessor auszuführende Befehle gespeichert sind, sowie Datenleitungen oder Übertragungseinrichtungen, die eine Übertragung von Befehlen, Messwerten, Daten oder ähnlichem zwischen den angeführten Elementen ermöglichen.

Die „Mittel“ können insbesondere eine oder mehrere folgender Komponenten umfassen: Steuerung(en), Mikrocontroller, Datenspeicher, Datenverbindung, Anzeigegeräte (wie z.B. ein Display), Zähler bzw. Zeitglied (Timer), mindestens ein weiterer Sensor, eine Energiequelle, etc.

Es wird weiter ein computerlesbares Speichermedium vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das beschriebene Verfahren bzw. die Schritte des beschriebenen Verfahrens auszuführen.

Die Ausführungen zu dem Antriebsmodul sind insbesondere auf das Verfahren, den Antriebsstrang, das System zur Datenverarbeitung und/oder das computerimplementierte Verfahren (also das Computerprogramm und das computerlesbare Speichermedium) übertragbar und umgekehrt.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch:

Fig. 1 : eine erste Ausführungsvariante eines Antriebsmoduls eines Kraftfahrzeugs;

Fig. 2: eine zweite Ausführungsvariante eines Antriebsmoduls eines Kraftfahrzeugs; und

Fig. 3: ein Diagramm.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines Antriebsmoduls 1 eines Kraftfahrzeugs 2. Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsvariante eines Antriebsmoduls 1 eines Kraftfahrzeugs 2. Die Fig. 1 und 2 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.

Das Antriebsmodul 1 umfasst eine Antriebseinheit 3 mit einer Antriebswelle 4 sowie eine Achse 5 des Kraftfahrzeugs 2 mit einer ersten Abtriebswelle 6 und einer zweiten Abtriebswelle 7, die mit der Antriebswelle 4 drehmomentübertragend über genau eine Kupplung 8 (Fig. 1 ) oder jeweils über eine Kupplung 8, 9 (Fig. 2) drehmomentübertragend verbindbar sind. Die erste Abtriebswelle 6 ist über eine erste Bremse 10 und die zweite Abtriebswelle 7 über eine zweite Bremse 11 abbremsbar.

Die Abtriebswellen 6, 7 sind mit jeweils einem Rad 21 , 22 des Kraftfahrzeuges 2 verbunden.

Das Antriebsmodul 1 weist eine Steuereinheit 23 auf.

Die mindestens eine Kupplung 8, 9 ist zur Übertragung von Drehmomenten an der Achse 5 des Kraftfahrzeuges 2 angeordnet, so dass durch das Betätigen der einen Kupplung 8, 9 (siehe Fig. 1 ) beide Abtriebswellen 6, 7 mit der Antriebswelle 4 verbunden werden. Bei der zweiten Ausführungsvariante wird durch das Betätigen der ersten Kupplung 8 das erste Rad 21 der Achse 5 und durch das Betätigen der zweiten Kupplung 9 das zweite Rad 22 derselben Achse 5 des Kraftfahrzeuges 2 mit der Antriebseinheit 3 drehmomentübertragend verbunden. Die Kupplungen 8, 9 sind also keine Kupplung eines Kraftfahrzeuges 2, die zwischen der Antriebseinheit 4 und einem schaltbaren Getriebe 17 des Kraftfahrzeuges 2 angeordnet ist.

An der Achse 5 ist entweder genau eine Kupplung 8 (Fig. 1 ) oder es sind zwei Kupplungen 8, 9 (Fig. 2) vorgesehen. Gemäß Fig. 1 kann über die eine Kupplung 8 eine Abkopplung beider Abtriebswelle 6, 7 von der Antriebswelle 4 erfolgen. Sind zwei Kupplungen 8, 9 (Fig. 2) vorgesehen, kann jeweils eine Abtriebswelle 6, 7 durch jeweils eine Kupplung 8, 9 von der Antriebswelle 4 abgekoppelt werden.

Jeder Abtriebswelle 6, 7 bzw. jedem Rad 21 , 22 der Achse 5 des Kraftfahrzeuges 2 ist jeweils eine Bremse 10, 11 zugeordnet.

In Fig. 1 ist eine Betätigungseinheit 12 vorgesehen, über die beide Bremsen 10, 11 und die eine Kupplung 8 betätigt werden können.

In Fig. 2 sind zwei Betätigungseinheiten 12, 13 vorgesehen, wobei über jede Betätigungseinheit 12, 13 eine Bremse 10, 11 und eine Kupplung 8, 9 betätigt werden können.

Die grundsätzlich bekannte Betätigungseinheit 12, 13 dient der Betätigung einer Bremse 10, 11 , also dem Verstellen der Bremse 10, 11 zwischen einem offenen und einem geschlossenen Zustand. In dem offenen Zustand liegt keine Bremswirkung vor. In dem geschlossenen Zustand liegt eine maximale Bremswirkung vor.

Die grundsätzlich bekannte Betätigungseinheit 12, 13 dient der Betätigung einer Kupplung 8, 9, also dem Verstellen der Kupplung 8, 9 zwischen einem offenen und einem geschlossenen (gesperrtem) Zustand. In dem offenen Zustand besteht keine Kopplung zwischen der Antriebswelle 4 und der über die Kupplung 8, 9 mit der Antriebswelle 4 verbindbaren Abtriebswelle 6, 7. In dem geschlossenen bzw. gesperrtem Zustand besteht eine Kopplung zwischen der Antriebswelle 4 und der über die Kupplung 8, 9 mit der Antriebswelle 4 verbindbaren Abtriebswelle 6, 7. In dem geschlossenen Zustand liegt eine schlupffreie Kopplung vor, d. h. die Antriebswelle 4 und die damit verbundenen Abtriebswelle 6, 7 weisen keine Drehzahldifferenz auf. Über die jeweilige Kupplung 8, 9 kann eine frei einstellbare Kopplung realisiert werden, d. h. es kann ein Schlupf, also eine Drehzahldifferenz zwischen der Antriebswelle 4 und der Abtriebswelle 6, 7 zugelassen bzw. eingestellt werden.

Die hier vorgeschlagene Betätigungseinheit 12, 13 dient der Betätigung der Bremse 10, 11 und der Kupplung 8, 9. Damit wird zumindest für eine Kupplung 8, 9 und eine Bremse 10, 11 eine gemeinsame Betätigungseinheit 12, 13 vorgeschlagen, so dass das Antriebsmodul 1 mit einer geringeren Anzahl von Komponenten ausgestattet ist.

Das Antriebsmodul 1 gemäß Fig. 1 weist nur eine Kupplung 8 auf und die Abtriebswellen 6, 7 und die Kupplung 8 sind über ein gemeinsames Differential 14 mit der Antriebswelle 4 verbunden.

Die gemäß Fig. 2 vorgesehenen zwei Kupplungen 8, 9 können das sonst übliche Differential 14 ersetzen, durch das unterschiedliche Drehzahlen der Räder 21 , 22 ausgeglichen werden können.

Das Antriebsmodul 1 umfasst ein Gehäuse 16, in dem die Kupplungen 8, 9 und die Bremsen 10, 11 sowie die Betätigungseinheiten 12, 13 angeordnet sind. Durch das Gehäuse 16 wird ein zur Umgebung des Antriebsmoduls 1 abgetrenntes Volumen umschlossen, so dass z. B. innerhalb des Gehäuses 16 erzeugte Partikel nicht an die Umgebung austreten können. Innerhalb des Gehäuses 16 des Antriebsmoduls 1 liegen Teilvolumina vor, die voneinander getrennt sind. Erkennbar ist z. B. jede Bremse 10, 11 bzw. sind die Komponenten der Bremsen 10, 11 , die kraftschlüssig zur Erzeugung der Bremswirkung miteinander wirken, innerhalb eines jeweils eigenen Volumens angeordnet, so dass von der Bremse 10, 11 erzeugte Partikel keine anderen Komponenten des Antriebsmoduls 1 verunreinigen können.

Die Bremsen 10, 11 stützen sich an dem Gehäuse 16 des Antriebsmoduls 1 ab. Die Abtriebswellen 6, 7 sind über ein Getriebe 17, dass eine konstante Übersetzung aufweist, mit der Antriebswelle 4 verbunden.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm. An der horizontalen Achse ist die Zeit 24 aufgetragen. An der vertikalen Achse sind die Zustände 25, 26 der Bremse 10, 11 (oben) und die Zustände 25, 26 der Kupplung 8, 9 aufgetragen. Die im Diagramm dargestellten Verläufe 27 zeigen die aufeinander abgestimmten Zustände 25, 26 der Kupplungen 8, 9 und Bremsen 10, 11. Auf die Ausführungen zu Fig. 1 und 2 wird Bezug genommen.

Gemäß Schritt a) des Verfahrens erfolgt ein Betätigen der (jeweiligen) Bremse 10, 11 mit der Betätigungseinheit 12, 13, so dass die (jeweilige) Abtriebswelle 6, 7 abgebremst wird. Der zweite Zustand 26 bezeichnet die geschlossene Bremse 10, 11 , bei dem also die Abtriebswelle 6, 7 mit maximaler Wirkung abgebremst wird. Der erste Zustand 25 bezeichnet die offene Bremse 10, 11 , bei dem also keine Bremswirkung vorliegt. Es ist erkennbar, dass die Bremse 10, 11 in einem ersten Zeitintervall 18 und hin zu dem zweiten Zeitintervall 19 von dem zweiten Zustand 26 hin zu dem ersten Zustand 25 wechselt. In dem zweiten Zeitintervall 19 ist die Bremse 10, 11 offen, es liegt also der erste Zustand 25 vor. In dem dritten Zeitintervall 20 und ausgehend von dem ersten Zustand 25 schließt die Bremse 10, 11 wieder, so dass in dem dritten Zeitintervall 20 der zweite Zustand 26 eingenommen wird.

In Schritt b) des Verfahrens erfolgt ein Betätigen der Kupplung 8, 9 mit der Betätigungseinheit 12, 13, so dass die Abtriebswellen 6, 7 mit der Antriebswelle 4 der Antriebseinheit 4 regelbar verbunden oder regelbar wird. In dem ersten Zeitintervall 18 ist die Kupplung 8, 9 offen, liegt also in dem ersten Zustand 25 vor. In dem zweiten Zeitintervall 19 wird die Kupplung 8, 9 betätigt, d. h. der Zustand der Kupplung 8, 9 ist zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand. In dem dritten Zeitintervall 20 ist die Kupplung 8, 9 geschlossen (bzw. wird mit einem Schlupf betrieben, der eine Drehzahldifferenz von weniger als 50 Umdrehungen pro Minute aufweist) und liegt in einem zweiten Zustand 26 vor. Die Schritte a) und b) werden in voneinander unterschiedlichen Zeitintervallen 18, 19, 20 durchgeführt, so dass, wenn die Kupplung 8, 9 eine Verbindung zwischen der Antriebswelle 4 und der mindestens einen Abtriebswelle 6, 7 regelt, die (jeweilige) Bremse 10, 11 offen ist und nicht betätigt wird. Die Bremse 10, 11 kann aber auch bei geschlossener Kupplung 8, 9 betätigt werden bzw. betätigt sein, z. B. im Rekuperationsbetrieb.

Aus dem Verlauf des Zustands 25, 26 der Bremsen 10, 11 im ersten Zeitintervall ist erkennbar, dass ggf. ein zeitlicher Abstand zwischen dem Erreichen des ersten Zustands 25 der Bremse 10, 11 und dem Beginn der Regelung der Kupplung 8, 9 eingestellt werden kann. Ggf. kann dieser zeitliche Abstand aber auch auf null reduziert sein bzw. werden.

Bezugszeichenliste

Antriebsmodul

Kraftfahrzeug

Antriebseinheit

Antriebswelle

Achse erste Abtriebswelle zweite Abtriebswelle erste Kupplung zweite Kupplung erste Bremse zweite Bremse erste Betätigungseinheit zweite Betätigungseinheit

Differential

Pumpe

Gehäuse

Getriebe erstes Zeitintervall zweites Zeitintervall drittes Zeitintervall erstes Rad zweites Rad

Steuereinheit

Zeit erster Zustand zweiter Zustand

Verlauf