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Die Erfindung betrifft ein hybridangetriebenes Zweirad mit einem, zwei rotierend antreibbare Räder aufnehmenden Rahmen, einer Verbrennungskraftmaschine, etwa einem Otto- oder einem Dieselmotor, einer elektronischen, mit zumindest einem Akkumulator elektrisch verbundenen Motor-Generator-Einheit, sowie einer Steuereinheit, wobei die Verbrennungskraftmaschine derart vorbereitet ist, dass sie in zumindest einem ersten Betriebszustand eines der Räder antreibt und die Motor-Generator-Einheit derart vorbereitet ist, dass sie in zumindest einem zweiten Betriebszustand eines der Räder antreibt
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Hybridangetriebene Zweiräder, d.h. Zweiräder mit einem Hybridantriebe sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Beispielsweise offenbart die
EP 2 236 338 A1 ein Hybridmotorrad oder einen Hybridroller mit einem prinzipiellen Hybridantrieb.
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Bei diesen aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungen sind die einzelnen Komponenten sowie der Hybridantrieb an sich jedoch noch relativ kostenintensiv herzustellen. Insbesondere für die Ausgestaltung der Motor-Generator-Einheit wird zum einen ein besonders großer Bauraum beansprucht, zum anderen eine relativ hohe Bauteilanzahl benötigt, um eine ausreichend starke Anbindung der Motor-Generator-Einheit an das entsprechende Rad zu gewährleisten.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und ein Hybridzweirad zur Verfügung zu stellen, das kostengünstiger herstellbar sein soll, wobei zugleich die Bauteilanzahl und Komplexität des Hybridantriebes reduziert werden soll.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Motor-Generator-Einheit in einer ersten Radnabe eines ersten Rades integriert ist (d.h., dass die Motor-Generator-Einheit als ein Nabentrieb ausgestaltet ist) und die Steuereinheit derart mit der Motor-Generator-Einheit zusammenwirkt, dass der zweite Betriebszustand als ein Anfahrzustand bis zum Erreichen einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit des Zweirades ausgelegt ist.
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Dadurch wird insbesondere der Bauraum für die Motor-Generator-Einheit deutlich reduziert und Platz sparend in einem Rad des Zweirades verbaut. Da der elektrische Antrieb der Motor-Generator-Einheit im Anfahrzustand, bei vorzugsweise abgeschalteter / ausgeschalteter / deaktivierter Verbrennungskraftmaschine wirkt, wird die Menge an im Betrieb des Zweirades produzierten Verbrennungsgasen sowie Feinstaub stark reduziert. Somit ist dieses Zweirad besonders gut in Großstädten einsetzbar, in denen es ein großes Anliegen ist, die Feinstaubwerte deutlich zu senken.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es von Vorteil, wenn der zweite Betriebszustand jener Betriebszustand ist, in dem sich das Zweirad unterhalb einer Mindestgeschwindigkeit von 20 km/h bewegt. In diesem zweiten Betriebszustand treibt bevorzugt ausschließlich die Motor-Generator-Einheit das erste Rad an, wohingegen die Verbrennungskraftmaschine in dem zweiten Betriebszustand deaktiviert / ausgeschaltet ist. Dadurch ist der Hybridantrieb besonders effizient wirkend.
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Der erste Betriebszustand ist weiter bevorzugt jener Betriebszustand, in dem sich das Zweirad mit einer Geschwindigkeit größer als 20 km/h (größer als die Mindestgeschwindigkeit), besonders bevorzugt mit einer Geschwindigkeit zwischen 20 und 100 km/h, weiter bevorzugt mit einer Geschwindigkeit zwischen 20 und 50 km/h bewegt. Im ersten Betriebszustand ist daher die Verbrennungskraftmaschine aktiviert / angeschaltet und treibt das erste Rad an, wohingegen vorzugsweise die Motor-Generator-Einheit in einem Aufladezustand / Generatorbetrieb befindlich ist, wobei der zumindest eine Akkumulator durch die Verbrennungskraftmaschine wieder elektrisch aufgeladen wird. Dadurch ist die Effizienz des Hybridantriebes weiter verbessert.
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Weiterhin bevorzugt ist die Verbrennungskraftmaschine auch in einem dritten Betriebszustand aktiviert / angeschaltet, wobei zusätzlich auch die Motor-Generator-Einheit in diesem dritten Betriebszustand aktiviert ist und in Zusammenwirkung mit der Verbrennungskraftmaschine aktiv das erste Rad antreibt. Ein solcher dritter Betriebszustand, der auch als Boost-Betrieb bezeichnet ist, ist vorzugsweise bei einer Geschwindigkeit des Zweirades von mehr als 100km/h, besonders bevorzugt von mehr als 60 km/h vorhanden / geschaltet. Durch diese Ausführung wird ein besonders sparsames Zweirad / ein Motorroller realisiert.
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Ist zudem in einem vierten Betriebszustand (auch als Bremsvorgang bezeichnet), in dem die Geschwindigkeit des Zweirades mittels einer aktivierten / betätigten Bremseinrichtung gesenkt wird, die Verbrennungskraftmaschine ausgeschaltet sowie die Motor-Generator-Einheit in dem Generatorbetrieb, wird der Hybridantrieb weiter hinsichtlich des Wirkungsgrades verbessert.
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In einem weiteren, fünften Betriebszustand, in dem das Zweirad in einem Stillstand oder in einem Leerlaufbetrieb betrieben / befindlich ist, sind die Motor-Generator-Einheit sowie die Verbrennungskraftmaschine mittels der Steuereinheit derart angesteuert, dass die Verbrennungskraftmaschine sowie die Motor-Generator-Einheit deaktiviert / ausgeschaltet sind.
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Weiter bevorzugt ist das erste Rad als ein Vorderrad, besonders bevorzugt als ein Hinterrad ausgestaltet, wobei die Motor-Generator-Einheit dadurch je nach Gewichtsverhältnissen besonders Platz sparend in das entsprechende erste Rad des Zweirades integriert werden kann.
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Sind in der ersten Radnabe ein Planetengetriebe und eine Kupplungseinrichtung integriert, wobei die Verbrennungskraftmaschine mittels des Planetengetriebes in Abhängigkeit der Stellung der Kupplungseinrichtung drehfest mit dem ersten Rad verbunden ist, kann der Bauraum an der ersten Radnabe weiter besonders effektiv ausgenutzt werden.
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Zweckmäßig ist es zudem, wenn ein Zugmitteltrieb vorhanden ist, der zumindest in dem ersten Betriebszustand eine Antriebskette zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem ersten Rad überträgt. Der Zugmitteltrieb kann dabei vorzugsweise als ein Riemen- oder Kettentrieb ausgebildet sein. Dadurch ist die Kraftübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem ersten Rad besonders effektiv möglich.
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Weiter bevorzugt ist der zumindest eine Akkumulator in einem Vorderbau des Rahmens des Zweirades integriert, welcher Vorderbau in Längsrichtung des Zweirades vor der Fahrradgabel angeordnet / integriert ist. Weiter bevorzugt weist der Vorderbau im Bereich des zumindest einen Akkumulators Lufteinlassschlitze auf, wodurch der zumindest eine Akkumulator besonders effektiv gekühlt wird. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Zweirades weiter verbessert.
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In anderen Worten ausgedrückt wird mit der erfindungsgemäßen ein Zusammenbaukonzept für zumindest eine Batterie / einen Akkumulator und einem Energieumsetzungsmodul vorgeschlagen. Dies trägt zur Steigerung der Treibstoffausnutzung gegenüber konventioneller Zweiräder bei, um auch die strengen Vorgaben der Emissionsnormen zu erfüllen. Der erfindungsgemäße Gedanke umfasst das Anwenden eines Hybridkonzeptes für Zweiräder mit einer internen Verbrennungskraftmaschine („IC engine“). Als Bestandteil des Hybridkonzeptes und als zusätzliche Energiequelle ist ein elektrischer Motor / Generator („M/G“) eingesetzt. Dabei kann der Motor / Generator / die Motor-Generator-Einheit etwa am Ausgang eines Getriebes / eines Planetengetriebes angeordnet sein, wobei die Motor-Generator-Einheit und die Verbrennungskraftmaschine eine gemeinsame Antriebswelle / Antriebsnabe zum Antrieb des ersten Rades aufweisen. Auch können die Motor-Generator-Einheit und die Verbrennungskraftmaschine auf zwei unterschiedlichen / separaten Antriebswellen / Antriebsnaben abgeordnet sein. Das Planetengetriebe ist bevorzugt in Kombination mit einem Ketten- oder Riementrieb und einer Klauenkupplung, Fliehkraftkupplung und/oder Freilaufkupplung verwendet. Auch kann ein ABS im Zweirad integriert sein, wobei eine Kombination zwischen einem Elektromotor und einer Scheibenbremse genutzt ist. Auch kann eine Messpotentiometeranordnung vorgesehen sein, die die Anforderungen des Fahrers berechnet und dadurch die Vergaserventildrosselöffnung kontrolliert / einstellt.
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Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert, in welchem Zusammenhang auch verschiedene Ausführungsformen erläutert sind.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen, hybridangetriebenen Zweirades nach einer ersten Ausführungsform, wobei die Motor-Generator-Einheit an einem als Hinterrad ausgestalteten (ersten) Rades des Zweirades angeordnet ist, an dem auch die Verbrennungskraftmaschine über einen Zugmitteltrieb drehfest angebunden ist,
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2 eine schematische Längsschnittdarstellung des Zweirades nach 1 im Bereich der Radnabe des ersten Rades, wobei insbesondere das in der Radnabe integrierte Planetengetriebe sowie die Kupplungseinrichtung gut zu erkennen sind und die Kupplungseinrichtung als Fliehkraftkupplung ausgestaltet ist,
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3 eine schematische Längsschnittdarstellung eines als Hinterrad ausgestalteten ersten Rades eines erfindungsgemäßen Zweirades nach einer zweiten Ausführungsform, wobei in der Radnabe des ersten Rades zusätzlich zu der Fliehkraftkupplung eine Freilaufkupplung / ein Freilauf angebracht ist, welcher Freilauf im Kraftfluss zwischen dem Rotor und dem Stator der Motor-Generator-Einheit angeordnet ist,
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4 eine Längsschnittdarstellung im Bereich eines als Hinterrad ausgestalteten ersten Rades eines erfindungsgemäßen Zweirades nach einer weiteren, dritten Ausführungsform, wobei wiederum ein Planetengetriebe, eine Fliehkraftkupplung sowie eine Freilaufkupplung in der Radnabe integriert sind, und die Freilaufkupplung innerhalb einer Gehäusestruktur des ersten Rades integriert ist,
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5 eine Längsschnittdarstellung im Bereich eines als Hinterrad ausgestalteten ersten Rades eines erfindungsgemäßen Zweirades nach einer weiteren, vierten Ausführungsform, wobei das Planetengetriebe, die Motor-Generator-Einheit, die Freilaufkupplung sowie die Fliehkraftkupplung auf einer gemeinsamen axialen Seite des ersten Rades angeordnet sind,
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6 eine Diagrammdarstellung, in der die verschiedenen geschwindigkeitsabhängigen Betriebszustände des erfindungsgemäßen Zweirades nach der ersten Ausführungsform dargestellt sind,
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7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zweirades nach einer fünften Ausführungsform, wobei hier die Motor-Generator-Einheit in einer Radnabe eines als Vorderrad ausgestalteten (ersten) Rades integriert ist,
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8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zweirades nach einer sechsten Ausführungsform, die im Wesentlichen wie die fünfte Ausführungsform nach 7 ausgebildet ist, hier jedoch zusätzlich in einem Vorderbau des Rahmens im Bereich des zumindest einen Akkumulators Lufteinlassschlitze zur Einleitung von Kühlluft eingebracht sind,
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9 eine Längsschnittdarstellung im Bereich eines ersten Rades eines erfindungsgemäßen Zweirades nach einer weiteren, siebten Ausführungsform, die im Wesentlichen wie das Zweirad nach 1 ausgestaltet ist, wobei hier jedoch die Verbrennungskraftmaschine mit dem Hinterrad zusätzlich über ein CVT-Getriebe verbunden ist, und
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10 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zweirades nach der ersten Ausführungsform, wobei nun die mit der Steuereinheit zusammenwirkenden Sensoreinheiten dargestellt sind.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden.
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In den 1 bis 10 sind verschiedene Ausführungsformen eines hybridangetriebenen, erfindungsgemäßen Zweirades 1 dargestellt. Das Zweirad 1 ist als ein Roller / Motorroller ausgebildet und ausgelegt. Das Zweirad 1 weist stets einen, zwei rotierend antreibbare Räder 2, 3 aufnehmenden Rahmen 4 auf. Auch weist das Zweirad 1 eine elektronische Antriebseinheit, nämlich eine Motor-Generator-Einheit 5 auf, die elektrisch leitend mit zumindest einem Akkumulator 5 verbunden ist und als ein Elektromotor oder als ein Generator wirkt. Zudem sind mit dem zumindest einen Akkumulator 5 und insbesondere mit der Motor-Generator-Einheit 5 eine Steuereinheit 7 verbunden, die in Abhängigkeit verschiedener Parameter die Motor-Generator-Einheit 5 aktiviert oder deaktiviert. Zudem weist das Zweirad 1 eine Verbrennungskraftmaschine 8 auf, die vorzugsweise als Diesel-Motor ausgeführt ist. Auch die Verbrennungskraftmaschine 8 ist mit der Steuereinheit 7 verbunden, wodurch die Verbrennungskraftmaschine 8 in Abhängigkeit verschiedener Parameter aktivierbar oder deaktivierbar ist. In zumindest einem ersten Betriebszustand des Zweirades 1 treibt die Verbrennungskraftmaschine 8 eines der Räder 2, 3 unmittelbar / direkt an. Die Motor-Generator-Einheit 5 treibt in zumindest einem zweiten Betriebszustand des Zweirades 1 eines der Räder 2, 3 aktiv an.
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Die Motor-Generator-Einheit 5 ist dabei stets im Bereich eines Rades, nämlich eines ersten Rades 2 integriert und somit als Radnaben(-antriebs-)einheit bezeichenbar. Die Steuereinheit 7 wirkt derart auf die Verbrennungskraftmaschine 8 und die Motor-Generator-Einheit 5 ein, dass der zweite Betriebszustand als ein Anfahrzustand des Zweirades 1 ausgelegt ist, in dem die Motor-Generator-Einheit 5 das erste Rad 2 antreibt.
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Gemäß der ersten Ausführungsform nach den 1 und 2 ist die Motor-Generator-Einheit 5 in einer ersten Radnabe 9 eines als Hinterrad ausgestalteten ersten Rades 2 integriert. Das erste Rad 2 ist daher in dieser ersten Ausführungsform als Hinterrad ausgeführt, wohingegen das zweite Rad 3 in dieser ersten Ausführungsform als Vorderrad ausgeführt ist.
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Die Verbrennungskraftmaschine 8 ist weiterhin auf übliche Weise am Rahmen 4 des Zweirades 1 schwingungsentkoppelt befestigt / befestigt und mittels einer Getriebeeinrichtung 10, die einen Zugmitteltrieb 11 umfasst, mit dem ersten Rad 2 zumindest in dem ersten Betriebszustand bewegungsgekoppelt. Wie insbesondere gut in 2 zu erkennen, ist der Zugmitteltrieb 11 als ein Kettentrieb ausgebildet, wobei zumindest ein mit dem ersten Rad 2 drehfest verbundenes Zahnrad 12 drehfest mit einer Kette 13 verbunden ist.
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Die Getriebeeinrichtung 10 umfasst neben dem Zugmitteltrieb 11 auch ein Planetengetriebe 14 umfassend eine Planetenradstufe / einen Planetenradsatz. Das erste Rad 2 weist im Wesentlichen eine sich in radialer Richtung erstreckende Gehäusestruktur auf, die gleichzeitig die Felge des Rades 2 ausbildet. Das Planetengetriebe 14 ist mit seinem Planetenradträger 17 drehfest mit der auch als Radnabengehäuse bezeichneten Gehäusestruktur 15 und daher mit dem ersten Rad 2 verbunden. Mit mehreren an dem Planetenträger 17 rotierbar angeordneten Planeten 18 kämmt wiederum ein Sonnenrad 19 des Planetengetriebes 14. Das Sonnenrad 19 ist wiederum drehfest mit dem Zahnrad 12 verbunden und erstreckt sich in axialer Richtung des Rades 2 aus der Gehäusestruktur 15 hinaus.
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Ebenfalls an der Gehäusestruktur 15 ist eine als Fliehkraftkupplung ausgebildete Kupplungseinrichtung 20 angeordnet. Die Fliehkraftkupplung ist mit einem Innenring 21 mit dem Sonnenrad 19 und drehfest verbunden. Ein Außenring der Kupplungseinrichtung 20, nachfolgend mit dem Bezugszeichen 22 versehen, ist unmittelbar mit einer Wandung 16 der Gehäusestruktur 15 drehfest verbunden. Ein Hohlrad 23 des Planetengetriebes 14 ist gleichzeitig als Stator 25 der Motor-Generator-Einheit 5 ausgestaltet. Der Stator 25 ist fest mit einer Achswelle 30 verbunden, die Achswelle 30 ist wiederum mit einem rahmenfesten Abschnitt 29, d.h. dem Rahmen 4 fest verbunden. Der Stator 25 ist daher fest mit dem rahmenfesten Abschnitt 29 verbunden. Ein relativ zu dem Stator 25 verdrehbar gelagerter Rotor 24 ist radial außerhalb des Stators 25 angeordnet und wiederum mit der Gehäusestruktur 15 und somit mit dem ersten Rad 2 drehfest verbunden. Vorzugsweise ist der Rotor 24 mittels eines Felgenabschnittes 26 des ersten Rades 2 verbunden. In axialer Richtung außerhalb der Gehäusestruktur 15, auf einer der Kupplungseinrichtung 20 abgewandten Seite, ist eine elektrisch betätigbare / steuerbare Bremseinrichtung, nachfolgend als Bremse 27 bezeichnet, angeordnet. Diese Bremse 27 ist als Scheibenbremse ausgebildet. Bei einem Bremsvorgang des Zweirades 1 dient diese Bremse 27 gleichzeitig als Antriebselement der Motor-Generator-Einheit 5 und somit zum Wiederaufladen des zumindest einen Akkumulators 6.
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Die erste Radnabe 9 ist, in anderen Worten ausgedrückt, durch die Gehäusestruktur 15 gebildet, wobei sie relativ zu dem rahmenfesten Abschnitt 29 und der Achswelle 30 drehbar gelagert. Auch der Stator samt dem Hohlrad 23 ist drehfest mit dieser Achswelle 30 verbunden.
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In einem ersten Betriebszustand, in dem die Verbrennungskraftmaschine 8 angeschaltet ist und mittels der Getriebeeinrichtung 10 / Getriebeeinheit das erste Rad 2 antreibt, ist das Zahnrad 12 entweder mittels der Kupplungseinrichtung 20, in einem eingekuppelten Zustand der Kupplungseinrichtung 20, direkt mit der Gehäusestruktur 15 drehfest verbunden oder mittels des Planetengetriebes 14 drehfest mit der Gehäusestruktur 15 gekoppelt (je nach gewünschtem Übersetzungsverhältnis). Die Motor-Generator-Einheit 5 ist in diesem ersten Betriebszustand vorzugsweise deaktiviert oder in einem Generatorbetrieb und entnimmt bspw. mittels der Bremse 27 Energie zum Wiederaufladen des Akkumulators 6.
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In einem zweiten Betriebszustand, in dem ausschließlich die Motor-Generator-Einheit 5 das erste Rad 2 antreibt (die Verbrennungskraftmaschine 8 ist deaktiviert / ausgeschalten) ist der Rotor 24 durch den Stator 25 elektrisch angetrieben, wobei die Kupplungseinrichtung 20 in einer ausgekuppelten Stellung befindlich ist.
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Zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 8 ist zudem ein Startermotor 28 (1) am Rahmen 4 angeordnet / rahmenfest befestigt. Der Startermotor 28 ist vorzugsweise ebenfalls mit dem zumindest einen Akkumulator 6 elektrisch leitend verbunden und über die Steuereinheit 7 betätigbar.
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In 3 ist ein weiteres, zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zweirades 1 dargestellt, wobei diese zweite Ausführungsform im Wesentlichen wie die erste Ausführungsform ausgestaltet und funktionierend ist. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, ist jedoch der Stator 25 radial außerhalb des Rotors 24 angeordnet. Der Stator 25 ist drehfest mit der Achswelle 30 verbunden. Der Rotor 24 ist mit dem Hohlrad 23 des Planetengetriebes 14 verbunden und drehbar zur Achswelle 30 gelagert. Zusätzlich zu der als Fliehkraftkupplung ausgebildeten Kupplungseinrichtung 20 ist eine Freilaufkupplung 31 vorhanden, deren Innenring 32 drehfest mit dem Rotor 24 verbunden ist; ein Außenring 33 der Freilaufkupplung 31 ist mit dem Stator 25 drehfest verbunden. Die Freilaufkupplung 31 samt ihres Innen- und Außenrings 32, 33 ist dabei vorzugsweise in axialer Richtung außerhalb der Gehäusestruktur 15, auf einer der Fliehkraftkupplung abgewandten Seite, angeordnet.
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Mit 4 ist wiederum eine dritte Ausführungsform dargestellt, die im Wesentlichen wie die zweite Ausführungsform ausgebildet ist und deren Ausgestaltung sowie Funktionsweise auch für die dritte Ausführungsform gilt. Im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform ist in der dritten Ausführungsform die Freilaufkupplung 31 nicht in axialer Richtung außerhalb der Gehäusestruktur 15, sondern ebenfalls innerhalb der Gehäusestruktur 15 (d.h. innerhalb eines durch die Gehäusestruktur 15 gebildeten Hohlraums) angeordnet und somit in der Radnabe 9 integriert.
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In 5 ist eine vierte Ausführungsform eines Zweirades 1 dargestellt, die im Wesentlichen wie die erste Ausführungsform ausgebildet ist und deren Ausgestaltung sowie Funktionsweise auch für die dritte Ausführungsform gilt. Diese vierte Ausführungsform weist ebenfalls eine Motor-Generator-Einheit 5 auf, die an einer ersten Radnabe eines ersten Rades 2 angebracht ist. Als Unterschied ist jedoch zu bemerken, dass die erste Radnabe 9 etwas anders ausgebildet ist. Diese weist nun keine sich radial entlang des Felgenabschnittes 26 erstreckende Gehäusestruktur 15 mehr auf, sondern ist axial zu dem Felgenabschnitt 26 versetzt angeordnet. Der Planetenträger 17 des Planetengetriebes 14 ist wiederum drehfest mit dem ersten Rad 2 verbunden. Das Sonnenrad 19 ist mit einer als Fliehkraftkupplung ausgebildeten Kupplungseinrichtung 20 mit dem Planetenträger 17 drehfest verbindbar. Insbesondere ist der Innenring 21 wiederum mit dem Sonnenrad 19 drehfest verbunden. Ein Außenring 22 der Kupplungseinrichtung 20 ist als integraler Bestandteil des Planetenträgers 17 ausgebildet. Das Hohlrad 23, das Rotor 24 drehfest aufnimmt, ist unmittelbar mittels eines Freilaufes / der Freilaufkupplung 31 mit einer Seitengehäusestruktur 46 verbindbar, welche Seitengehäusestruktur 46 drehfest mit der Achswelle 30 verbunden ist. Ein Innenring 32 der Freilaufkupplung 31 ist drehfest mit dem Hohlrad 23 und mit dem Rotor 24 verbunden. In dieser Ausführungsform ist der Rotor 24 mit dem Hohlrad 23 drehfest verbunden, der Stator 25 ist in radialer Richtung außerhalb des Rotors 24 angeordnet und drehfest mit der Seitengehäusestruktur 46 verbunden. Der Außenring 33 der Freilaufkupplung 31 ist wiederum unmittelbar durch die Seitengehäusestruktur 46 ausgebildet und somit integral mit dieser verbunden. Die Radnabe 9 ist daher in dieser Ausführung durch den Planetenträger 17 des Planetengetriebes 14 gebildet.
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Die Funktionsweise des Zweirades 1 nach 1 und dessen Hybridantriebes umfassend die Motor-Generator-Einheit 5 sowie die Verbrennungskraftmaschine 8 ist dann besonders gut in Verbindung mit 6 zu erkennen. Der erste Betriebszustand, in dem die Verbrennungskraftmaschine 8 angeschaltet ist und mittels der Getriebeeinheit / Getriebeeinrichtung 10 das erste Rad 2 antreibt, ist mit dem Bezugszeichen 34 gekennzeichnet und vorzugsweise bei einem Anfahrzustand geschaltet, ab dem erstmalig von Beschleunigung aus dem Stillstand eine Mindestgeschwindigkeit von 20 km/h überschritten wird. Ein zweiter Betriebszustand, in dem ausschließlich die Motor-Generator-Einheit 5 das erste Rad 2 antreibt und das Zweirad 1 eine Geschwindigkeit größer als die Mindestgeschwindigkeit von 20 km/h fährt, ist mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnet. In diesem zweiten Betriebszustand 35 ist die Verbrennungskraftmaschine 8 ausgeschaltet. Ein dritter Betriebszustand ist mit dem Bezugszeichen 36 gekennzeichnet kennzeichnet einen sogenannten Boost-Betrieb / Boost-Zustand des Zweirades 1, in dem sowohl die Verbrennungskraftmaschine 8 als auch die Motor-Generator-Einheit 5 das erste Rad 2 antreiben. Der dritte Betriebszustand 36 ist vorzugsweise bei einer Geschwindigkeit des Zweirades 1 von größer als 60 km/h geschalten. In einem fünften Betriebszustand 37, bei einem Stillstand oder in einem Leerlauf des Zweirades 1, sind sowohl die Verbrennungskraftmaschine 8 sowie die Motor-Generator-Einheit 5 ausgeschaltet. Bei einem Bremsvorgang, in einem vierten Betriebszustand 38, bei dem die Bremse 27 betätigt ist, wird vorzugsweise der Akkumulator 6 mittels der Motor-Generator-Einheit 5 in einem Generatorbetrieb wieder aufgeladen, wobei die ausgeschaltet ist.
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In der 7 ist dann wiederum eine weitere, fünfte Ausführungsform dargestellt, die im Wesentlichen wie die erste Ausführungsform aufgebaut ist und funktioniert. Das erste Rad 2 ist hier jedoch als Vorderrad ausgebildet. Die Motor-Generator-Einheit 5 ist dabei in einer Radnabe 9 der ersten Radnabe 39 des Vorderrades integriert. Die Verbrennungskraftmaschine 8 dient weiterhin bevorzugt zum Antrieb eines als zweites Rad 3 ausgestalteten Hinterrades. Die Getriebeeinrichtung 10 ist derart ausgebildet, dass der Zugmitteltrieb 11 als Riementrieb ausgeführt ist. Alternativ hierzu kann er jedoch auch wiederum als Kettentrieb ausgebildet sein. Ein Riemen 40 dient als drehfeste Verbindung einer Abtriebswelle (etwa Kurbelwelle) der Verbrennungskraftmaschine 8 mit der (zweiten) Radnabe 39 des zweiten Rades 3. Zusätzlich ist ein CVT-Getriebe 41 zwischen Verbrennungskraftmaschine 8 und zweiter Radnabe 39 vorgesehen.
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Die Anordnung des CVT-Getriebes 41, wie es auch in der ersten Ausführungsform enthalten ist, ist besonders gut in 9 zu erkennen, wobei entlang des Kraftverlaufes zwischen der Verbrennungskraftmaschine 8 und des ersten Rades 2 (vgl. 1) das CVT-Getriebe 41 angeordnet ist und das Zugmittel (hier statt der Kette 13 ein Riemen 40) unmittelbar mit dem CVT-Getriebe 41 zusammenwirkt. Zwischen dem CVT-Getriebe 41 und dem ersten Rad 2 ist zudem eine Fliehkraftkupplung als Kupplungseinrichtung 20 angeordnet. Die Fliehkraftkupplung 20 ist dann weiter mittels eines weiteren Zahnradgetriebes 42 drehfest mit dem zweiten Rad 3 verbunden.
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Gemäß 8 sind nach einer weiteren Ausführungsform, in einem Vorderbau 43 des Zweirades 1 in jenem Bereich des Rahmens 4, in dem auch der zumindest eine Akkumulator 6, hier mehrere, nämlich zwei Akkumulatoren 6 integriert sind, zumindest ein Lüftungsschlitz 44, hier mehrere Lüftungsschlitze 44 eingebracht sind. Diese dienen dabei im Betrieb des Zweirades 1 als Luftzufuhr und somit als Kühlung für die Akkumulatoren 6.
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Wie zudem in Verbindung mit 10 zu erkennen, sind mit der Steuereinheit 7 zahlreiche Sensoreinheiten 45 vorhanden, um verschiedene Zustandsparameter des Zweirades 1 zu erfassen und in Abhängigkeit dieser Zustandsparameter oder zumindest einzelner dieser Zustandsparameter den jeweiligen Betriebszustand einzustellen. Diese Sensoreinheiten 45 umfassen zumindest einen Motordrehzahlmesssensor 47 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine 8, einen Bremssensor 48, einen Treibstofffüllstandsmesssensor 49, einen Drehzahlmesssensor 50 zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit der Motor-Generator-Einheit 5, einen Ladezustandsmesssensor 51 zur Ermittlung der elektrischen Ladung des zumindest einen Akkumulators 6, und einen Beschleunigungssensor 52 zur Ermittlung der Beschleunigung des Zweirades 1 in Richtung und Größe. All diese Sensoreinheiten 45 sind datenübermittelnd mit der Steuereinheit 7 verbunden. Zudem kann eine Kondensatoreinheit 53 vorgesehen sein, die Spannungsspitzen der Motor-Generator-Einheit 5 in einem Generatorbetrieb speichert. Auch ein Drosselventil und / oder eine Einspritzdüse kann / können in der Verbrennungskraftmaschine 8 vorgesehen sein.
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Auf Grundlage des vorhandenen Drehmomentes und Betriebszustandes, werden zur Betätigung der Motor-Generator-Einheit 5 elektrische Signale von der Steuereinheit zu der Motor-Generator-Einheit 5 übertragen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zweirad
- 2
- erstes Rad
- 3
- zweites Rad
- 4
- Rahmen
- 5
- Motor-Generator-Einheit
- 6
- Akkumulator
- 7
- Steuereinheit
- 8
- Verbrennungskraftmaschine
- 9
- erste Radnabe
- 10
- Getriebeeinrichtung
- 11
- Zugmitteltrieb
- 12
- Zahnrad
- 13
- Kette
- 14
- Planetengetriebe
- 15
- Gehäusestruktur
- 16
- Wandung
- 17
- Planetenträger
- 18
- Planeten
- 19
- Sonnenrad
- 20
- Kupplungseinrichtung
- 21
- Innenring
- 22
- Außenring
- 23
- Hohlrad
- 24
- Rotor
- 25
- Stator
- 26
- Felgenabschnitt
- 27
- Bremse
- 28
- Startermotor
- 29
- rahmenfester Abschnitt
- 30
- Achswelle
- 31
- Freilaufkupplung
- 32
- Innenring
- 33
- Außenring
- 34
- erster Betriebszustand
- 35
- zweiter Betriebszustand
- 36
- dritter Betriebszustand
- 37
- vierter Betriebszustand
- 38
- fünfter Betriebszustand
- 39
- zweite Radnabe
- 40
- Riemen
- 41
- CVT-Getriebe
- 42
- Zahnradgetriebe
- 43
- Vorderbau
- 44
- Lüftungsschlitz
- 45
- Sensoreinheit
- 46
- Seitengehäusestruktur
- 47
- Motordrehzahlmesssensor
- 48
- Bremssensor
- 49
- Treibstofffüllstandsmesssensor
- 50
- Drehzahlmesssensor
- 51
- Ladezustandsmesssensor
- 52
- Beschleunigungssensor
- 53
- Kondensatoreinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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