Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang, mit dessen Hilfe ein Hybrid-Zweirad ange trieben werden kann.

Aus EP 2 236 338 A1 ist ein Antriebsstrang für ein Hybrid-Motorrad bekannt, bei dem eine elektrische Maschine an einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angekop pelt ist, wobei die Kurbelwelle über einen Riementrieb mit einer einen Freilauf aufwei senden Radnabe eines Hinterrads angekoppelt ist.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis Hybrid-Zweiräder kompakt und kostengünstig her steilen zu können.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die ein kompaktes und kostengünstiges Hybrid-Zweirad ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils ein zeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Erfindungsgemäß ist ein Antriebsstrang für ein Hybrid-Zweirad vorgesehen mit einer für eine Brennkraftmaschine vorgesehenen Antriebswelle zum Einleiten eines moto risch erzeugten Drehmoments, einem Getriebe zum Wandeln des motorisch erzeug ten Drehmoments, einem an dem Getriebe angekoppelten Abtriebswelle zum Antrieb eines Antriebrades, einem mit der Abtriebswelle und dem Antriebsrad koppelbaren Radnabenantrieb zum elektrischen Antrieb des Antriebrades und/oder zur Generie rung elektrischer Energie und einem zwischen dem Getriebe und dem Radnabenan trieb, insbesondere zwischen dem Getriebe und der Abtriebswelle, geschalteten Frei lauf zur Übertragung des motorisch erzeugten Drehmoments im Zugbetrieb und zur Unterbrechung eines Drehmomentflusses im Schubbetrieb.

Durch den Radnabenantrieb ist es möglich die elektrische Maschine in das Antriebs rad zu integrieren. Insbesondere können die elektrische Maschine des Radnabenan- triebs und das Antriebsrad in einem gemeinsamen Axialbereich angeordnet sein, so dass die elektrische Maschine und das Antriebsrad in radialer Richtung betrachtet sich zumindest teilweise überlappen und abdecken können. Der Radnabenantrieb kann über Elektrokabel mit einer elektrischen Energiequelle, insbesondere eine wieder auf ladbare Batterie, verbunden sein, wobei die Elektrokabel beispielsweise über eine das Antriebsrad führende Radgabel geführt sein können. Die insbesondere als Verbren nungsmotor ausgestaltete Brennkraftmaschine kann unter einem Sitz des Hybrid- Zweirads vorgesehen sein, während die elektrische Maschine des Radnabenantriebs aus dem Bauraum unter dem Sitz heraus verlagert und in das Antriebsrad integriert ist. Das Hybrid-Zweirad kann dadurch kompakter und bauraumsparend ausgestaltet sein und ist insbesondere unterhalb des Sitzes nicht klobig und wuchtig gestaltet. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass innerhalb einer Felge des Antriebsrads Bauraum vorhanden ist, in dem ein Radnabenantrieb mit einer eine elektrische Ma schine nahezu bauraumneutral vorgesehen werden kann.

Um bei einem rein elektrischen Antrieb mit Hilfe des Radnabenantriebs einen hohen Wirkungsgrad erreichen zu können, ist zwischen dem Getriebe und der Abtriebswelle der Freilauf vorgesehen. Bei einem rein elektrischen Antrieb würde ein Schubbetrieb vorliegen, bei dem die Abtriebswelle überholt, so dass in dieser Situation der Freilauf, insbesondere automatisch, in seine Feilaufstellung wechseln kann. Dadurch sind die Schleppmomente der Brennkraftmaschine und des Getriebes abgeworfen, so dass die in den Radnabenantrieb eingeleitete Energie nicht zur Überwindung unnötiger Schleppmomente verwendet werden muss. In einem rein motorischen Betrieb kann die Abtriebswelle überholt werden, so dass in dieser Situation der Freilauf, insbeson dere automatisch, in seine Sperrsteilung wechseln kann. Dadurch kann nahezu ver lustfrei das motorisch erzeugte Drehmoment über den Freilauf in die Abtriebswelle eingeleitet werden. In einem Boost-Betrieb, wenn sowohl motorisch erzeugte Leistung der Brennkraftmaschine als auch elektrisch erzeugte Leistung des Radnabenantriebs eingeleitet werden, kann sich der Freilauf ebenfalls in der Sperrsteilung befinden, so dass die erzeugten Leistungen auch an das Antriebsrad übertragen werden können. Zudem ist es möglich, dass der Radnabenantrieb in den Generatorbetrieb wechselt, beispielsweise bei einem Bremsen, in einem Segelbetrieb oder bei einem eingeleite ten motorisch erzeugten Drehmoment, um elektrische Energie zu erzeugen. Der Frei lauf ermöglicht einen guten Wirkungsgrad bei der Übertragung des motorisch erzeug- ten Drehmoments und kann besonders kostengünstig hergestellt werden. Der Freilauf ist insbesondere als einseitig wirkender Freilauf, beispielsweise einseitig wirkender Sperrklinkenfreilauf ausgestaltet. Durch den in das Antriebsrad integrieren Radnaben antrieb und die Anbindung des mit der Antriebswelle gekoppelten Getriebes mit dem Radnabenantrieb über den Freilauf ist ein kompaktes und kostengünstiges Hybrid- Zweirad ermöglicht.

Die elektrische Maschine des Radnabenantriebs kann insbesondere auf Niedervoltba sis mit einer Spannung von bis zu nominal 48 V ausgestaltet sein. Die elektrische Ma schine und die elektrische Peripherie, das heißt das elektrische Gesamtsystem, ist dadurch kostengünstiger als ein Flochvoltsystem. Die elektrische Maschine kann hier bei insbesondere vorwiegend zur elektrischen Unterstützung des motorischen Be triebs verwendet werden, so dass es möglich ist die Brennkraftmaschine näher am op timalen Betriebspunkt sowie zur Lastpunktanhebung zu betreiben, wodurch die Effizi enz steigt und der Kraftstoffverbrauch sinkt. Beispielsweise kann die elektrische Ma schine ein abgefordertes aber von der Brennkraftmaschine bei einer effizienten Be triebsweise nicht ohne Weiteres zu realisierendes Drehmoment auffüllen, so dass bei einem effizienten Betrieb ein sportliches Beschleunigungsverhalten möglich ist. Insbe sondere kann die elektrische Maschine eine elektrische Unterstützung bei einem ver brennungsmotorischen Gangwechsel bereitstellen („Torque-Fill“), um zur Erreichung eines verbesserten Fahrkomforts eine möglichst zugkraftunterbrechungsfreie Leis tungsübertragung zu realisieren. Ein rein elektrischer Antrieb kann beispielsweise beim Anfahren vorgesehen werden, um Geräuschemissionen und/oder Kupplungs verschleiß zu reduzieren. Insbesondere ein Schleppstart sollte aus Komfortgründen möglichst ruckfrei durchgeführt werden, was sich mit Hilfe der elektrischen Maschine realisieren lässt. Mit Hilfe der elektrischen Maschine können Betriebsmodi realisiert werden, bei denen ein elektrisches Anfahren, ein rein elektrisches Fahren, ein Boost- Betrieb, ein Segelbetrieb, eine Lastpunktanhebung, ein Sparbetrieb zur Einsparung von Kraftstoff und/oder ein Rekuperationsbetrieb vorgesehen sein kann.

Insbesondere ist das Getriebe über eine finale Stirnradstufe zur festen Drehzahlwand lung mit der Abtriebswelle gekoppelt, wobei ein der Abtriebswelle zugeordnetes Ab triebsritzel der finalen Stirnradstufe über den Freilauf mit der Abtriebswelle gekoppelt ist. Der Freilauf kann leicht in die finale Stirnradstufe bauraumsparend integriert sein. Da der Freilauf dadurch am Ende des Getriebes vorgesehen ist, kann im Schubbe trieb und/oder im rein elektrischen Betrieb des Antriebsstrangs ein maximaler Teil des Getriebes abgekoppelt werden, so dass ein besonders großer Anteil an Schleppmo menten abgeworfen werden kann.

Vorzugsweise ist das Abtriebsritzel in einem gemeinsamen Axialbereich mit dem Frei lauf angeordnet, wobei insbesondere das Abtriebsritzel einen Außenring des Freilaufs ausbildet oder drehfest mit einem Außenring des Freilaufs verbunden, insbesondere verpresst, ist. Das Abtriebsritzel und der Freilauf können in radialer Richtung betrach tet sich zumindest teilweise überdecken. Es ist sogar möglich, dass das Abtriebsritzel ein integrales Funktionsbauteil des Freilaufs ausbildet, beispielsweise indem das Ab triebsritzel als Außenring des Freilaufs eine Sperrkontur für Klemmkörper oder eine Aufnahmegeometrie für Klemmkörper ausbildet. Der Bauraumbedarf und die Bau teileanzahl kann dadurch klein gehalten werden.

Besonders bevorzugt weist der Freilauf einen mit der Abtriebswelle fest verbundenen Innenring auf, wobei der Innenring eine nach radial außen abstehende Dichtungs scheibe zum radialen Abdecken einer Axialseite eines Außenrings des Freilaufs auf weist. Mit dem Innenring kann zur Abdeckung der anderen Axialseite des Außenrings eine separate abdichtende Abdeckscheibe befestigt sein, so dass der Freilauf vor Verschmutzungen und sonstigen äußeren Einflüssen geschützt sein kann. Durch die Einstückigkeit der Dichtscheibe mit dem Innenring kann die Bauteileanzahl und die Fierstellungskosten gering gehalten werden.

Insbesondere weist der Radnabenantrieb einen mit einer elektrischen Energiequelle koppelbaren Stator und einen mit dem Stator elektromagnetisch zusammenwirkenden und mit dem Antriebsrad drehfest verbundenen Rotor auf, wobei der Rotor drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist. Der Rotor kann beispielsweise mit einer Felge des Antriebsrads drehfest verbunden sein oder die Felge selber ausbilden. Durch die drehfeste Verbindung des Rotors mit der Abtriebswelle kann das motorisch erzeigte Drehmoment mit einem guten Wirkungsgrad in das Antriebsrad eingeleitet werden. Eine Zusammenführung des motorisch erzeugten Drehmoments und des elektrisch erzeugten Drehmoments erfolgt erst im Rotor. Im Vergleich zu einem Antriebsstrang, bei dem das motorisch erzeugte Drehmoment und das elektrisch erzeugte Drehmo- ment über einer Zwischenwelle vor dem Getriebe zusammengeführt werden, sind auch im Boost-Betrieb die Komponenten des Getriebes, der Freilauf und die Ab triebswelle entsprechend geringen Belastungen ausgesetzt und können dadurch kos tengünstiger dimensioniert werden.

Vorzugsweise weist das Getriebe ein Umschlingungsgetriebe, insbesondere Kegel scheibenumschlingungsgetriebe oder Kettenantrieb, zur zumindest teilweisen Über brückung eines Versatzes der Antriebswelle zur Abtriebswelle auf. Durch das Um schlingungsgetriebe kann über die Länge des Umschlingungsmittels leicht ein Versatz der Antriebswelle zur Abtriebswelle überbrückt werden. Zusätzlich ist es möglich das Umschlingungsgetriebe als Stufenlosgetriebe auszugestalten, das auch als„CVT“- Getriebe (CVT: Continuously Variable Transmission) bezeichnet wird. Dies ermöglicht neben der Überbrückung des Achsabstands auch eine besonders gleichmäßige Drehmoment- und Drehzahlwandlung.

Besonders bevorzugt weist das Umschlingungsgetriebe in Zugbetrieb abtriesseitig ei ne Fliehkraftkupplung zur Herstellung eines Drehmomentflusses oberhalb einer defi nierten Mindestdrehzahl auf. Ein Abwürgen der Brennkraftmaschine unterhalb der Mindestdrehzahl kann dadurch vermieden werden. Zudem kann dadurch leicht ein Leerlaufbetrieb realisiert werden, so dass bei eingeschalteter Brennkraftmaschine im Leerlauf nur ein minimaler Kraftstoffverbrauch auftritt.

Insbesondere weist das Getriebe mindestens eine Stirnradstufe zur festen Drehzahl wandlung auf, wobei insbesondere die mindestens eine Stirnradstufe benachbart zum Antriebsrad positioniert ist. Durch die mindestens eine Stirnradstufe kann eine feste Drehzahlwandlung vorgesehen werden, so dass insbesondere die vom übrigen Ge triebe realisierte variable Drehzahlwandlung mit einer größeren Spreizung erfolgen kann. Die Stirnradstufe kann hierbei aus dem Bereich unterhalb des Sitzes herausver lagert sein und im Bereich des Antriebsrads vorgesehen sein, damit sich ein kompak ter und bauraumsparender Aufbau ergibt. Vorzugsweise kann in axialer Richtung be trachtet das Antriebsrad die mindestens eine Stirnradstufe, vorzugsweise alle Stirn radstufen, zumindest teilweise überdecken. Die Erfindung betrifft ferner ein Zweirad für den Personenkraftverkehr, insbesondere Motorrad oder Scooter, mit einer Brennkraftmaschine zur Erzeugung eines motorisch erzeugten Drehmoments und einem Antriebsrad zur Fortbewegung, wobei die Brenn kraftmaschine mit dem Antriebsrad über einen Antriebsstrang, der wie vorstehend be schrieben aus- und weitergebildet sein kann, gekoppelt ist. Durch den in das Antriebs rad integrieren Radnabenantrieb und die Anbindung des mit der Antriebswelle gekop pelten Getriebes mit dem Radnabenantrieb über den Freilauf ist ein kompaktes und kostengünstiges Flybrid-Zweirad ermöglicht.

Die Erfindung betrifft ferner ein Dreirad für den Personenkraftverkehr, insbesondere Motorrikscha oder Trike, mit einer Brennkraftmaschine zur Erzeugung eines motorisch erzeugten Drehmoments und einem Antriebsrad zur Fortbewegung, wobei die Brenn kraftmaschine mit dem Antriebsrad über einen Antriebsstrang, der wie vorstehend be schrieben aus- und weitergebildet sein kann, gekoppelt ist. Durch den in das Antriebs rad integrieren Radnabenantrieb und die Anbindung des mit der Antriebswelle gekop pelten Getriebes mit dem Radnabenantrieb über den Freilauf ist ein kompaktes und kostengünstiges Hybrid-Zweirad ermöglicht. Vorzugsweise weist das Dreirad ein Vor derrad und zwei Hinterräder auf, wobei in nur einem der Hinterräder der Radnabenan trieb vorgesehen ist, um das Antriebsrad auszubilden. Das andere Hinterrad kann ebenfalls unmittelbar oder mittelbar, beispielsweise über ein Differenzialgetriebe, mit der Abtriebswelle gekoppelt sein, um das Dreirad anzutreiben.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfol gend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 : eine schematische Prinzipdarstellung eines Antriebsstrangs für ein Hybrid- Zweirad und

Fig. 2: eine schematische perspektivische Explosionsdarstellung eines Teils des An triebsstrangs aus Fig. 1 .

Der in Fig. 1 dargestellte Antriebsstrang 10 kann für ein als Zweirad oder Dreirad aus gestaltetes Hybrid-Fahrzeug verwendet werden, bei dem insbesondere eine als Ver- brennungsmotor ausgestaltete Brennkraftmaschine unterhalb eines Sitzes für einen Fahrer vorgesehen sein kann. Eine, insbesondere als Kurbelwelle ausgestaltete, An triebswelle 12 kann ein in der Brennkraftmaschine motorisch erzeugtes Drehmoment in ein Getriebe 14 einleiten. Das Getriebe 14 weist ein mit der Antriebswelle verbun denes und als Kegelscheibenumschlingungsgetriebe ausgestaltetes Umschlingungs getriebe 16 auf, das abtriebsseitig über eine Fliehkraftkupplung 18 einer der Flieh kraftkupplung 18 nachgeschalteten ersten Stirnradstufe 20 und einer finalen Stirnrad stufe 22 mit einer Abtriebswelle 24 gekoppelt ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist die Abtriebswelle 24 mit einem Rotor 26 eines in einem An triebsrad 28 eingesetzten Radnabenantriebs 30 verbunden. Der Radnabenantrieb 30 weist eine elektrische Maschine auf, um im Motorbetrieb den mit dem Antriebsrad 28 drehfest verbundenen Rotor 26 anzutreiben oder im Generatorbetrieb über den Rotor 26 elektrische Energie zu rekuperieren. Damit der Radnabenantrieb 30 bei einem rein elektrischen Antrieb des Antriebsrads 28 keine unnötigen Schleppmomente überwin den muss, weist die finale Stirnradstufe 22 einen Freilauf 32 auf. Die finale Stirnrad stufe 22 weist ein koaxial zur Abtriebswelle 24 angeordnetes Abtriebsritzel 34 auf, in das ein Außenring 36 des Freilaufs 32 drehfest eingepresst ist. Der Außenring 36 wirkt über Klemmkörper mit einem drehfest mit der Abtriebswelle 24 verbundenen In nenring 38 zusammen. Der Innenring 38 ist einstückig mit einer radial abstehenden Dichtungsscheibe 40 verbunden. Mit dem Innenring 38 kann eine separat ausgeführte Abdeckscheibe 42 verbunden sein, so dass die Klemmkörper des Freilaufs 32 durch die Dichtungsscheibe 40 und die Abdeckscheibe 42, die jeweils den Außenring 36 an seinen beiden Axialseiten überdecken, ausreichend vor Umwelteinflüssen geschützt sind. Insbesondere bei einem Zweirad kann der Freilauf 32 alternativ auch zwischen der Abtriebswelle 24 und dem Rotor 26 statt zwischen dem Getriebe 14 und der Ab triebswelle 24 vorgesehen sein. Bezuqszeichenliste Antriebsstrang

Antriebswelle

Getriebe

Umschlingungsgetriebe

Fliehkraftkupplung

erste Stirnradstufe

finale Stirnradstufe

Abtriebswelle

Rotor

Antriebsrad

Radnabenantrieb

Freilauf

Abtriebsritzel

Außenring

Innenring

Dichtungsscheibe

Abdeckscheibe