AT528528B1

AT528528B1 - Hybride antriebseinheit für ein kraftfahrzeug

Info

Publication number: AT528528B1
Application number: ATA50968/2024A
Authority: AT
Inventors: Davydov Vitaly; Fuckar Dipl -Ing Gernot (Fh)
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2024-07-24
Filing date: 2024-12-06
Publication date: 2026-03-15
Also published as: AT528529A1; AT528529B1; AT528528A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hybride Antriebseinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Primärantriebsmaschine (ICE), einer Sekundärantriebsmaschine (EM) und einem zumindest einen Planetenradsatz (PGS) aufweisenden Getriebe (2) mit einem ersten Antriebspfad (3) und einem zweiten Antriebspfad (4) und einer Ausgangswelle (5), welche wahlweise mit dem ersten Antriebspfad (3) oder dem zweiten Antriebspfad (4) verbindbar ist. Der Planetenradsatz (PGS) weist ein erstes Glied (GP1), ein zweites Glied (GP2), ein drittes Glied (GP3) und ein viertes Glied (GP4) auf, wobei das erste Glied (GP1) mit einer Primärantriebswelle (PDa) der Primärantriebsmaschine (ICE), das zweite Glied (GP2) mit einer Sekundärantriebswelle (SDa) der Sekundärantriebsmaschine (EM), das dritte Glied (GP3) mit dem ersten Antriebspfad (3) und das vierte Glied (GP4) mit dem zweiten Antriebspfad (4) verbunden oder verbindbar ist. Der erste Antriebspfad (3) ist über ein erstes Schaltelement (8) mit der Ausgangswelle (5) verbindbar. Ein zweites Schaltelement (9) dient zur Verbindung des zweiten Antriebspfades (4) mit der Ausgangswelle (5). Mit einem dritten Schaltelement (10) können zwei Glieder (GP3, GP4) des Planetenradsatzes (PGS) miteinander drehfest verbunden werden. Ein fünftes Schaltelement (12) ist ausgebildet, um das vierte Glied (GP4) des Planetenradsatzes (PGS) in einer Drehrichtung zu blockieren.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine hybride Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, mit einer Primärantriebsmaschine, einer Sekundärantriebsmaschine und einem zumindest einen Planetenradsatz aufweisenden Getriebe mit einem ersten Antriebspfad und einem zweiten Antriebspfad und einer Ausgangswelle, welche wahlweise mit dem ersten Antriebspfad oder dem zweiten Antriebspfad verbindbar ist, wobei der Planetenradsatz ein erstes Glied, ein zweites Glied, ein drittes Glied und ein viertes Glied aufweist, das erste Glied mit einer Primärantriebswelle der Primärantriebsmaschine, das zweite Glied mit einer Sekundärantriebswelle der Sekundärantriebsmaschine, wobei das dritte Glied mit dem ersten Antriebspfad und das vierte Glied mit dem zweiten Antriebspfad verbunden oder verbindbar ist, wobei ein erstes Schaltelement ausgebildet ist, um in einer Schaltstellung den ersten Antriebspfad mit der Ausgangswelle zu verbinden, wobei ein zweites Schaltelement ausgebildet ist, um in einer Schaltstellung den zweiten Antriebspfad mit der Ausgangswelle zu verbinden und wobei ein drittes Schaltelement ausgebildet ist, um in einer Schaltstellung zwei Glieder des Planetenradsatzes, insbesondere das dritte Glied und das vierte Glied des Planetenradsatzes miteinander drehfest zu verbinden.

[0002] Aus der EP 3 106 337 A1 ist ein Getriebe bekannt, welches über eine Eingangswelle mit einer Brennkraftmaschine und einer weiteren Eingangswelle mit einer elektrischen Maschine verbunden ist. Die beiden Eingangswellen sind koaxial angeordnet und wirken über ein einfaches Umlaufrädergetriebe und eine Zwischenwelle auf eine Abtriebswelle ein, wobei zwischen den Eingangswellen und der Zwischenwelle eine Zahnradpaaranordnung mit mehreren Zahnradpaaren vorgesehen ist, deren Losräder über Schaltelemente mittels durch eine Schaltwalze betätigbaren Schaltgabeln schaltbar sind.

[0003] Die Druckschriften DE 10 2021 203 414 B4 und US 7,575,529 B2 offenbaren jeweils eine hybride Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einer Primärantriebsmaschine, einer Sekundärantriebsmaschine und einem Getriebe, in welchem ein Planetenradsatz angeordnet ist. Ein erstes Glied des Planetenradsatzes ist mit der Primärantriebsmaschine, ein zweites Glied mit der Sekundärantriebsmaschine, ein drittes Glied mit einem ersten Antriebspfad und ein viertes Glied ist mit einem zweiten Antriebspfad verbunden oder verbindbar. Eine Ausgangswelle kann wahlweise über ein erstes Schaltelement mit einem ersten und über ein zweites Schaltelement mit einem zweiten Antriebspfad des Getriebes verbunden werden. Über ein drittes Schaltelement können zwei Glieder des Planetenradsatzes miteinander drehfest verbunden werden.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und kompakte hybride Antriebseinheit vorzuschlagen, mit welcher zahlreiche UÜbersetzungsverhältnisse und Betriebsmodi möglich sind.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die hybride Antriebseinheit ein fünftes Schaltelement aufweist, welches ausgebildet ist, um das vierte Glied des Planetenradsatzes in einer Drehrichtung zu blockieren.

[0006] Die Glieder des Planetenradsatzes sind Planetengetriebeelemente aus der Gruppe Sonnenrad, Hohlrad und Planetenradträger.

[0007] Beispielsweise kann die Primärantriebsmaschine eine Brennkraftmaschine und die Sekundärantriebsmaschine eine elektrische Maschine sein.

[0008] Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Planetenradsatz durch eine Vierwellen-Planetengetriebeeinheit, beispielsweise ein Ravigneaux-Planetenradsatz, gebildet ist. Ein Ravigneaux-Planetenradsatz besteht beispielsweise aus einem gemeinsamen Sonnenrad, zwei verschieden großen Hohlrädern, einem Planetenradträger, in dem alle Planetenräder gelagert sind, lange Planetenräder, die in das größere Hohlrad und das Sonnenrad eingreifen und kurzen Planetenrädern, die in das kleinere Hohlrad und die langen Planetenräder eingreifen. Ein alternativer Ravigneaux-Planetenradsatz besteht beispielsweise aus einem gemeinsamen Hohlrad, zwei verschieden großen Sonnenrädern, einem Planetenradträger, in dem alle Planetenräder gelagert sind, lange Planetenräder, die in das größere Sonnenrad und das Hohlrad eingreifen und kurzen Planetenrädern, die in das kleinere Sonnenrad und die langen Planetenräder eingrei-

fen.

[0009] Alternativ dazu kann der Planetenradsatz auch durch einen Verbund-Planetenradsatz gebildet sein. Ein Verbund-Planetenradsatz ist beispielsweise ein Planetenradsatz mit zusammengesetzten starr verbundenen und in Längsrichtung achsgleich ausgerichteten Zahnräder, insbesondere mit unterschiedlichen Radien.

[0010] Eines der beiden Planetenräder greift in ein erstes Sonnenrad und das Hohlrad ein, das andere Planetenrad in ein zweites Sonnenrad.

[0011] Weiters kann der Planetenradsatz alternativ auch durch zwei einfache gekoppelte Dreiwellen-Planetenradsätze gebildet sein, welche über gleichnamige Glieder miteinander verbunden sind. Beispielsweise können die Planetenradträger, die Sonnenräder oder die Hohlräder der beiden Dreiwellen-Planetenradsätze miteinander starr verbunden sein.

[0012] All diese Ausführungen ermöglichen ein sehr kompaktes Design.

[0013] Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass in zumindest einem Antriebspfad ein Teilgetriebe angeordnet ist, wobei das Teilgetriebe als Stirnradgetriebe oder als Umlaufrädergetriebe— vorzugsweise als ein Dreiwellen-Planetengetriebe — ausgebildet ist. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse im ersten und im zweiten Antriebspfad realisieren. Günstigerweise ist beispielsweise im ersten Antriebspfad ein erstes Stirnradgetriebe und im zweiten Antriebspfad ein zweites Stirnradgetriebe angeordnet, wobei vorzugsweise das erste Stirnradgetriebe und das zweite Stirnradgetriebe unterschiedliche Übersetzungen aufweisen.

[0014] Das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement sind vorteilhafterweise jeweils durch eine Schaltkupplung, beispielsweise durch eine Klauenkupplung, gebildet. Schaltkupplungen lassen sich elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigen und können zwischen einer Einkupplungsstellung und einer Auskupplungsstellung geschaltet werden. Wenn das erste und/oder zweite Teilgetriebe durch ein Umlaufgetriebe gebildet ist, kann das erste und/oder zweite Schaltelement auch als eine schaltbare Bremse ausgebildet sein.

[0015] In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die hybride Antriebseinheit ein viertes Schaltelement aufweist, welches ausgebildet ist, um das erste Glied in einer Drehrichtung zu blockieren. Vorteilhafterweise ist das vierte Schaltelement durch eine Überholkupplung oder eine schaltbare Bremse gebildet.

[0016] Weiters ist in einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass das fünfte Schaltelement durch eine Überholkupplung oder eine schaltbare Bremse gebildet ist.

[0017] Eine Überholkupplung ist eine Kupplung, die nur in einer Drehrichtung Antriebskräfte überträgt, in der anderen hingegen freien Lauf zulässt.

[0018] Um Bauraum zu sparen, können zumindest zwei Schaltelemente durch eine gemeinsame Schalteinheit gebildet sein, wobei vorzugsweise das dritte Schaltelement und das vierte Schaltelement durch eine erste Schalteinheit und/oder das zweite Schaltelement und das fünfte Schaltelement durch eine zweite Schalteinheit gebildet sind.

[0019] Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Primärantriebsmaschine über eine Primärübersetzung mit dem ersten Glied des Planetenradsatzes verbunden oder verbindbar ist, wobei vorzugsweise die Primärübersetzung durch ein Primärstirnradgetriebe gebildet ist, wobei das Primärstirnradgetriebe ein Primärritzel aufweist, welches mit einem Primärzahnrad des Primärstirnradgetriebes im Zahneingriff steht.

[0020] Eine besonders kompakte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass das Primärritzel der Primärübersetzung und ein Stator der durch eine elektrische Maschine gebildeten Sekundärantriebsmaschine — in axialer Richtung der Primärantriebswelle betrachtet - überlappend angeordnet sind, wobei in einem Überlappungsbereich zumindest eine Statorwicklung des Stators ausgelassen ist.

[0021] Auch die Sekundärantriebsmaschine kann über eine Sekundärübersetzung mit dem zwei

ten Glied des Planetenradsatzes verbunden oder verbindbar sein, wobei vorzugsweise das die Sekundärübersetzung durch ein Sekundärstirnradgetriebe gebildet ist. Die Sekundärstufe weist ein Sekundärritzel auf, welches mit einem Sekundärzahnrad des Sekundärstirnradgetriebes im Zahneingriff steht.

[0022] Die Sekundärantriebswelle ist günstigerweise koaxial mit dem Planetenradsatz angeordnet.

[0023] In Ausführungsvarianten der Erfindung, welche sich insbesondere für den Längseinbau in einem Zweiradfahrzeug oder einem Personenkraftfahrzeug eignen, ist vorgesehen, dass die Primärantriebswelle und die Sekundärantriebswelle koaxial angeordnet sind.

[0024] In erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten, die sich beispielsweise zum Quereinbau in Zweiradfahrzeugen oder selbstfahrenden Personenkraftfahrzeugen eignen, ist vorgesehen, dass die Primärantriebswelle und die Sekundärantriebswelle parallel versetzt zueinander angeordnet sind.

[0025] Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest das erste Schaltelement, das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement über eine Schaltwalze schaltbar sind, wobei die Schaltwalze mehrere — vorzugsweise zumindest sieben — aufeinanderfolgende erste Schaltwalzenpositionen zum Schalten unterschiedlicher Antriebsgänge aufweist, in denen Antriebsleistung von der Primärantriebsmaschine auf die Ausgangswelle übertragbar ist, wobei die ersten Schaltwalzenpositionen von zumindest zwei zweiten Schaltwalzenpositionen, in denen die Primärantriebsmaschine durch die Sekundärantriebsmaschine geschleppt ist, flankiert sind. Dies ermöglicht kurze Schaltwege in Betriebsmodi mit der Primärantriebsmaschine.

[0026] In einer Ausführung der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass die Schaltwalze zumindest zwischen einer ersten Schaltwalzenposition und einer zweiten Schaltwalzenposition zumindest eine dritte Schaltwalzenposition aufweist, in welcher keine Antriebsleistung der Primärantriebsmaschine und/oder der Sekundärantriebsmaschine auf die Ausgangswelle übertragbar ist. Die dritte Schaltwalzenposition entspricht einem Leerlauf bzw. einer antriebslosen Neutralstellung.

[0027] In weiterer Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass in zumindest einer vierten Schaltwalzenposition der Schaltwalze Antriebsleistung nur durch die Sekundärantriebsmaschine auf die Ausgangswelle übertragbar ist, wobei vorzugsweise die Schaltwalze von der zweiten Schaltwalzenposition auf die vierte Schaltwalzenposition und vice versa schaltbar ist, wobei besonders vorzugsweise zwischen der zweiten Schaltwalzenposition und der vierten Schaltwalzenposition eine dritte Schaltwalzenposition angeordnet ist. Dies ermöglicht ein einfaches und rasches Wechseln zwischen mechanischem Betrieb durch die Primärantriebsmaschine und rein elektrischen Betrieb durch die Sekundärantriebsmaschine.

[0028] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schaltwalze auf ihrer Mantelfläche endlos umlaufend gestaltete Schaltgassen aufweist, wobei die Schaltwalte anschlaglos um ihre Walzenachse drehbar ausgeführt ist. Die Schaltwalte ist somit ohne Endanschläge ausgeführt und kann rundum um 360° oder mehr in beide Richtungen gedreht werden. Das ermöglicht — abhängig von der Drehrichtung der Schaltwalze - zwei Schaltwege, um von einer Schaltwalzenposition in eine andere Schaltwalzenposition zu schalten.

[0029] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren gezeigten nicht einschränkenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen schematisch:

[0030] Fig. 1 ein erstes Getriebeschema einer erfindungsgemäßen hybriden Antriebseinheit in einem Hebeldiagramm,

[0031] Fig. 2 ein zweites Getriebeschema einer erfindungsgemäßen hybriden Antriebseinheit in einem Hebeldiagramm,

[0032] Fig. 3 ein drittes Getriebeschema einer erfindungsgemäßen hybriden Antriebseinheit in einem Hebeldiagramm,

[0033] Fig. 4 ein viertes Getriebeschema einer erfindungsgemäßen hybriden Antriebseinheit in einem Hebeldiagramm,

[0034] Fig. 5a ein fünftes Getriebeschema einer erfindungsgemäßen hybriden Antriebseinheit in einem Hebeldiagramm,

[0035] Fig. 5b ein sechstes Getriebeschema einer erfindungsgemäßen hybriden Antriebseinheit in einem Hebeldiagramm,

[0036] Fig. 6 einen Verbund-Planetenradsatz,

[0037] Fig. 7 einen Ravigneaux-Planetenradsatz,

[0038] Fig. 8 zwei gekoppelte Dreiwellen-Planetenradsätze,

[0039] Fig. 9 bis 17 die hybride Antriebseinheit in verschiedenen Schaltpositionen,

[0040] Fig. 18 eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer ersten Ausführungsvariante,

[0041] Fig. 19 eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer zweiten Ausführungsvariante,

[0042] Fig. 20 eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer dritten Ausführungsvariante,

[0043] Fig. 21 eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer vierten Ausführungsvariante,

[0044] Fig. 22 eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer fünften Ausführungsvariante,

[0045] Fig. 23 eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer sechsten Ausführungsvariante,

[0046] Fig. 24 eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer siebenten Ausführungsvariante,

[0047] Fig. 25 eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer achten Ausführungsvariante,

[0048] Fig. 26 diese hybride Antriebseinheit in einem Schnitt gemäß der Linie XXVI-XXVI in Fig. 25,

[0049] Fig. 27 eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer neunten Ausführungsvariante,

[0050] Fig. 28a eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer zehnten Ausführungsvariante,

[0051] Fig. 28b eine erfindungsgemäße hybride Antriebseinheit in einer elften Ausführungsvariante,

[0052] Fig. 29 eine Schaltwalze der hybriden Antriebseinheit in einer Abwicklung der Mantelfläche, und

[0053] Fig. 30 ein Drehzahldiagramm mit einem Beispiel für Getriebeübersetzungen, und

[0054] Fig. 31 ein Drehzahldiagramm für verschiedene Schaltwalzenpositionen.

[0055] Gleiche Teile sind in den Ausführungsvarianten mit gleichen Bezugszeichen versehen.

[0056] Die Ausführungsvarianten eins bis drei entsprechen dem in Fig. 1 gezeigten ersten Getriebeschema.

[0057] Die Ausführungsvarianten vier bis acht entsprechen dem in Fig. 2 gezeigten zweiten Getriebeschema.

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[0058] Die Ausführungsvariante neun entspricht dem in Fig. 3 gezeigten dritten Getriebeschema.

[0059] Die Ausführungsvariante zehn entspricht dem in Fig. 5a gezeigten fünften Getriebeschema.

[0060] Die Ausführungsvariante elf entspricht dem in Fig. 5b gezeigten fünften Getriebeschema.

[0061] Die in den Fig. 1 bis 5b schematisch dargestellte hybride Antriebseinheit 1 weist jeweils eine beispielsweise durch eine Brennkraftmaschine gebildete Primärantriebsmaschine ICE, einer beispielsweise durch eine elektrische Maschine gebildete Sekundärantriebsmaschine EM und ein Getriebe 2 mit einem ersten Antriebspfad 3 und einem zweiten Antriebspfad 4 sowie einer Ausgangswelle 5 auf, welche wahlweise mit dem ersten Antriebspfad 3 oder dem zweiten Antriebspfad 4 verbindbar ist. Das Getriebe 2 weist weiters einen viergliedrigen Planetenradsatz PGS mit einem ersten Glied GP1, einem zweiten Glied GP2, einem dritten Glied GP3 und einem vierten Glied P4 auf. Das erste Glied P1 ist über eine Primärantriebswelle PDa mit der Primärantriebsmaschine ICE, das zweite Glied GP2 über eine Sekundärantriebswelle Sda mit der Sekundärantriebsmaschine EM, das dritte Glied GP3 mit einem ersten Eingang 6 des ersten Antriebspfades 3 und das vierte Glied GP4 mit einem zweiten Eingang 7 des zweiten Antriebspfades 4 verbunden.

[0062] Weiters weist das Getriebe 2 ein erstes Schaltelement 8, ein zweites Schaltelement 9, ein drittes Schaltelement 10, ein viertes Schaltelement 11 und ein fünftes Schaltelement 12 auf.

[0063] Der Planetenradsatz PGS ist beispielsweise durch eine Vierwellen-Planetengetriebeeinheit gebildet. In Fig. 1 und in Fig. 2 ist die Vierwellen-Planetengetriebeeinheit durch einen Verbund-Planetenradsatz mit zwei Sonnenrädern S1, S2, einem Hohlrad R und einem Planetenradträger C gebildet. Fig. 6 zeigt beispielhaft einen Verbund-Planetenradsatz, der als Planetenradsatz PGS für die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 eingesetzt werden könnte. Der VerbundPlanetenradsatz besteht aus einem Paar starr verbundener und in Längsrichtung achsgleich ausgerichteter Planetenräder P1, P2 mit unterschiedlichen Radien, einem Hohlrad R, einem Planetenradträger C und zwei Sonnenrädern S1, S2 mit unterschiedlichen Radien. Das größere erste Planetenrad P1 greift in das kleinere erste Sonnenrad S1 und das Hohlrad R ein, das kleinere zweite Planetenrad P2 in das größere zweite Sonnenrad $S2.

[0064] Alternativ dazu kann die Vierwellen-Planetengetriebeeinheit durch einen Ravigneaux-Planetenradsatz oder zwei gekoppelte Dreiwellen-Planetenradsätze gebildet sein. Fig. 7 zeigt dazu beispielhaft schematisch einen Ravigneaux-Planetenradsatz, der als Planetenradsatz PGS für die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 eingesetzt werden könnte. Der dargestellte RavigneauxPlanetenradsatz weist ein gemeinsames Sonnenrad S, zwei verschieden große Hohlräder R1, R2, einen Planetenradträger C, in dem alle Planetenräder P1, P2 gelagert sind, erste Planetenräder P1, die in das größere erste Hohlrad R1 und das Sonnenrad S eingreifen und zweite Planetenrädern P2, die in das kleinere zweite Hohlrad R2 und die ersten Planetenräder P1 eingreifen, auf.

[0065] Alternativ kann weiters die Vierwellen-Planetengetriebeeinheit durch zwei gekoppelte Dreiwellen-Planetenradsätze PGS1, PGS2 gebildet sein. Fig. 8 zeigt dazu beispielhaft schematisch zwei gekoppelte Dreiwellen-Planetenradsätze PGS1, PGS2, der als Planetenradsatz PGS für die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 eingesetzt werden könnte. Die dargestellte Vierwellen-Planetengetriebeeinheit weist ein erstes Sonnenrad $1, ein zweites Sonnenrad $2, ein erstes Hohlrad R1, ein zweites Hohlrad R2, erste Planetenräder P1, zweite Planetenräder P2, einen ersten Planetenradträger Ca in dem erste Planetenräder P1 gelagert sind und einen zweiten Planetenradträger Cb in dem die zweiten Planetenräder P2 gelagert sind, auf. Der erste Planetenradträger Ca ist mit dem zweiten Sonnenrad S2 drehfest verbunden. Der zweite Planetenradträger Cb ist mit dem ersten Hohlrad R1 drehfest verbunden.

[90066] In den Antriebspfaden 3, 4 können schaltbare erste Teilgetriebe 140 und zweite Teilgetriebe 150 angeordnet sein, welche als Umlaufrädergetriebe 13 oder als Stirnradgetriebe 14, 15 ausgeführt sein können.

[0067] Das dritte Glied GP3 des Planetenradsatzes PGS — je nach Ausführung das zweite Son

nenrad S2 oder das zweite Hohlrad R2 - ist über ein durch eine Schaltkupplung C1 oder Bremse gebildetes erstes Schaltelement 8 mit dem ersten Teilgetriebe 140 mit zumindest einem Übersetzungsverhältnis i1 verbindbar.

[0068] Das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes GPS — je nach Ausführung das Hohlrad R, das erste Hohlrad R1 oder das zweite Hohlrad R2 - ist über ein durch eine Schaltkupplung C2 oder Bremse gebildetes zweites Schaltelement 9 mit dem zweiten Teilgetriebe 150 mit mindestens einem Übersetzungsverhältnis i2 verbindbar und ist zusätzlich mit einem durch eine automatische Bremse bzw. Überholkupplung OWC5 oder eine steuerbare Bremse B5 gebildeten fünften Schaltelement 12 ausgestattet.

[0069] Das zweite Glied GP2 des Planetenradsatzes GPS — je nach Ausführung das Sonnenrad S oder das erste Sonnenrad $1 - ist direkt oder über einen als Sekundärstirnradgetriebe 17 oder als Umlaufrädergetriebe ausgebildete Sekundärübersetzung PD mit der Sekundärantriebsmaschine EM verbunden.

[0070] Der Planetenradsatz PGS ist zusätzlich mit einem durch eine Schaltkupplung C3 gebildeten dritten Schaltelement 10 ausgestattet, welches eine steuerbare Überbrückungskupplung bildet, um zwei beliebige Glieder GP1, GP2, GP3, GP4 des Planetenradsatzes PGS miteinander zu verbinden und somit alle vier Glieder GP1, GP2, GP3, GP4 gegeneinander blockiert.

[0071] Die Primärantriebsmaschine ICE ist direkt oder über eine als Primärstirnradgetriebe 16 oder als Umlaufrädergetriebe ausgebildete Primärübersetzung PD mit dem ersten Glied GP1 des Planetenradsatzes GPS — je nach Ausführung Planetenradträger C oder das erste Hohlrad R1 des Planetenradsatzes PGS verbunden und zusätzlich mit einem durch eine automatische Bremse B4 bzw. Überholkupplung OWC4 oder eine steuerbare Bremse B4 gebildeten vierten Schaltelement 11 ausgestattet.

[0072] Bei der in Fig. 1 gezeigten hybriden Antriebseinheit 1 ist im ersten Antriebspfad 3 beispielsweise ein durch ein einfaches Dreiwellen-Planetengetriebe gebildetes Umlaufrädergetriebe 11 mit dem Ubersetzungsverhältnis 11 angeordnet.

[0073] Das erste Schaltelement 8 ist ausgebildet, um in einer Schaltstellung den ersten Eingang 6 des ersten Antriebspfades 3 mit der Ausgangswelle 5 zu verbinden. Das zweite Schaltelement 9 ausgebildet, um in einer Schaltstellung den zweiten Eingang 7 des zweiten Antriebspfades 4 mit der Ausgangswelle 5 zu verbinden. Das dritte Schaltelement 10 ist ausgebildet, um in einer Schaltstellung das dritte Glied GP3 und das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes PGS und/oder den ersten Eingang 6 des ersten Antriebspfads 3 und den zweiten Eingang 7 des zweiten Antriebspfads 4 miteinander drehfest zu verbinden. Bei der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsvariante ist das erste Schaltelement 8 durch eine Bremse B1 gebildet, welche eine Welle des einfachen Umlaufrädergetriebes festhält oder freigibt. Das zweite Schaltelement und das dritte Schaltelement sind jeweils durch Schaltkupplungen C2, C3, also schaltbare Wellenkupplungen, gebildet.

[0074] Weiters weist die hybride Antriebseinheit ein viertes Schaltelement 11 auf, welches ausgebildet ist, um das erste Glied in einer Drehrichtung zu blockieren. Das vierte Schaltelement 11 kann durch eine Überholkupplung OWC4 oder alternativ durch eine in Fig. 1 durch strichlierte Linien angedeutete - schaltbare Bremse B4 gebildet sein.

[0075] Ferner weist die in Fig. 1 gezeigte hybride Antriebseinheit 1 ein fünftes Schaltelement 12 auf, welches ausgebildet ist, um das zweite Glied GP2 oder das vierte Glied GP4 in einer Drehrichtung zu blockieren. Das fünfte Schaltelement 12 kann durch eine Überholkupplung OWC5 oder alternativ durch eine in Fig. 1 durch strichlierte Linien angedeutete - schaltbare Bremse B5 gebildet sein.

[0076] Die in Fig. 2 dargestellte Ausführung unterscheidet sich von Fig. 1 dadurch, dass im ersten Antriebspfad 6 — an Stelle des Umlaufrädergetriebe 13 — ein erstes Stirnradgetriebe 14 mit dem Übersetzungsverhältnis i1 und im zweiten Antriebspfad 7 ein zweites Stirnradgetriebe 15 mit dem Übersetzungsverhältnis i2 angeordnet sind. Anstelle der Bremse B1 ist das erste Schaltelement 8 durch eine Schaltkupplung C1 gebildet. Weiters ist zwischen der Primärantriebswelle PDa und

dem ersten Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS eine durch ein Primärstirnradgetriebe 16 gebildete Primärübersetzung PD vorgesehen.

[0077] Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsvariante unterscheidet sich von Fig. 2 dadurch, dass in der Sekundärübersetzung SD zwischen der Sekundärantriebsmaschine EM und dem Planetenradsatz PGS ein viertes Stirnradgetriebe 17 mit dem Übersetzungsverhältnis iIEM abgeordnet ist. In Fig. 3 ist die Vierwellen-Planetengetriebeeinheit des Planetenradsatzes PGS durch einen Ravigneaux-Planetenradsatz mit zwei Hohlrädern R1, R2, einem Sonnenrad S und einem Planetenradträger C gebildet. Fig. 7 zeigt dazu beispielhaft schematisch einen Ravigneaux-Planetenradsatz, der als Planetenradsatz PGS für die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 eingesetzt werden könnte. Der dargestellte Ravigneaux-Planetenradsatz weist ein gemeinsames Sonnenrad S, zwei verschieden große Hohlrädern R1, R2, einen Planetenradträger C, in dem alle Planetenräder P1, P2 gelagert sind, erste Planetenräder P1, die in das größere erste Hohlrad R1 und das Sonnenrad S eingreifen und zweite Planetenrädern P2, die in das kleinere zweite Hohlrad R2 und die ersten Planetenräder P1 eingreifen, auf.

[0078] Alternativ dazu kann die Vierwellen-Planetengetriebeeinheit des Planetenradsatzes PGS durch einen Verbund-Planetenradsatz oder zwei gekoppelte Dreiwellen-Planetenradsätze gebildet sein.

[0079] Die in Fig. 4 dargestellten Ausführungsvariante stellt eine Kombination aus Fig. 2 und 3 dar, wobei sowohl eine durch ein Primärstirnradgetriebe 16 gebildete Primärübersetzung PD als auch eine durch ein Sekundärstirnradgetriebe 17 gebildete Sekundärübersetzung SD vorgesehen sind. Der Planetenradsatz PGS kann durch eine Vierwellen-Planetengetriebeeinheit mit beispielsweise einem Verbund-Planetenradsatz, einen Ravigneaux-Planetenradsatz oder zwei gekoppelte Dreiwellen-Planetenradsätze gebildet sein.

[0080] Das in Fig. 5a dargestellte Getriebeschema unterscheidet sich von Fig. 2 dadurch, dass der Planetenradsatz PGS durch zwei gekoppelte Dreiwellen-Planetenradsätze PGS1, PGS2 gebildet ist. Die dargestellte Vierwellen-Planetengetriebeeinheit weist einen ersten Dreiwellen-Planetenradsatz PGS1 und einen zweiten Dreiwellen-Planetenradsatz PGS2 auf. Der erste Dreiwellen-Planetenradsatz PGS1 weist ein erstes Sonnenrad $1, ein erstes Hohlrad R1, erste Planetenrädern P1 und einen ersten Planetenradträger Ca, in dem erste Planetenräder P1 gelagert sind, auf.

[0081] Der zweite Dreiwellen-Planetenradsatz PGS2 weist ein zweites Sonnenrad S2, ein zweites Hohlrad R2, zweite Planetenrädern P2 und einen zweiten Planetenradträger Cb, in dem zweiten Planetenräder P2 gelagert sind, auf. Der erste Planetenradträger Ca des ersten DreiwellenPlanetenradsatzes PGS1 ist mit dem zweiten Sonnenrad S2 des zweiten Dreiwellen-Planetenradsatzes PGS2 drehfest verbunden. Der zweite Planetenradträger Cb des zweiten DreiwellenPlanetenradsatzes PGS2 ist mit dem ersten Hohlrad R1 des ersten Dreiwellen-Planetenradsatzes PGS1 drehfest verbunden. Das erste Sonnenrad S1 und das zweite Sonnenrad S2 können beispielsweise im Wesentlichen gleich ausgebildet sein, also insbesondere gleiche Durchmesser und gleiche Zähnezahlen aufweisen. Ebenso können das erste Hohlrad R1 und das zweite Hohlrad R2 beispielsweise im Wesentlichen gleich ausgebildet sein, also insbesondere gleiche Durchmesser und gleiche Zähnezahlen aufweisen. Auch die ersten Planetenräder P1 und die zweiten Planetenräder P2 können beispielsweise im Wesentlichen gleich ausgebildet sein (siehe auch Fig. 8).

[0082] Das in Fig. 5b dargestellte Getriebeschema unterscheidet sich von Fig. 5a dadurch, dass das vierte Schaltelement 11 durch eine schaltbare Bremse B4 gebildet ist, die mit dem zweiten Planetenradträger Cb verbunden ist. Auch das fünfte Schaltelement 12 ist durch eine schaltbare Bremse B5 gebildet, welche hier im zweiten Antriebspfad 4 am Ausgang des zweiten Stirnradgetriebes 15 angeordnet ist. Bei dem in Fig. 5a dargestellten Getriebeschema verbindet die Schaltkupplung C3 das zweite Sonnenrad S2 mit dem zweiten Hohlrad R2. Bei dem in Fig. 5b dargestellten Getriebeschema hingegen verbindet die Schaltkupplung C3 das zweite Sonnenrad S2 mit dem zweiten Planetenradträger Cb. In beiden Fällen werden alle vier Glieder GP1, GP2, GP3, GP4 gegeneinander blockiert.

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[0083] Mit den in den Fig.1 bis 5b dargestellten Getriebeschemata lassen sich Betriebsmodi gemäß folgender Schalttabelle 1 realisieren:

. C1/ B4/ B5/ EM .

Betriebsmodus B1 C2/|C3 OWC4|0WC5 ICE Drehzahl EM Funktion

elektrische . . . Vorwärtsfahrt X X Stillstand negativ antreibend/bremsend elektrische . . .

Rückwärtsfahrt X X Stillstand negativ antreibend/bremsend ICE Start X |geschleppt| positiv schleppend Stillstand . a .

ladend X antreibend positiv generatorisch

G1 (Launch) X antreibend | negativ generatorisch G1 (ECVT1) X antreibend 0 . Zusatzantrieb (haltend)

(positiv)

G2 X X antreibend positiv Zusatzantrieb

G3 X |X antreibend positiv Zusatzantrieb

G4 X | X antreibend positiv Zusatzantrieb

. 0 .

G5 (ECVT2) X antreibend (positiv) Zusatzantrieb (haltend)

[0084] „X“ bedeutet, dass das entsprechende Schaltelement C1, C2, C3, B1, B4, B5, OWC4, OXC5 sich im eingeschalteten, also eingekuppelten oder gebremsten Zustand befindet.

[0085] „Elektrische Vorwärtsfahrt“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in Vorwärtsfahrt nur durch die Sekundärantriebsmaschine EM angetrieben wird.

[0086] „Elektrische Rückwärtsfahrt“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in Rückwärtsfahrt nur durch die Sekundärantriebsmaschine EM angetrieben wird.

[0087] „ICE Start“ bedeutet, dass die Primärantriebsmaschine geschleppt und gestartet wird.

[0088] „Stillstand ladend“ bedeutet, dass das Fahrzeug stillsteht und die Fahrzeugbatterie geladen wird.

[0089] „G1 Launch“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug durch die Primärantriebsmaschine ICE im ersten Gang G1 angefahren wird.

[0090] „G1 (ECVT1)“ bzw. „G5 (ECVT2)“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in einem elektronisch gesteuerten, stufenlosen Übersetzungsmodus (ECVT) betrieben wird. Die Sekundärantriebsmaschine EM arbeitet in einem Drehmomentfüllmodus und unterstützt dabei das Antriebsdrehmoment der Primärantriebsmaschine.

[0091] G2, G3, G4 sind Antriebsmodi mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, wobei das Drehmoment bzw. die Antriebsleistung sowohl von der Primärantriebsmaschine ICM als auch von der Sekundärantriebsmaschine EM aufgebracht wird.

[0092] Die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 weist folgende Vorteile auf:

* einfache und kompakte Bauweise;

* die als elektrische Maschine ausgebildete Sekundärantriebsmaschine EM ersetzt den Anlasser und den Riemengenerator;

* es sind Versionen mit koaxialer und parallel versetzter Architektur möglich;

* nur fünf Schaltelemente (Überholkupplungen oder Schaltkupplungen, z.B. Klauenkupplungen) erforderlich;

* In einer Minimalausstattung sind nur 3 Schaltkupplungen (Ausführungsformen 1 und 4) erforderlich;

* die Steuerung kann über nur eine Schaltwalze erfolgen;

* es sind fünf Vorwärtsgänge der Primärantriebsmaschine ICE mit progressiver Abstufung möglich, wobei die Gänge G2, G3 und G4 Parallelhybrid-Gänge mit der Sekundärantriebsmaschine EM als Zusatzantrieb sind;

* der Start der durch eine Brennkraftmaschine gebildeten Primärantriebsmaschine ICE ist im ECVT-Modus auch bei entladener Batterie möglich;

* zwei stufenlose Übersetzungsmodi ECVT1, ECVT2 ermöglichen einen nahtlosen, drehmomentstarken Übergang zwischen allen Vorwärtsgängen;

* rein elektrische Fahrmodi sind möglich;

* Aufladen der elektrischen Fahrzeugbatterie kann im Stillstand und beim durch die Primärantriebsmaschine ICE angetriebenen Fahrbetrieb erfolgen;

* es erfolgt eine gute Ausnutzung des Drehmoments der Sekundärantriebsmaschine EM; eine hohe Getriebeübersetzung für das Anlassen der Primärantriebsmaschine ICE ermöglicht ein hohes Anfahrdrehmoment und eine hohe Anfahrzugkraft in den elektrischen Fahrmodi;

[0093] Es bestehen bei vielen Ausführungsvarianten folgende funktionelle Einschränkungen:

* Die regenerative Bremskraft wird durch die Motorreibung und das Kompressionsmoment begrenzt, wenn als viertes Schaltelement 11 eine Überholkupplung OWC4 verwendet wird. Geeignet für Zweirad-Anwendungen mit angetriebenem Hinterrad und hohem Gewichtsschwerpunkt;

* Getrennte Gänge für den elektrischen Vorwärts- und Rückwärtsantrieb, wenn als fünftes Schaltelement 12 eine Überholkupplung OWC5 verwendet wird. Schalten ist für den Richtungswechsel erforderlich;

* Drehmomentunterbrechung beim Umschalten zwischen mechanischen und elektrischen Modi. Geeignet für Anwendungen mit manuell geschalteten Modi oder vorausschauender Steuerung (zum Beispiel Zweiradfahrzeuge oder selbstfahrende Personenkraftfahrzeuge);

* Das Rückwärtsfahren ist nur im Elektromodus möglich. Geeignet zum Beispiel für Zweiradfahrzeuge oder Personenkraftfahrzeuge;

[0094] Die Fig. 9 bis 17 zeigen verschiedene Betriebsmodi der hybriden Antriebseinheit 1 am Beispiel der in Fig. 1 dargestellten Ausführung. Die Schaltpositionen sind dem Prinzip nach selbstverständlich auch auf andere Ausführungen übertragbar. Mit den Richtungen der Pfeile D ist die relative Drehrichtung der Elemente der der hybriden Antriebseinheit angedeutet. Die Länge der Pfeile D korrespondiert mit den Drehzahlen der jeweiligen Elemente.

[0095] Wenn für das fünfte Schaltelement 12 eine Überholkupplung OWC5 (anstelle einer Bremse B5) verwendet wird, ist die Rückwärtsdrehung des Hohlrades R bzw. R1 unterbunden. Elektrisches Fahren in Rückwärtsrichtung ist nur möglich, wenn das erste Schaltelement 8 anstelle des zweiten Schaltelementes 9 geschlossen und somit der erste Antriebspfad 6 mit dem ersten Teilgetriebe 140 aktiviert ist. Wenn für das fünfte Schaltelement 12 eine Bremse B5 verwendet wird, ist elektrisches Fahren in beide Richtungen möglich, indem entweder der erste Antriebspfad 6 oder der zweite Antriebspfad 7 verwendet wird. Der zweite Antriebspfad 7 wird aufgrund des niedrigeren Übersetzungsverhältnisses i2 und der günstigen Drehmomentrichtung der Primärantriebsmaschine ICE bevorzugt, was die Verwendung einer Überholkupplung OWC4 anstelle einer Bremse B4 für das vierte Schaltelement 11 ermöglicht.

[0096] Wenn für das vierte Schaltelement eine Überholkupplung OWC4 anstelle einer Bremse B4 verwendet wird, kann die Primärantriebsmaschine ICE durch das regenerative Bremsmoment geschleppt werden. Daher wird die regenerative Bremskraft durch die Haftreibung des Motors und die Kompressionshubreaktion der Primärantriebsmaschine ICE begrenzt.

[0097] Bei den Ausführungsvarianten 1 bis 3 mit koaxialen Planetenradsätzen PGS ist der zweite Antriebspfad als Direkttrieb mit einer Übersetzung i2 = 1 ausgeführt.

[0098] Fig. 9 zeigt einen Vorwärtsfahrtmodus durch die Sekundärantriebsmaschine EM. Der Antrieb erfolgt über den zweiten Antriebspfad 7 bei geschlossener Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelements 9. Die Primärantriebsmaschine ICE steht still. Die Sekundärantriebsmaschine EM wird mit negativer Drehzahl betrieben.

[0099] Fig. 10 zeigt einen Rückwärtsfahrtmodus durch die Sekundärantriebsmaschine EM. Der Antrieb erfolgt über den ersten Antriebspfad 6 bei geschlossener Bremse B1 des ersten Schaltelements 8. Die Schaltkupplung C2 ist geöffnet. Die Primärantriebsmaschine ICE steht still. Die Sekundärantriebsmaschine EM wird mit negativer Drehzahl betrieben.

[00100] Fig. 11 zeigt einen Schleppmodus der Primärantriebsmaschine ICE. Die Überholkupplung OWC5 des fünften Schaltelementes 12 ist eingekuppelt, blockiert also das Hohlrad R in einer Richtung. Die Sekundärantriebsmaschine EM wird mit positiver Drehzahl betrieben.

[00101] Fig. 12 zeigt einen Anfahrmodus im ersten Gang G1. Die Bremse B1 des ersten Schaltelementes 8 ist geschlossen. Die Primärantriebsmaschine ICE wird antreibend betrieben, die Sekundärantriebsmaschine EM wird mit negativer Drehzahl generatorisch betrieben.

[00102] Fig. 13 zeigt einen ersten Drehmomentfüllmodus im ersten Gang G1. Die Bremse B1 des ersten Schaltelementes 8 ist geschlossen. Die Primärantriebsmaschine ICE wird antreibend betrieben, die Sekundärantriebsmaschine EM wird festgehalten oder mit positiver Drehzahl betrieben.

[00103] Fig. 14 zeigt einen ersten Boostmodus im zweiten Gang G2. Die Bremse B1 des ersten Schaltelementes 8 ist geschlossen. Die Schaltkupplung C3 des dritten Schaltelementes 10 ist ebenfalls geschlossen. Die Primärantriebsmaschine ICE wird antreibend betrieben, die Sekundärantriebsmaschine EM wird mit positiver Drehzahl betrieben und erzeugt ein zusätzliches Antriebsdrehmoment.

[00104] Fig. 15 zeigt einen zweiten Boostmodus im dritten Gang G3. Die Bremse B1 des ersten Schaltelementes 8 ist geschlossen. Die Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 ist ebenfalls geschlossen. Die Primärantriebsmaschine ICE wird antreibend betrieben, die Sekundärantriebsmaschine EM wird mit positiver Drehzahl betrieben und erzeugt ein zusätzliches Antriebsdrehmoment.

[00105] Fig. 16 zeigt einen dritten Boostmodus im vierten Gang G4. Die Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 ist geschlossen. Die Schaltkupplung C3 des dritten Schaltelementes 10 ist ebenfalls geschlossen. Die Primärantriebsmaschine ICE wird antreibend betrieben, die Sekundärantriebsmaschine EM wird mit positiver Drehzahl betrieben und erzeugt ein zusätzliches Antriebsdrehmoment.

[00106] Fig. 17 zeigt einen zweiten Drehmomentfüllmodus im fünften Gang G5. Die Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 ist geschlossen. Die Primärantriebsmaschine ICE wird antreibend betrieben, die Sekundärantriebsmaschine EM wird festgehalten oder mit positiver Drehzahl betrieben.

[00107] Die Fign. 18 bis 20 zeigen hybride Antriebseinheit 1 in Ausführungsvarianten, welche sich insbesondere beispielsweise für den Einbau in einem Personenkraftwagen in Längsrichtung eignen.

[00108] Fig. 18 zeigt zeigen hybride Antriebseinheit 1 in einer ersten Ausführungsvariante. Die Primärantriebswelle PDa und die Sekundärantriebswelle SDa sind koaxial angeordnet, wobei die Primärantriebswelle PDa innerhalb der als Hohlwelle ausgeführten Sekundärantriebswelle SDa geführt ist. Die durch eine elektrische Maschine mit einem Stator 18 und einem Rotor 19 gebildete Sekundärantriebsmaschine EM weist einen mit dem Sekundärantrieb SD verbundenen hohl ausgeführten Rotor 18 auf, wobei die Primärantriebswelle PDa innerhalb des Rotors 18 geführt ist. Zwischen der Primärantriebsmaschine ICE und dem ersten Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS ist ein Drehmomentbegrenzer TL und ein Drehmomentschwingungsdämpfer TVD angeord-

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net.

[00109] Das erste Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS ist durch einen Planetenradträger C und das zweite Glied GP2 durch ein erstes Sonnenrad $S1 des Planetenradsatzes PGS gebildet. Das erste Sonnenrad $1 ist mit ersten Planetenrädern P1 im Zahneingriff, welche mit einem das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes PGS bildenden Hohlrad R kämmen. Erste Planetenräder P1 sind drehfest mit zweiten Planetenrädern P2 verbunden, wobei die zweiten Planetenräder P2 mit dem zweiten Sonnenrad S$2 im Zahneingriff stehen, welches das dritte Glied GP3 des Planetenradsatzes PGS bildet. Das zweite Sonnenrad S2 kann über einen ersten Antriebspfad 3 mit der Ausgangswelle 5 verbunden werden, wobei im ersten Antriebspfad 3 ein Umlaufrädergetriebe 13 angeordnet ist. Im vorliegenden Fall ist das zweite Sonnenrad S2 des Planetenradsatzes PGS mit dem Hohlrad 13R des Umlaufrädergetriebes 13 drehfest verbunden. Auf einem Planetenradträger 13C gelagerte Planetenräder 13P des Umlaufrädergetriebes 13 kämen sowohl mit dem Sonnenrad 13S als auch mit dem Hohlrad 13R des Umlaufrädergetriebes 13. Der Planetenradträger 13C des einfachen Umlaufrädergetriebes 13 ist mit der Ausgangswelle 5 drehfest verbunden. Das Sonnenrad 13S des Umlaufrädergetriebes 13 kann über das durch eine erste Bremse B1 gebildete erste Schaltelement 8 festgehalten werden, um die Antriebsverbindung zwischen dem zweiten Glied GP2 des Planetenradsatzes PGS und der Ausgangswelle 5 herzustellen.

[00110] Das Hohlrad R des Planetenradsatzes PGS kann über ein im zweiten Antriebspfad 4 angeordnetes und als Schaltkopplung C2 ausgebildetes zweites Schaltelement 9 mit der Ausgangswelle 5 verbunden werden.

[00111] Der erste Antriebspfad 3 der in Fig. 18 dargestellten hybriden Antriebseinheit 1 läuft somit im aktivierten Zustand über das Umlaufgetriebe 13, wobei die Bremse B1 des ersten Schaltelementes 8 betätigt und das Sonnenrad 13S des Umlaufrädergetriebes 13 festgehalten ist. Die Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 ist dabei geöffnet und der zweite Antriebspfad 4 unterbrochen.

[00112] Der zweite Antriebspfad 4 läuft im aktivierten Zustand über das Hohlrad R des Planetenradsatzes PGS, wobei die Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 geöffnet und die Bremse B1 des ersten Schaltelementes 8 gelöst ist.

[00113] Durch Schalten des als Schaltkupplung C3 ausgebildeten dritten Schaltelementes 10 können das Hohlrad R und der Planetenradträger C des Planetenradsatzes PGS und somit das Hohlrad R und das zweite Sonnenrad S2 des Planetenradsatzes PGS drehfest verbunden, also geblockt werden.

[00114] Das erste Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS wird durch das als Überholkupplung OWC4 ausgebildete vierte Schaltelement 11 in einer Drehrichtung blockiert und in der anderen Drehrichtung freigegeben. Das vierte Schaltelement 11 ist in diesem Ausführungsbeispiel an einer dem Planetenradsatz PGS abgewandten Seite der Primärantriebsmaschine ICE angeordnet.

[00115] Das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes PGS wird durch das - hier als Überholkupplung OWC5 ausgebildete - fünfte Schaltelement 12 in einer Drehrichtung blockiert und in der anderen Drehrichtung freigegeben.

[00116] Fig. 19 zeigt eine hybride Antriebseinheit 1 in einer zweiten Ausführungsvariante, welche sich von Fig. 18 dadurch unterscheidet, dass das vierte Schaltelement 11 nicht durch eine Überholkupplung OWC4, sondern durch eine Bremse B4 gebildet ist, welche in einer Schaltstellung den Planetenradträger C des Planetenradsatzes PGS blockiert und in der anderen Schaltstellung freigibt. Das dritte Schaltelement 10 und das vierte Schaltelement 11 sind in Fig. 19 durch eine erste Schalteinheit Einheit 10-11 gebildet. In der linken Schaltposition der ersten Schalteinheit 10-11 erfüllt diese die Funktion der Bremse B4, in er rechten Schaltstellung die Funktion der Schaltkupplung C3.

[00117] Fig. 20 zeigt eine hybride Antriebseinheit 1 in einer dritten Ausführungsvariante, welche sich von Fig. 18 dadurch unterscheidet, dass das fünfte Schaltelement 12 nicht durch eine Überholkupplung OWC5, sondern durch eine Bremse B5 gebildet ist, welche in einer Schaltstellung das Hohlrad R des Planetenradsatzes PGS blockiert und in der anderen Schaltstellung freigibt.

Das zweite Schaltelement 9 und das fünfte Schaltelement 12 sind in Fig. 20 durch eine zweite Schalteinheit 9-12 gebildet. In der linken Schaltposition der zweiten Schalteinheit 9-12 erfüllt diese die Funktion der Schaltkupplung C2, in er rechten Schaltstellung die Funktion der Bremse B5.

[00118] Die Fign. 21 bis 28 zeigen hybride Antriebseinheit 1 in Ausführungsvarianten, welche sich insbesondere beispielsweise für den Einbau in einem Personenkraftwagen in Querrichtung eignen.

[00119] Fig. 21 zeigt eine hybride Antriebseinheit 1 in einer vierten Ausführungsvariante. Die beispielsweise durch eine Brennkraftmaschine gebildete Primärantriebsmaschine ICE und die beispielsweise durch eine elektrische Maschine mit einem Stator 18 und einem Rotor 19 gebildete Sekundärantriebsmaschine EM sind parallel und in einem seitlichen Abstand zueinander angeordnet. Die mit der Primärantriebsmaschine ICE über eine Primärantriebswelle PDa verbundene Primärübersetzung PD ist durch ein Primärstirnradgetriebe 16 mit einem Primärritzel 16a und einem mit diesem kämmend verbundenen angetriebenen Primärzahnrad 16b auf. Zwischen dem Primärstirnradgetriebe 16 und dem ersten Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS ist konzentrisch zur Sekundärübersetzung SD ein Drehmomentschwingungsdämpfer TVD und ein Drehmomentbegrenzer TL angeordnet. Innerhalb des hohl ausgeführten Drehmomentschwingungsdämpfers TVD und des Drehmomentbegrenzer TL verläuft konzentrisch die mit dem Rotor 19 der Sekundärantriebsmaschine EM und mit dem zweiten Glied GP2 verbundene Sekundärantriebswelle SDa.

[00120] Das erste Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS ist durch einen Planetenradträger C und das zweite Glied GP2 durch ein erstes Sonnenrad S1 des Planetenradsatzes PGS gebildet. Das erste Sonnenrad $1 ist mit ersten Planetenrädern P1 im Zahneingriff, welche mit einem das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes PGS bildenden Hohlrad R kämmen. Erste Planetenräder P1 sind drehfest mit zweiten Planetenrädern P2 verbunden, wobei die zweiten Planetenräder P2 mit einem zweiten Sonnenrad S2 im Zahneingriff stehen, welches das dritte Glied GP3 des Planetenradsatzes PGS bildet. Das zweite Sonnenrad S2 kann über einen ersten Antriebspfad 3 mit der Ausgangswelle 5 verbunden werden, wobei im ersten Antriebspfad 3 ein erstes Stirnradgetriebe 14 angeordnet ist. Der erste Antriebspfad 3 kann über ein durch eine Schaltkupplung C1 gebildetes erstes Schaltelement 8 mit der Ausgangswelle 5 drehfest verbunden werden.

[00121] Das Hohlrad R des Planetenradsatzes PGS kann über ein im zweiten Antriebspfad 4 angeordnetes und als Schaltkupplung C2 ausgebildetes zweites Schaltelement 9 mit der Ausgangswelle 5 verbunden werden. Dabei wird über das zweite Schaltelement 9 eine Antriebsverbindung zwischen der Hohlrad R und dem Eingang des zweiten Stirnradgetriebes 15 hergestellt.

[00122] Der erste Antriebspfad 3 der in Fig. 21 dargestellten hybriden Antriebseinheit 1 läuft somit im aktivierten Zustand über das erste Stirnradetriebe 14, wobei mittels des ersten Schaltelementes 8 eine Antriebsverbindung zwischen dem dritten Glied GP3 und der Ausgangswelle 5 hergestellt wird. Die Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 ist dabei geöffnet und der zweite Antriebspfad 4 unterbrochen.

[00123] Der zweite Antriebspfad 4 läuft im aktivierten Zustand über das Hohlrad R des Planetenradsatzes PGS, wobei die Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 geöffnet und die Schaltkupplung C1 des ersten Schaltelementes 8 gelöst ist.

[00124] Durch Schalten des als Schaltkupplung C3 ausgebildeten dritten Schaltelementes 10 können das Hohlrad R und der Planetenradträger C des Planetenradsatzes PGS und somit das Hohlrad R drehfest verbunden und somit der Planetenradsatz PGS geblockt werden. Alle Glieder GP1, GP2, GP3, GP4 des Planetenradsatz PGS laufen somit im Block um.

[00125] Die Primärantriebswelle PDa und somit das erste Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS werden durch das als Überholkupplung OWC4 ausgebildete vierte Schaltelement 11 in einer Drehrichtung blockiert und in der anderen Drehrichtung freigegeben.

[00126] Das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes PGS wird durch das - hier als Überholkupplung OWC5 ausgebildete - fünfte Schaltelement 12 in einer Drehrichtung blockiert und in der

anderen Drehrichtung freigegeben.

[00127] Das erste Schaltelement 8, das zweite Schaltelement 9 und das dritte Schaltelement 10 werden durch eine gemeinsame Schaltwalze 20 gesteuert, welche durch einen Schrittmotor SM gedreht wird, der von einer elektronischen Steuereinheit ECU angesteuert wird. Die Schaltwalze 20 weist Schaltgassen 21, 22, 23 auf, wobei in jeder Schaltgasse 21, 22, 23 jeweils ein Schaltfinger 24, 25, 26 geführt ist und durch die Kurvenform der Schaltgassen 21, 22, 23 in axialer Richtung zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Schaltstellung ausgelenkt wird. Jeder Schaltfinger 24, 25, 26 ist jeweils mit einer Schaltgabel F24, F25, F26 verbunden, um die Schaltelemente 8, 9, 10 zu steuern.

[00128] Mit der in Fig. 21 gezeigten vierten Ausführungsvariante lassen sich Betriebsmodi gemäß folgender Schalttabelle 2 realisieren:

[00129] „X“ bedeutet, dass das entsprechende Schaltelement C1, B1, C2, C3, OWC4, OXC5 sich im eingeschalteten, also eingekuppelten oder gebremsten Zustand befindet.

[00130] „Elektrische Vorwärtsfahrt“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in Vorwärtsfahrt nur durch die Sekundärantriebsmaschine EM angetrieben wird.

[00131] „ICE Start“ bedeutet, dass die Primärantriebsmaschine geschleppt und gestartet wird.

[00132] „Stillstand ladend“ bedeutet, dass das Fahrzeug stillsteht und die Fahrzeugbatterie geladen wird.

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[00133] „G1 Launch“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug durch die Primärantriebsmaschine ICE im ersten Gang G1 angefahren wird.

[00134] „G1 (m.p.)“ bzw. „G5 (m.p.)“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug durch die Primärantriebsmaschine ICE in einem mechanischen Betriebspunkt angetrieben wird. Die Sekundärantriebsmaschine EM arbeitet dzehmomentabstützend.

[00135] „ECVT1“ bzw. „ECVT2“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in einem elektronisch gesteuertes, stufenloses Übersetzungsmodus (ECVT) betrieben wird. Die Sekundärantriebsmaschine EM arbeitet in einem Drehmomentfüllmodus und unterstützt dabei das Antriebsdrehmoment der Primärantriebsmaschine.

[00136] „G2“, „G3“, „G4“ sind Antriebsmodi mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, wobei das Drehmoment bzw. die Antriebsleistung sowohl von der Primärantriebsmaschine ICM als auch von der Sekundärantriebsmaschine EM - als „Boost“ - aufgebracht wird.

[00137] „SP“ sind Schaltwalzendrehpositionen der Schaltwalze 20 mit charakteristischen Auslenkungen der Schaltgassen 21, 22, 23 für darin geführten Schaltfingern 24, 25, 26.

[00138] „SP1“ sind erste Schaltwalzenpositionen SP der Schaltwalze 20 zum Schalten unterschiedlicher Antriebsgänge G1, G2, G3, G4, G5, ECVT1, ECVT2 bei antreibender Primärantriebsmaschine ICE. Antriebsgänge G1, G2, G3, G4, G5, ECVT1, ECVT2 sind Gänge mit festem oder veränderlichem Übersetzungsverhältnis, bei denen Drehmoment bzw. Antriebsleistung auf die Ausgangswelle 5 übertragen wird.

[00139] „SP2“ sind zweite Schaltwalzenpositionen SP der Schaltwalze 20, in denen die Primärantriebsmaschine ICE durch die Sekundärantriebsmaschine EM geschleppt wird. Dies ist beispielsweise im Betriebsmodus „ICE-Start“ der Fall, in welchem die Primärantriebsmaschine ICE geschleppt und gestartet werden kann.

[00140] „SP3“ sind dritte Schaltwalzenpositionen SP der Schaltwalze 20, in welchen kein Drehmoment bzw. Antriebsleistung der Primärantriebsmaschine (ICE) und/oder der Sekundärantriebsmaschine (EM) auf die Ausgangswelle 5 übertragbar ist. Dies ist beispielsweise im Betriebsmodus „N“ der Fall.

[00141] „SP4“ sind vierte Schaltwalzenposition SP der Schaltwalze 20, in welchen nur Drehmoment bzw. Antriebsleistung durch die Sekundärantriebsmaschine EM auf die Ausgangswelle 5 übertragbar ist.

[00142] Die Schaltwalze 20 kann von der zweiten Schaltwalzenposition SP2 über die dritte Schaltwalzenposition SP3 auf die vierte Schaltwalzenposition SP4 bzw. von der vierten Schaltwalzenposition SP4 über die dritte Schaltwalzenposition SP3 auf die zweite Schaltwalzenposition SP2 geschaltet werden.

[00143] Die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 weist in der vierten Ausführungsvariante folgende Vorteile auf:

* Es sind nur drei durch Schaltkupplungen C1, C2, C3 gebildete Steuerelemente 8, 9, 10 erforderlich;

* einfacheres Schaltwalzendesign;

* kurze Schaltmanöver zwischen mechanischen und elektrischen Betriebsmodi.

[00144] Es bestehen folgende funktionelle Einschränkungen:

* Die regenerative Bremskraft wird durch die Motorreibung und das Kompressionsmoment begrenzt. Geeignet für Zweirad-Anwendungen mit angetriebenem Hinterrad und hohem Schwerpunkt;

* Kein Rückwärtsfahren möglich. Geeignet daher für Zweirad-Anwendungen;

* Drehmomentunterbrechungen beim Umschalten zwischen mechanischem und elektrischen Betriebsmodi. Geeignet für Anwendungen mit manuell geschalteten Modi oder vorausschauender Steuerung (Zweiradfahrzeuge, selbstfahrende Personenkraftfahrzeuge);

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* nur sequenzielles Schalten zwischen G1 bis G5 möglich;

* relativ langes Schaltmanöver zwischen G3 und Elektromodus;

* keine spezielle Schaltwalzenposition für die Aufladung im Stillstand. Für den G1 -Startmodus sind Betriebsbremsen zu betätigen.

[00145] Fig. 22 zeigt eine hybride Antriebseinheit 1 in einer fünften Ausführungsvariante, welche sich von Fig. 21 dadurch unterscheidet, dass das vierte Schaltelement 11 nicht durch eine Überholkupplung OWC4, sondern durch eine Bremse B4 gebildet ist, welche in einer Schaltstellung den Planetenradträger C des Planetenradsatzes PGS blockiert und in der anderen Schaltstellung freigibt. Das dritte Schaltelement 10 und das vierte Schaltelement 11 sind dabei in Fig. 22 durch eine erste Schalteinheit 10-11 gebildet. In Fig. 18 erfüllt die erste Schalteinheit 10-11 in der linken Stellung die Funktion der Schaltkupplung C3 des dritten Schaltelementes 10 und in der rechten Stellung die Funktion der Bremse B4 des vierten Schaltelementes 11.

[00146] Mit der in Fig. 22 gezeigten fünften Ausführungsvariante lassen sich Betriebsmodi gemäß folgender Schalttabelle 3 realisieren:

[00147] „X“ bedeutet, dass das entsprechende Schaltelement C1, B1, C2, C3, B4, OWC5 sich im eingeschalteten, also eingekuppelten oder gebremsten Zustand befindet.

[00148] „Elektrische Vorwärtsfahrt“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in Vorwärtsfahrt nur durch die Sekundärantriebsmaschine EM angetrieben wird.

[00149] „ICE Start“ bedeutet, dass die Primärantriebsmaschine geschleppt und gestartet wird.

[00150] „Stillstand ladend“ bedeutet, dass das Fahrzeug stillsteht und die Fahrzeugbatterie geladen wird.

[00151] „G1 (Launch)“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug durch die Primärantriebsmaschine ICE im ersten Gang G1 angefahren wird.

[00152] „G1 (m.p.)“ bzw. „G5 (m.p.)“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug durch die Primärantriebsmaschine ICE in einem mechanischen Betriebspunkt angetrieben wird. Die Sekundärantriebsmaschine EM arbeitet dzehmomentabstützend.

[00153] „ECVT1“ bzw. „ECVT2“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in einem elektronisch gesteuertes, stufenloses Übersetzungsmodus (ECVT) betrieben wird. Die Sekundärantriebsmaschine EM arbeitet in einem Drehmomentfüllmodus und unterstützt dabei das Antriebsdrehmoment der Primärantriebsmaschine.

[00154] „G2“, „G3“, „G4“ sind Antriebsmodi mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, wobei das Drehmoment bzw. die Antriebsleistung sowohl von der Primärantriebsmaschine ICM als auch von der Sekundärantriebsmaschine EM - als „Boost“ - aufgebracht wird.

[00155] „SP“ sind Schaltwalzendrehpositionen der Schaltwalze 20 mit charakteristischen Auslenkungen der Schaltgassen 21, 22, 23 für darin geführten Schaltfingern 24, 25, 26.

[00156] „SP1“ sind erste Schaltwalzenpositionen SP der Schaltwalze 20 zum Schalten unterschiedlicher Antriebsgänge G1, G2, G3, G4, G5, ECVT1, ECVT2 bei antreibender Primärantriebsmaschine ICE. Antriebsgänge G1, G2, G3, G4, G5, ECVT1, ECVT2 sind Gänge mit festem oder veränderlichem Übersetzungsverhältnis, bei denen Drehmoment bzw. Antriebsleistung auf die Ausgangswelle 5 übertragen wird.

[00157] „SP2“ sind zweite Schaltwalzenpositionen SP der Schaltwalze 20, in denen die Primärantriebsmaschine ICE durch die Sekundärantriebsmaschine EM geschleppt wird. Dies ist beispielsweise im Betriebsmodus „ICE-Start“ der Fall, in welchem die Primärantriebsmaschine ICE geschleppt und gestartet werden kann.

[00158] „SP3“ sind dritte Schaltwalzenpositionen SP der Schaltwalze 20, in welchen kein Drehmoment bzw. keine Antriebsleistung der Primärantriebsmaschine (ICE) und/oder der Sekundärantriebsmaschine (EM) auf die Ausgangswelle 5 übertragbar ist. Dies ist beispielsweise im Betriebsmodus „N“ der Fall.

[00159] „SP4“ sind vierte Schaltwalzenposition SP der Schaltwalze 20, in welchen nur Drehmoment bzw. Antriebsleistung durch die Sekundärantriebsmaschine EM auf die Ausgangswelle 5 übertragbar ist.

[00160] Die Schaltwalze 20 kann von der zweiten Schaltwalzenposition SP2 über die dritte Schaltwalzenposition SP3 auf die vierte Schaltwalzenposition SP4 bzw. von der vierten Schaltwalzenposition SP4 über die dritte Schaltwalzenposition SP3 auf die zweite Schaltwalzenposition SP2 geschaltet werden.

[00161] Die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 weist in der fünften Ausführungsvariante folgende Vorteile auf:

* Es sind nur vier durch Schaltkupplungen C1/B1, C2, C3, B4 (Klauenkupplungen) gebildete Steuerelemente 8, 9, 10, 11 erforderlich;

* einfaches Schaltwalzendesign;

* kurze Schaltmanöver zwischen mechanischen und elektrischen Betriebsmodi;

* Das regenerative Bremsmoment ist nicht durch das Anfahrmoment der Primärantriebsmaschine ICE begrenzt;

[00162] Es bestehen folgende funktionelle Einschränkungen: * Es ist kein Rückwärtsfahren möglich. Geeignet daher für Zweirad-Anwendungen;

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* nur sequenzielles Schalten zwischen G1 bis G5 möglich;

* relativ langes Schaltmanöver zwischen G3 und Elektromodus;

* es gibt keine spezielle Schaltwalzenposition SP für die Aufladung im Stillstand. Für den G1 -Startmodus sind Betriebsbremsen zu betätigen.

[00163] Fig. 23 zeigt eine hybride Antriebseinheit 1 in einer sechsten Ausführungsvariante, welche sich von Fig. 22 dadurch unterscheidet, dass das fünfte Schaltelement 12 nicht durch eine Überholkupplung OWC5, sondern durch eine Bremse B5 gebildet ist, welche in einer Schaltstellung das Hohlrad R des Planetenradsatzes PGS blockiert und in der anderen Schaltstellung freigibt. Das zweite Schaltelement 9 und das fünfte Schaltelement 12 sind in Fig. 23 durch eine zweite Schalteinheit 9-12 gebildet. Die zweite Schalteinheit 9-12 erfüllt in der linken Stellung die Funktion der Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 und in der rechten Stellung die Funktion der Bremse B5 des fünften Schaltelementes 12.

[00164] Fig. 24 zeigt zeigen hybride Antriebseinheit 1 in einer siebenten Ausführungsvariante. Die beispielsweise durch eine Brennkraftmaschine gebildete Primärantriebsmaschine ICE und der beispielsweise durch eine elektrische Maschine gebildete Sekundärantriebsmaschine EM mit einem Stator 18 und einem Rotor 19 sind parallel und in einem seitlichen Abstand zueinander angeordnet. Die mit der Primärantriebsmaschine ICE verbundene Primärantriebswelle PDa weist ein Primärstirnradgetriebe 16 mit einem Primärritzel 16a und einem mit diesem kämmend verbundenen angetriebenen Primärzahnrad 16b auf. Zwischen der Primärantriebsmaschine ICE und dem dritten Stirnradgetriebe 16 ist konzentrisch zur Primärantriebswelle PDa ein Drehmomentbegrenzer TL angeordnet. Zwischen dem dritten Stirnradgetriebe 16 und dem ersten Glied GP1 des Planetenradsatzes PGD ist ein Drehmomentschwingungsdämpfer TVD vorgesehen. Innerhalb des hohl ausgeführten Drehmomentschwingungsdämpfers TVD verläuft konzentrisch die mit dem Rotor der Sekundärantriebsmaschine EM und mit dem zweiten Glied GP2 verbundene Sekundärantriebswelle SDa.

[00165] Das erste Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS ist durch einen Planetenradträger C und das zweite Glied GP2 durch ein erstes Sonnenrad S1 des Planetenradsatzes PGS gebildet. Das erste Sonnenrad $1 ist mit ersten Planetenrädern P1 im Zahneingriff, welche mit einem das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes PGS bildenden Hohlrad R kämmen. Die ersten Planetenräder P1 sind drehfest mit zweiten Planetenrädern P2 verbunden, wobei die zweiten Planetenräder P2 mit einem zweiten Sonnenrad S2 im Zahneingriff stehen, welches das dritte Glied GP3 des Planetenradsatzes PGS bildet. Das zweite Sonnenrad S2 kann über einen ersten Antriebspfad 3 über ein durch eine Schaltkupplung C1 gebildetes erstes Schaltelement 8 mit der Ausgangswelle 5 verbunden werden, wobei im ersten Antriebspfad 3 ein erstes Stirnradgetriebe 14 angeordnet ist.

[00166] Das Hohlrad R des Planetenradsatzes PGS kann über ein im zweiten Antriebspfad 4 angeordnetes und als Schaltkupplung C2 ausgebildetes zweites Schaltelement 9 mit der Ausgangswelle 5 verbunden werden. Dabei wird über das zweite Schaltelement 9 eine Antriebsverbindung zwischen dem Hohlrad R und dem Eingang des zweiten Stirnradgetriebes 15 hergestellt.

[00167] Der erste Antriebspfad 3 der in Fig. 24 dargestellten hybriden Antriebseinheit 1 läuft somit im aktivierten Zustand über das erste Stirnradetriebe 14, wobei mittels des ersten Schaltelementes 8 eine Antriebsverbindung zwischen dem dritten Glied GP3 und der Ausgangswelle 5 hergestellt wird. Die Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 ist dabei geöffnet und der zweite Antriebspfad 4 unterbrochen.

[00168] Der zweite Antriebspfad 4 läuft im aktivierten Zustand über das Hohlrad R des Planetenradsatzes PGS, wobei die Schaltkupplung C2 des zweite Schaltelementes 9 geschlossen und die Schaltkupplung C1 des ersten Schaltelementes 8 gelöst ist.

[00169] Durch Schalten des als Schaltkupplung C3 ausgebildeten dritten Schaltelementes 10 können das Hohlrad R und der Planetenradträger C des Planetenradsatzes PGS und somit der Planetenradsatz PGS geblockt werden. Alle Glieder GP1, GP2, GP3, GP4 des Planetenradsatz PGS laufen somit im Block um.

[00170] Die Primärantriebswelle PDa und somit das erste Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS werden durch das als Bremse B4 ausgebildete vierte Schaltelement 11 in einer Drehrichtung blockiert und in der anderen Drehrichtung freigegeben.

[00171] In Fig. 24 sind das dritte Schaltelement 10 und das vierte Schaltelement 11 durch eine erste Schalteinheit 10-11 gebildet. Die erste Schalteinheit 10-11 erfüllt in der linken Stellung die Funktion der Schaltkupplung C3 des dritten Schaltelementes 10 und in der rechten Stellung die Funktion der Bremse B4 des vierten Schaltelementes 11.

[00172] Das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes PGS wird durch das - hier als Bremse B5 ausgebildete - fünfte Schaltelement 12 in einer Drehrichtung blockiert und in der anderen Drehrichtung freigegeben.

[00173] Weiters sind in Fig. 24 das zweite Schaltelement 9 und das fünfte Schaltelement 12 durch eine zweite Schalteinheit 9-12 gebildet. Die zweite Schalteinheit 9-12 erfüllt in der rechten Stellung die Funktion der Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 und in der linken Stellung die Funktion der Bremse B5 des fünften Schaltelementes 12.

[00174] Das erste Schaltelement 8, das zweite Schaltelement 9 und das dritte Schaltelement 10 werden durch eine gemeinsame Schaltwalze 20 gesteuert, welche durch einen Schrittmotor SM gedreht wird, der von einer elektronischen Steuereinheit ECU angesteuert wird. Die Schaltwalze 20 weist Schaltgassen 21, 22, 23 auf, wobei in jeder Schaltgasse 21, 22, 23 jeweils ein Schaltfinger 24, 25, 26 geführt ist und durch die Kurvenform der Schaltgassen 21, 22, 23 in axialer Richtung zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Schaltstellung ausgelenkt wird.

[00175] Die siebente Ausführungsvariante unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsvariante im Wesentlichen durch die Anordnung des Drehmomentbegrenzer TL in der Primärübersetzung PD am Primärritzel 16a des Primärstirnradgetriebes 16.

[00176] Fig. 25 zeigt eine hybride Antriebseinheit 1 in einer achten Ausführungsvariante, welche sich von Fig. 20 vor allem dadurch unterscheidet, dass der Stator 18 der durch eine elektrische Maschine gebildeten Sekundärantriebsmaschine EM und das Primärantriebsritzel PD1 der Primärübersetzung PD überlappend angeordnet sind, wobei im Überlappungsbereich zumindest eine Statorwicklung 18a des Stators 18 ausgelassen ist, wie insbesondere in dem in Fig. 26 dargestellten Schnitt durch die Primärübersetzung PD gemäß der Linie XXVI-XXVI in Fig. 25 erkennbar ist. Dies ermöglicht es in axialer Richtung Bauraum einzusparen und die hybride Antriebseinheit 1 sehr kompakt auszuführen. Der Durchmesser des Rotors 19 ist gleich groß wie der Durchmesser des Primärübersetzungsritzels PD1 oder größer als der Durchmesser des Primärübersetzungsritzels PD1.

[00177] Weiters unterscheidet sich die achten Ausführungsvariante von der siebenten Ausführungsvariante im Design der ersten Schalteinheit 10-11 und der zweiten Schalteinheit 9-12. Bei der in Fig. 25 dargestellten Ausführungsvariante entspricht das Design der ersten Schalteinheit 10-11 und der zweiten Schalteinheit 9-12 im Wesentlichen der in Fig. 21 dargestellten Ausführungsvariante. In Fig. 25 erfüllt die erste Schalteinheit 10-11 in der linken Stellung die Funktion der Schaltkupplung C3 des dritten Schaltelementes 10 und in der rechten Stellung die Funktion der Bremse B4 des vierten Schaltelementes 11. Die zweite Schalteinheit 9-12 erfüllt in der linken Stellung die Funktion der Schaltkupplung C2 des zweiten Schaltelementes 9 und in der rechten Stellung die Funktion der Bremse B5 des fünften Schaltelementes 12.

[00178] Fig. 27 zeigt zeigen hybride Antriebseinheit 1 in einer neunten Ausführungsvariante. Die Primärantriebswelle PDa und die Sekundärantriebswelle SDa sind koaxial angeordnet, wobei die Primärantriebswelle PDa innerhalb der als Hohlwelle ausgeführten Sekundärantriebswelle SDa geführt ist. Die durch eine elektrische Maschine mit einem Stator 18 und einem Rotor 19 gebildete Sekundärantriebsmaschine EM weist einen mit der Sekundärantriebswelle SDa verbundenen

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und hohl ausgeführten Rotor 19 auf, wobei die Primärantriebswelle PDa axial durch den Rotor 19 geführt ist. Zwischen der Primärantriebsmaschine ICE und dem ersten Glied GP1 des durch einen Ravigneaux-Planetenradsatz gebildeten Planetenradsatzes PGS ist ein Drehmomentbegrenzer TL und ein Drehmomentschwingungsdämpfer TVD angeordnet. Der Ravigneaux-Planetenradsatz weist einen Sonnenrad S, einen Planetenradsatz mit ersten Planetenräder P1, einen zweiten Planetenradsatz mit zweiten Planetenrädern P2, ein erstes Hohlrad R1 und ein zweites Hohlrad R2 auf. Die ersten Planetenräder P1 und die zweiten Planetenräder P2 sind auf einem Planetenradträger C gelagert. Die neunte Ausführungsvariante entspricht somit im Wesentlichen dem in Fig. 3 dargestellten Getriebeschema.

[00179] Das erste Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS ist durch den Planetenradträger C und das zweite Glied GP2 durch das Sonnenrad S des Planetenradsatzes PGS gebildet. Das Sonnenrad S ist mit den ersten Planetenrädern P1 im Zahneingriff, welche mit dem das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes PGS bildenden ersten Hohlrad R1 kämmen. Die erste Planetenräder P1 sind d mit den zweiten Planetenrädern P2 im Zahneingriff, wobei die zweiten Planetenräder P2 ihrerseits mit dem zweiten Hohlrad R2 im Zahneingriff stehen, welches das dritte Glied GP3 des Planetenradsatzes PGS bildet.

[00180] Das zweite Hohlrad R2 kann über einen ersten Antriebspfad 3 über ein durch eine Schaltkupplung C1 gebildetes erstes Schaltelement 8, dem Finaltrieb FD und dem Differential 30 mit der Ausgangswelle 5 verbunden werden, wobei im ersten Antriebspfad 3 ein erstes Stirnradgetriebe 14 angeordnet ist.

[00181] Der Finaltrieb FD und die Schaltgabel der Schaltkupplung C3 bzw. der Bremse B4 des Schaltelementes 10-11 sind etwa in derselben Ebene angeordnet.

[00182] In Fig. 27 sind das zweite Schaltelement 9 und das fünfte Schaltelement 12 durch eine zweite Schalteinheit 9-12 gebildet. Die Schalteinheit 9-12 erfüllt somit in einer Schaltstellung — und zwar in Fig. 23 in der linken Schaltstellung - die Funktion der Schaltkupplung C2 und in einer anderen Schaltstellung — und zwar in Fig. 27 in der rechten Schaltstellung - die Funktion der Bremse B5.

[00183] Das erste Hohlrad R1 des Planetenradsatzes PGS kann über die im zweiten Antriebspfad 4 angeordnete zweite Schalteinheit 9-12 mit der Ausgangswelle 5 verbunden werden. Dabei wird über die zweite Schalteinheit 9-12 eine Antriebsverbindung zwischen dem ersten Hohlrad R1 und dem Eingang des zweiten Stirnradgetriebes 15 hergestellt. Die zweite Schalteinheit 9-12 befindet sich in Fig. 27 dabei in der linken Stellung.

[00184] Der erste Antriebspfad 3 der in Fig. 27 dargestellten hybriden Antriebseinheit 1 läuft somit im aktivierten Zustand über das zweite Hohlrad R2 und das erste Stirnradetriebe 14, wobei mittels des ersten Schaltelementes 8 eine Antriebsverbindung zwischen dem dritten Glied GP3 und der Ausgangswelle 5 hergestellt wird. Die Schaltkopplung C1 es ersten Schaltelementes 8 befindet sich in Fig. 27 in der linken Position. Die Schalteinheit 9-12 ist dabei in der dargestellten Mittelstellung geöffnet und der zweite Antriebspfad 4 somit unterbrochen.

[00185] Der zweite Antriebspfad 4 läuft im aktivierten Zustand über das erste Hohlrad R1 des Planetenradsatzes PGS und das zweite Stirnradgetriebe 15, wobei die Schalteinheit 9-12 die Antriebsverbindung zwischen dem ersten Hohlrad R1 und dem ersten Stirnradgetriebe 14 herstellt, wenn sich die Schalteinheit 9-12 in Fig. 25 in der linken Stellung befindet, und die Schaltkupplung C1 des ersten Schaltelementes 8 geöffnet ist, also in Fig. 27 die rechte Position einnimmt.

[00186] Im in Fig. 27 dargestellten Ausführungsbeispiel sind weiters das dritte Schaltelement 10 und das vierte Schaltelement 11 als Schalteinheit 10-11 ausgebildet. Die Schalteinheit 10-11 erfüllt in einer Stellung die Funktion der Schaltkupplung C3 und in einer anderen Stellung die Funktion der Bremse B4. Durch Schalten der Schalteinheit 10-11 in Fig. 27 in die rechte Stellung können das erste Hohlrad R1 und der Planetenradträger C und somit der Planetenradsatz PGS geblockt werden. Alle Glieder GP1, GP2, GP3, GP4 des Planetenradsatz PGS laufen somit im Block um.

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[00187] Das durch den Planetenradträger C gebildete erste Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS und somit die Primärantriebswelle PDa können durch das gemeinsame Schaltelement 1011 blockiert werden, wenn sich das Schaltelement 10-11 in Fig. 27 dabei in der linken Stellung befindet. Das Schaltelement 10-11 wirkt somit als Bremse B4.

[00188] Das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes PGS wird durch die Schalteinheit 9-12 in der rechten Stellung in Fig. 27 blockiert und in der linken Stellung freigegeben.

[00189] Das erste Schaltelement 8, die erste Schalteinheit 9-12 und die zweite Schalteinheit 1011 werden auch hier durch eine gemeinsame Schaltwalze 20 gesteuert, welche durch einen Schrittmotor SM gedreht wird, der von einer elektronischen Steuereinheit ECU angesteuert wird. Die Schaltwalze 20 weist Schaltgassen 21, 22, 23 auf, wobei in jeder Schaltgasse 21, 22, 23 jeweils ein Schaltfinger 24, 25, 26 geführt ist und durch die Kurvenform der Schaltgassen 21, 22, 23 in axialer Richtung zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Schaltstellung ausgelenkt wird.

[00190] Die neunte Ausführung eignet sich insbesondere für eine Queranordnung der Antriebseinheit 1 in einem Personenkraftfahrzeug mit Frontantrieb.

[00191] Mit den in den Fign. 24 bis 27 gezeigten sechsten bis neunten Ausführungsvarianten lassen sich mit einer einzigen Schaltwalze 20 Betriebsmodi gemäß folgender Schalttabelle 4 realisieren:

ICE Start X |geschleppt| positiv schleppend | 13 |SP2

N Stillstand 14 | SP3

[00192] Alternativ zu der Schalttabelle 4 lassen sich in Ausführungen ohne Überholkupplungen OWC4, OWC5 in den sechsten bis neunten Ausführungsvarianten mit einer einzigen Schaltwalze 20 Betriebsmodi auch gemäß folgender Schalttabelle 5 realisieren:

[00193] „X“ in den Tabellen 4 und 5 bedeutet, dass das entsprechende Schaltelement C1, B1, C2, C3, B4, B5 sich im eingeschalteten, also eingekuppelten oder gebremsten Zustand befindet.

[00194] „Elektrischer Modus“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug nur durch die Sekundärantriebsmaschine EM mit positiver oder negativer Drehzahl vorwärtsfahrend bzw. rückwärtsfahrend angetrieben wird.

[00195] „ICE Start“ bedeutet, dass die Primärantriebsmaschine geschleppt und gestartet wird.

[00196] „Stillstand ladend“ bedeutet, dass das Fahrzeug stillsteht und die Fahrzeugbatterie geladen wird.

[00197] „G1 (Launch)“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug durch die Primärantriebsmaschine ICE im ersten Gang G1 angefahren wird.

[00198] „G1 (m.p.)“ bzw. „G5 (m.p.)“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug durch die Primärantriebsmaschine ICE in einem mechanischen Betriebspunkt angetrieben wird. Die Sekundärantriebsmaschine EM arbeitet dzehmomentabstützend.

[00199] „ECVT1“ bzw. „ECVT2“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in einem elektronisch gesteuertes, stufenloses Übersetzungsmodus (ECVT) betrieben wird. Die Sekundärantriebsmaschine EM arbeitet in einem Drehmomentfüllmodus und unterstützt dabei das Antriebsdrehmoment der Primärantriebsmaschine.

[00200] „G2“, „G3“, „G4“ sind Antriebsmodi mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, wobei das Drehmoment bzw. die Antriebsleistung sowohl von der Primärantriebsmaschine ICM als auch von der Sekundärantriebsmaschine EM - als „Boost“ - aufgebracht wird.

[00201] „SP“ sind Schaltwalzenpositionen der Schaltwalze 20 mit charakteristischen Auslenkungen der Schaltgassen 21, 22, 23 für darin geführten Schaltfingern 24, 25, 26.

[00202] „SP1“ sind erste Schaltwalzenpositionen SP der Schaltwalze 20 zum Schalten unterschiedlicher Antriebsgänge G1, G2, G3, G4, G5, ECVT1, ECVT2 bei antreibender Primärantriebsmaschine ICE. Antriebsgänge G1, G2, G3, G4, G5, ECVT1, ECVT2 sind Gänge mit festem oder veränderlichem Übersetzungsverhältnis, bei denen Drehmoment bzw. Antriebsleistung auf die Ausgangswelle 5 übertragen wird.

[00203] „SP2“ sind zweite Schaltwalzenpositionen SP der Schaltwalze 20, in denen die Primärantriebsmaschine ICE durch die Sekundärantriebsmaschine EM geschleppt wird. Dies ist beispielsweise im Betriebsmodus „ICE-Start“ der Fall, in welchem die Primärantriebsmaschine ICE geschleppt und gestartet werden kann.

[00204] „SP3“ sind dritte Schaltwalzenpositionen SP der Schaltwalze 20, in welchen kein Drehmoment bzw. keine Antriebsleistung der Primärantriebsmaschine ICE und/oder der Sekundärantriebsmaschine EM auf die Ausgangswelle 5 übertragbar ist. Dies ist beispielsweise im Betriebsmodus „N“ der Fall.

[00205] „SP4“ sind vierte Schaltwalzenposition SP der Schaltwalze 20, in welchen nur Drehmoment bzw. Antriebsleistung durch die Sekundärantriebsmaschine EM auf die Ausgangswelle 5 übertragbar ist.

[00206] Die Schaltwalze 20 kann von der zweiten Schaltwalzenposition SP2 über die dritte Schaltwalzenposition SP3 auf die vierte Schaltwalzenposition SP4 bzw. von der vierten Schaltwalzenposition SP4 über die dritte Schaltwalzenposition SP3 auf die zweite Schaltwalzenposition SP2 geschaltet werden.

[00207] Die Schaltgassen 21, 22, 23 auf der Mantelfläche der Schaltwalze 20 sind endlos umlaufend gestaltet. Die Schaltwalte 20 ist ohne Endanschläge um 360° drehbar ausgeführt. Das ermöglicht zwei Schaltwege zwischen Sekundärantriebsmaschine EM und Primärantriebsmaschine ICM, um beispielsweise von der Schaltwalzenposition SP=1 mit rein elektrischem Modus durch die Sekundärantriebsmaschine EM in die Schaltwalzenposition SP=8 mit dem mechanischen Antriebsgang G3 durch die Primärantriebsmaschine zu schalten: Elektrischer Modus—>G1—G2—6G3 oder Elektrischer Modus->G5—>G4—G3.

[00208] Die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 weist in den sechsten bis neunten Ausführungsvarianten folgende Vorteile auf:

* Elektrisches Rückwärtsfahren ist möglich; * Das regenerative Bremsmoment ist nicht durch das Anfahrmoment der Primärantriebsmaschine ICE begrenzt.

[00209] Es bestehen folgende funktionelle Einschränkungen:

* Rückwärtsfahren ist nur im Elektromodus möglich. Geeignet zum Beispiel für Zweiradfahrzeuge und Personenkraftfahrzeuge;

* Es kommt zu einer Drehmomentunterbrechung beim Umschalten zwischen mechanischen und elektrischen Modi. Geeignet für Anwendungen mit manuell geschalteten Modi oder vorausschauender Steuerung (zum Beispiel Zweiradfahrzeuge, selbstfahrende Personenkraftfahrzeuge);

* nur sequenzielles Schalten zwischen G1 bis G5 möglich;

* relativ lange Schaltmanöver zwischen G3 und Elektromodus;

» Die Schaltgabeln der Schaltkupplung C2 und der Bremse B4 müssen vorgespannte Federentkoppler für zuverlässiges gleichzeitiges Schalten enthalten;

* Es gibt keine spezielle Schaltwalzenposition SP für die Aufladung im Stillstand. Die Betriebsbremsen im G1-Startmodus sind für den Ladungsmodus im Stillstand zu betätigen.

[00210] Fig. 28a zeigt eine hybride Antriebseinheit 1 in einer zehnten Ausführungsvariante, welche sich von der in Fig. 24 dargestellten siebenten Ausführungsvariante dadurch unterscheidet, dass der Planetenradsatz PGS durch zwei gekoppelte Dreiwellen-Planetenradsätze PGS1, PGS2 gebildet ist. Die dargestellte Vierwellen-Planetengetriebeeinheit weist einen ersten Dreiwellen-Planetenradsatz PGS1 und einen zweiten Dreiwellen-Planetenradsatz PGS2 auf. Der erste Dreiwellen-Planetenradsatz PGS1 weist ein erstes Sonnenrad $1, ein erstes Hohlrad R1, erste Planetenrädern P1 und einen ersten Planetenradträger Ca, in dem erste Planetenräder P1 gelagert sind, auf.

[00211] Der zweite Dreiwellen-Planetenradsatz PGS2 weist ein zweites Sonnenrad S2, ein zweites Hohlrad R2, zweite Planetenrädern P2 und einen zweiten Planetenradträger Cb, in dem zweiten Planetenräder P2 gelagert sind, auf. Der erste Planetenradträger Ca des ersten DreiwellenPlanetenradsatzes PGS1 ist mit dem zweiten Sonnenrad $S2 des zweiten Dreiwellen-Planetenradsatzes PGS2 drehfest verbunden. Der zweite Planetenradträger Cb des zweiten DreiwellenPlanetenradsatzes PGS2 ist mit dem ersten Hohlrad R1 des ersten Dreiwellen-Planetenradsatzes PGS1 drehfest verbunden.

[00212] Das erste Glied GP1 des Planetenradsatzes PGS wird durch das erste Hohlrad R1 des ersten Dreiwellen-Planetenradsatzes PGS1 und das zweite Glied GP2 des Planetenradsatzes PGS durch das erste Sonnenrad S1 des ersten Dreiwellen-Planetenradsatzes PGS1 gebildet. Das dritte Glied GP3 des Planetenradsatzes PGS wird durch das zweite Sonnenrad S2 des zweiten Dreiwellen-Planetenradsatzes PGS2 und das vierte Glied GP4 des Planetenradsatzes PGS durch das zweite Hohlrad R2 des zweiten Dreiwellen-Planetenradsatzes PGS2 gebildet.

[00213] Das erste Sonnenrad S1 und das zweite Sonnenrad S2 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen gleich ausgebildet, weisen also insbesondere gleiche Durchmesser und gleiche Zähnezahlen auf. Ebenso sind das erste Hohlrad R1 und das zweite Hohlrad R2 hier im Wesentlichen gleich ausgebildet und weisen gleiche Durchmesser und gleiche Zähnezahlen auf. Auch die ersten Planetenräder P1 und die zweiten Planetenräder P2 sind im Wesentlichen gleich ausgebildet.

[00214] Zwischen den Schaltfingern 24, 25, 26 und den Schaltgabeln F24, F25, F26 ist jeweils ein Schaltkraftbegrenzer 31, 32, 33 angeordnet.

[00215] Die Fig. 28b zeigt eine hybride Antriebseinheit 1 in einer elften Ausführungsvariante, welche im Vergleich zu der in Fig. 28a dargestellten zehnten Ausführungsvariante folgende Unterschiede aufweist:

» Die Schaltmuffen der Schaltkupplungen C1, C2 und C3 weisen eine andere Anordnung auf. So ist die Schaltmuffe der Schaltkupplung C3 zwischen den koaxialen Eingängen 6, 7 des ersten Antriebspfades 3 und des zweiten Antriebspfades 4 des Getriebes 2 angeordnet. Die Schaltmuffen der Schaltkupplungen C1 und der Schalteinheit C2-B5 sind auf der Ausgangswelle 5 angeordnet. Durch diese Anordnung nimmt das in axialer Richtung weniger Bauraum in Anspruch und eignet sich auch für Brennkraftmaschinen ICE mit

nur einem Zylinder. Mit Bezugszeichen FLW ist ein Schwungrad der Einzylinder-Brennkraftmaschine ICE bezeichnet.

- Weiters sind beide Losräder L14, L15 der ersten Stirnradgetriebes 14 und des zweiten Stirnradgetriebes 15 auf der Ausgangswelle 5 über Gleit- oder Nadellager axial verschiebbar.

» Die Schaltgabel F1 der das erste Schaltelement 8 bildenden Schaltkupplung C1 bewegt das Losrad L14 des ersten Stirnradgetriebes 14 axial, um es über die Klauenverzahnung mit der Ausgangswelle 5 in Eingriff zu bringen und so einen Drehmomentübertragungsweg zu schaffen.

» Die Schaltgabel F2 des kombinierten zweiten und fünften Schaltelementes 912, welches die Schaltkupplung C2 und die Bremse B5 durch ein gemeinsame Schalteinheit C2-B5 bildet, bewegt das Losrad L15 des zweiten Stirnradgetriebes 15, um es wahlweise über eine Klauenverzahnung mit der Ausgangswelle 5 in Eingriff zu bringen und so einen Drehmomentübertragungsweg zu schaffen (C2) oder es zusammen mit dem Hohlrad R2 des zweiten Planetenradsatzes PGS2 für den Neustart der Brennkraftmaschine ICE im Gehäuse zu blockieren (B5).

[00216] Mit der in den Fig. 28b gezeigten elften Ausführungsvariante lassen sich mit einer einzigen Schaltwalze 20 Betriebsmodi gemäß folgender Schalttabelle 6 realisieren:

Betriebs-modus C3-B4 | B5-C2 | C1 ICE EM Funktion SP elektrischer Modus RI LE Stillstand antreibend/ brem- 1 E1 send N1 Stillstand 2 ICE Schleppen/La- 3 den (Niedrigdreh- LE 9SSCHEPPU la- schleppen/ laufend zahlbereich) N2 Leerlauf/ stop- 4 pend G1 (Launch) EVT1 LE antreibend bremsend 5 . haltend/ aktive Dreh- 5 G1 (m.p.) LE antreibend momentfüllung antreibend/ | Zusatzantrieb/ rege- 6 G2 LE LE bremsend neratives Bremsen ECVT1 LE | antreibend |aktive Drehmoment | / füllung antreibend/ | Zusatzantrieb/ rege- 8 G3 RI LE bremsend neratives Bremsen ECVT2 RI antreibend | Passive Drehmo- 9 mentfüllung G4 LE RI antreibend/ | Zusatzantrieb/ rege- 10 bremsend neratives Bremsen . haltend/ passive 11 G5 (m.p.//EVT2 RI antreibend Drehmomentfüllung GE/EVT2 RI antreibend | aktive Drehmoment | 11 füllung N3 Leerlauf/ stop- 12 pend

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ICE Schleppen 13 (Hochdrehzahlbe- LE geschleppt schleppen reich) N4 Stillstand 14

[00217] „LE“ in Schalttabelle 6 bedeutet, dass das entsprechende Schaltelement C3-B4, B5- C2 und/oder C1 sich — bezogen auf Fig. 28b - in der linken Position befindet.

[00218] „RI“ in Schalttabelle 6 bedeutet, dass sich das entsprechende Schaltelement C3-B4 oder B5-C2 — bezogen auf Fig. 28b - in der rechten Position befindet.

[00219] „Elektrischer Modus E1“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug nur durch die Sekundärantriebsmaschine EM mit positiver oder negativer Drehzahl vorwärtsfahrend bzw. rückwärtsfahrend angetrieben wird.

[00220] „ICE schleppend“ bedeutet, dass die Primärantriebsmaschine ICE geschleppt wird.

[00221] „G1 (Launch)“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug durch die Primärantriebsmaschine ICE im ersten Gang G1 angefahren wird.

[00222] „G1 (m.p.)“ bzw. „G5 (m.p.)“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug durch die Primärantriebsmaschine ICE in einem mechanischen Betriebspunkt angetrieben wird. Die Sekundärantriebsmaschine EM arbeitet dzehmomentabstützend. Damit wird eine weitere festen Übersetzung hinzugefügt, wobei die Sekundärantriebsmaschine EM als Bremse fungiert.

[00223] „N1“, „N2“, „N3“, „N4*“ sind verschiedene Leerlaufmodi, in denen kein Drehmoment zwischen Primärantriebsmaschine ICE und/oder Sekundärantriebsmaschine EM und Ausgangswelle 5 übertragen wird.

[00224] „ECVT1“ bzw. „ECVT2“ bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in einem elektronisch gesteuertes, stufenloses Übersetzungsmodus (ECVT) betrieben wird. Die Sekundärantriebsmaschine EM arbeitet in einem Drehmomentfüllmodus und unterstützt dabei das Antriebsdrehmoment der Primärantriebsmaschine.

[00225] Das aktive Auffüllen des Drehmoments erfolgt im Fahrmodus (Batterieentladung). Das passive Auffüllen des Drehmoments erfolgt im Bremsmodus (Batterieladung).

[00226] „G2“, „G3“, „G4“, „G5“ sind Antriebsmodi mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen, wobei das Drehmoment bzw. die Antriebsleistung sowohl von der Primärantriebsmaschine ICM als auch von der Sekundärantriebsmaschine EM - als „Boost“ - aufgebracht wird.

[00227] „SP“ sind Schaltwalzenpositionen der Schaltwalze 20 mit charakteristischen Auslenkungen der Schaltgassen 21, 22, 23 für darin geführten Schaltfingern 24, 25, 26.

[00228] Fig. 29 zeigt zum Beispiel die Abwicklung einer Schaltwalze 20 für eine erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1 in der siebenten Ausführungsvariante, mit welcher sich die in Schalttabelle 3 dargestellten 14 Walzenschaltpositionen realisieren lassen. Wie ersichtlich, weist die Schaltwalze 20 eine erste Schaltgasse 21 für das erste Schaltelement 8, eine gemeinsame zweite Schaltgasse 22 für das fünfte Schaltelement 12 und das zweite Schaltelement 9 und eine gemeinsame dritte Schaltgasse 23 für das dritte Schaltelement 10 und das vierte Schaltelement 11 auf.

[00229] Mit der ersten Schaltgasse 21 lassen sich zwei Schaltpositionen L und N ansteuern. Mit der zweiten Schaltgasse 22 und der dritten Schaltgasse 23 lassen sich jeweils drei Schaltpositionen L, N und R ansteuern.

[00230] Fig. 30 zeigt ein Wellendrehzahldiagramm einer Getriebeübersetzung am Beispiel der siebenten Ausführungsvariante, wobei die Drehzahl nıce der Primärantriebsmaschine ICE, die Drehzahl nEM der Sekundärantriebsmaschine EM und die Drehzahl n5 der Ausgangswelle 5 für verschiedene Betriebsmodi G1 (Launch), G1 (m.p.), G2, G3, G4 und G5 (m.p.) dargestellt sind. Weiters sind die Betriebsbereiche ECVT1 und ECVT2 für die elektronisch gesteuerten, stufenlo-

sen Übersetzungsmodi ECVT1 und ECVT2 eingezeichnet, in denen die Sekundärantriebsmaschine EM jeweils in einem Drehmomentfüllmodus arbeitet. Deutlich sind die mechanischen Punkte (m.p.) bei G1 und G5, den ICE-Start, die beiden ECVT-Modi ECVT1 und ECVT2 und den „Boost“ der Sekundärantriebsmaschine EM in den Antriebsmodi G2, G3 und G4 ersichtlich.

[00231] In dem in Fig. 31 dargestellten Diagramm sind die Drehzahl nıce n für die Primärantriebsmaschine ICE, die Drehzahl nem der Sekundärantriebsmaschine EM und die Drehzahl ns der Ausgangswelle 5 für verschiedene Schaltwalzenpositionen SP der Ausführungsvarianten sechs bis acht dargestellt.

[00232] Im Folgenden werden anhand der Fig. 30 verschiedene Schaltvorgänge näher erläutert:

[00233] A.) Umschalten von einem elektrischen Betriebsmodus in einen mechanischen Betriebsmodus | (siehe Pfeil A in Fig. 31)

[00234] Wenn der mechanische Zielgang G1 oder G2 ist (niedriger Geschwindigkeitsbereich oder Sportmodus ausgewählt), ist die Schaltfolge wie folgt:

- Schritt 1: Freigabe des Drehmoments des Elektromotors: Schaltwalzenposition SP=1

- Schritt 2: Auskuppeln der Schaltkupplung C2 und Lösen der Bremse B4: Schaltwalzenposition SP=2

- Schritt 3: Abbremsen der Sekundärantriebsmaschine EM bis zum Stillstand: Schaltwalzenposition SP=2.

- Schritt 4: Aktivieren der Bremse B5: Schaltwalzenposition SP=3

- Schritt 5: Schleppen der Primärantriebsmaschine ICE mit der Sekundärantriebsmaschine EM: Schaltwalzenposition SP=3

- Schritt 6: Hochfahren der Primärantriebsmaschine ICE, Lösen der Bremse B5: Schaltwalzenposition SP=4

- Schritt 7: Synchronisierung der Drehzahl nıce der Primärantriebsmaschine ICE und der Drehzahl nem der Sekundärantriebsmaschine EM mit der Drehzahl ns der Ausgangswelle 5 zur Vorbereitung des Einkuppelns der Schaltkupplung C1(bzw. der Bremse B1): Schaltwalzenposition SP=4

- Schritt 8: Sobald die Eingriffsteile der Schaltkupplung C1 (bzw. Bremse B1) eine akzeptable niedrige Differenzdrehzahl erreichen, wird die Schaltkupplung C1 (bzw. Bremse B1) eingekuppelt: Schaltwalzenposition SP=5

- Schritt 9 (optional, wenn G2 der Zielgang ist): Synchronisierung der Drehzahl nıce der Primärantriebsmaschine ICE und der Drehzahl nem der Sekundärantriebsmaschine EM mit der Drehzahl ns der Ausgangswelle 5, um das Einrücken der Schaltkupplung C3 vorzubereiten: Schaltwalzenposition SP=5

- Schritt 10 (optional, wenn G2 der Zielgang ist): Sobald die an der Schaltkupplung C3 angreifenden Teile eine akzeptable niedrige Differenzdrehzahl erreichen, wird die Schaltkupplung C3 eingerückt: Schaltwalzenposition SP=6

[00235] B.) Umschalten von einem elektrischen Betriebsmodus in einen mechanischen Betriebsmodus II (siehe Pfeil B in Fig. 31)

[00236] Wenn der mechanische-Zielgang G3, G4 oder G5 (Hochgeschwindigkeitsbereich) ist, ist die Schaltfolge wie folgt:

- Schritt 1: Freigabe des Drehmoments der Sekundärantriebsmaschine EM: Schaltwalzenposition SP=1

- Schritt 2: Auskuppeln der Schaltkupplung C2 und Lösen der Bremse B4: Schaltwalzenposition SP=14

- Schritt 3: Abbremsen der Sekundärantriebsmaschine EM bis zum vollständigen Stillstand: Schaltwalzenposition SP=14.

- Schritt 4: Aktivieren der Bremse B5: Schaltwalzenposition SP=13

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- Schritt 5: Schleppen der Primärantriebsmaschine ICE durch die Sekundärantriebsmaschine EM: Schaltwalzenposition SP=13

- Schritt 6: Hochfahren der Primärantriebsmaschine ICE, Lösen der Bremse B5: Schaltwalzenposition SP=12

- Schritt 7: Synchronisierung der Drehzahl nıce der Primärantriebsmaschine ICE und der Drehzahl nem der Sekundärantriebsmaschine EM mit der Drehzahl ns der Ausgangswelle 5 zur Vorbereitung des Einkuppelns von C2: Schaltwalzenposition SP=12

- Schritt 8: Sobald die Eingriffsteile der Schaltkupplung C2 eine akzeptable niedrige Differenzdrehzahl erreichen, wird die Schaltkupplung C2 eingekuppelt: Schaltwalzenposition SP=11

- Schritt 9 (optional, wenn G4 der Zielgang ist): Synchronisierung der Drehzahl nıce der Primärantriebsmaschine ICE und der Drehzahl nem der Sekundärantriebsmaschine EM mit der Drehzahl ns der Ausgangswelle 5, um das Einrücken der Schaltkupplung C3 vorzubereiten: Schaltwalzenposition SP=11

- Schritt 10 (optional, wenn G4 der Zielgang ist): Sobald die Eingriffsteile der Schaltkupplung C3 eine akzeptable niedrige Differenzdrehzahl erreichen, wird die Schaltkupplung C3 eingekuppelt: Schaltwalzenposition SP=10

- Schritt 11 (optional, wenn G3 der Zielgang ist): Auskuppeln der Schaltkupplung C3: Schaltwalzenposition SP=9

- Schritt 12 (fakultativ, wenn G3 der Zielgang ist): Synchronisierung der Drehzahl nıce der Primärantriebsmaschine ICE und der Drehzahl nem der Sekundärantriebsmaschine EM mit der Drehzahl ns der Ausgangswelle 5 zur Vorbereitung des Einkuppelns der Schaltkupplung C1(bzw. des Aktivierens der Bremse B1): Schaltwalzenposition SP=9

- Schritt 13 (fakultativ, wenn G3 der Zielgang ist): Sobald die einrückenden Teile der Schaltkupplung C1(bzw. der Bremse B1) eine akzeptable niedrige Differenzdrehzahl erreichen, wird C1 (bzw. B1) eingerückt: Schaltwalzenposition SP=8

[00237] C.) Umschalten von einem mechanischen Betriebsmodus in einen elektrischen Betriebsmodus (siehe Pfeil C in Fig. 31)

[00238] Wenn der aktuelle mechanische-Gang G1 oder ©&2 ist (niedriger Geschwindigkeitsbereich oder Sportmodus gewählt), ist die Schaltfolge wie folgt:

- Schritt 1 (optional, wenn G2 der aktuelle Gang ist): Freigabe des Drehmoments der Primärantriebsmaschine ICE: Schaltwalzenposition SP=6

- Schritt 2 (optional, wenn G2 der aktuelle Gang ist): Auskuppeln der Schaltkupplung C3: Schaltwalzenposition SP=5

- Schritt 3 (optional, wenn G1 der aktuelle Gang ist): Lösen des Drehmomentes der Primärantriebsmaschine ICE: Schaltwalzenposition SP=5

- Schritt 4: Auskuppeln der Schaltkupplung C1(Lösen der Bremse B1): Schaltwalzenposition SP=4

- Schritt 5: Anhalten der Primärantriebsmaschine ICE und der Sekundärantriebsmaschine EM: Schaltwalzenposition SP=4

- Schritt 6: Einkuppeln der Schaltkupplung B5: Schaltwalzenposition SP=3

- Schritt 7: Lösen der Bremse B5: Schaltwalzenposition SP=2

- Schritt 8: Hochfahren der Sekundärantriebsmaschine EM zur Vorbereitung des Einkuppelns der Schaltkupplung C2: Schaltwalzenposition SP=2.

- Schritt 9: Sobald die an der Schaltkupplung C2 angreifenden Teile eine annehmbare niedrige Differenzgeschwindigkeit erreichen, werden die Schaltkupplung C2 und die Bremse B4 aktiviert: Schaltwalzenposition SP=1.

- Schritt 10: Aufbau des Drehmoments der Sekundärantriebsmaschine EM, elektrischer Antrieb: Schaltwalzenposition SP=1.

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Claims

Patentansprüche

1. Hybride Antriebseinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Primärantriebsmaschine (ICE), einer Sekundärantriebsmaschine (EM) und einem zumindest einen Planetenradsatz (PGS) aufweisenden Getriebe (2) mit einem ersten Antriebspfad (3) und einem zweiten Antriebspfad (4) und einer Ausgangswelle (5), welche wahlweise mit dem ersten Antriebspfad (3) oder dem zweiten Antriebspfad (4) verbindbar ist, wobei der Planetenradsatz (PGS) ein erstes Glied (GP1), ein zweites Glied (GP2), ein drittes Glied (GP3) und ein viertes Glied (GP4) aufweist, das erste Glied (GP1) mit einer Primärantriebswelle (PDa) der Primärantriebsmaschine (ICE), das zweite Glied (GP2) mit einer Sekundärantriebswelle (SDa) der Sekundärantriebsmaschine (EM), wobei das dritte Glied (GP3) mit dem ersten Antriebspfad und das vierte Glied (GP4) mit dem zweiten Antriebspfad verbunden oder verbindbar ist, wobei ein erstes Schaltelement (8) ausgebildet ist, um in einer Schaltstellung den ersten Antriebspfad (3) mit der Ausgangswelle (5) zu verbinden, wobei ein zweites Schaltelement (9) ausgebildet ist, um in einer Schaltstellung den zweiten Antriebspfad (4) mit der Ausgangswelle (5) zu verbinden und wobei ein drittes Schaltelement (10) ausgebildet ist, um in einer Schaltstellung zwei Glieder des Planetenradsatzes, insbesondere das dritte Glied (GP3) und das vierte Glied (GP4) des Planetenradsatzes (PGS) miteinander drehfest zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die hybride Antriebseinheit (1) ein fünftes Schaltelement (12) aufweist, welches ausgebildet ist, um das vierte Glied (GP4) des Planetenradsatzes (PGS) in einer Drehrichtung zu blockieren.

2. Hybride Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradsatz (PGS) durch eine Vierwellen-Planetengetriebeeinheit, vorzugsweise einem Ravigneaux-Planetenradsatz, einem Verbund-Planetenradsatz oder zwei gekoppelte DreiwellenPlanetenradsätze (PGS1, PGS2), gebildet ist.

3. Hybride Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Antriebspfad (3, 4) ein Teilgetriebe (140, 150) angeordnet ist, wobei das Teilgetriebe (140, 150) als Stirnradgetriebe (14, 15) oder als Umlaufrädergetriebe (13) — vorzugsweise als ein Dreiwellen-Planetengetriebe — ausgebildet ist.

4. Hybride Antriebseinheit (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Antriebspfad (3) ein erstes Stirnradgetriebe (14) und im zweiten Antriebspfad (4) ein zweites Stirnradgetriebe (15) angeordnet ist, wobei vorzugsweise das erste Stirnradgetriebe (14) und das zweite Stirnradgetriebe (15) unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse (i1, i2) aufweisen.

5. Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (8) und/oder das zweite Schaltelement (9) durch eine Schaltkupplung (C1, C2) oder eine Bremse (B1, B2) gebildet ist/sind.

6. Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Schaltelement (10) durch eine Schaltkupplung (C3) gebildet ist.

7. Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hybride Antriebseinheit (1) ein viertes Schaltelement (11) aufweist, welches ausgebildet ist, um das erste Glied (GP1) des Planetenradsatzes (PGS) in einer Drehrichtung zu blockieren, wobei vorzugsweise das vierte Schaltelement (11) durch eine Überholkupplung (OWC4) oder eine schaltbare Bremse (B4) gebildet ist.

8. Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Schaltelement (12) durch eine Überholkupplung (OWC5) oder eine schaltbare Bremse (B5) gebildet ist.

9. Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Schaltelemente (10, 11; 9, 12) durch eine gemeinsame Schalteinheit (10-11; 9-12) gebildet sind, wobei vorzugsweise das dritte Schaltelement (10) und das vierte Schaltelement (11) durch eine erste Schalteinheit (10-11) und/oder das zweite Schaltele-

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10.

11.

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ment (9) und das fünfte Schaltelement (12) durch eine zweite Schalteinheit (9-12) gebildet sind.

Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärantriebsmaschine (ICE) über eine Primärübersetzung (PD) mit dem ersten Glied (GP1) des Planetenradsatzes (GPS) verbunden oder verbindbar ist, wobei vorzugsweise die Primärübersetzung (PD) durch ein Primärstirnradgetriebe (16) gebildet ist, wobei das Primärstirnradgetriebe (16) ein Primärritzel (16a) aufweist, welches mit einem Primärzahnrad (16b) im Zahneingriff steht.

Hybride Antriebseinheit (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärritzel (16a) der Primärübersetzung (PD) und ein Stator (18) der durch eine elektrische Maschine gebildeten Sekundärantriebsmaschine (EM) — in axialer Richtung der Primärantriebswelle (PDa) betrachtet - überlappend angeordnet sind, wobei in einem Überlappungsbereich zumindest eine Statorwicklung (18a) des Stators (18) ausgelassen ist.

Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärantriebsmaschine (EM) über eine Sekundärübersetzung (SD) mit dem zweiten Glied (GP2) des Planetenradsatzes (GPS) verbunden oder verbindbar ist, wobei vorzugsweise das die Sekundärübersetzung (SD) durch ein Sekundärstirnradgetriebe (17) gebildet ist.

Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärantriebswelle (SDa) koaxial mit dem Planetenradsatz (PGS) angeordnet ist.

Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärantriebswelle (PDa) und die Sekundärantriebswelle (SDa) koaxial angeordnet sind.

Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärantriebswelle (PDa) und die Sekundärantriebswelle (SDa) parallel versetzt zueinander angeordnet sind.

Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste Schaltelement (8), das zweite Schaltelement (9) und das dritte Schaltelement (10) über eine Schaltwalze (20) schaltbar sind, wobei die Schaltwalze (20) mehrere — vorzugsweise zumindest sieben — aufeinanderfolgende erste Schaltwalzenpositionen (SP1) zum Schalten unterschiedlicher Antriebsgänge (G1, G2, G3, G4, G5, ECVT1, ECVT2) aufweist, in denen Antriebsleistung von der Primärantriebsmaschine (ICE) auf die Ausgangswelle (5) übertragbar ist, wobei die ersten Schaltwalzenpositionen (SP1) von zumindest zwei zweiten Schaltwalzenpositionen (SP2), in denen die Primärantriebsmaschine (ICE) durch die Sekundärantriebsmaschine (EM) geschleppt ist, flankiert sind.

Hybride Antriebseinheit (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalze (20) zumindest zwischen einer ersten Schaltwalzenposition (SP1) und einer zweiten Schaltwalzenposition (SP2) zumindest eine dritte Schaltwalzenposition (SP3) aufweist, in welcher keine Antriebsleistung der Primärantriebsmaschine (ICE) und/oder der Sekundärantriebsmaschine (EM) auf die Ausgangswelle (5) übertragbar ist.

Hybride Antriebseinheit (1) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer vierten Schaltwalzenposition (SP4) der Schaltwalze (20) Antriebsleistung nur durch die Sekundärantriebsmaschine (EM) auf die Ausgangswelle (5) übertragbar ist, wobei vorzugsweise die Schaltwalze (20) von der zweiten Schaltwalzenposition (SP2) auf die vierte Schaltwalzenposition (SP4) und vice versa schaltbar ist, wobei besonders vorzugsweise zwischen der zweiten Schaltwalzenposition (SP2) und der vierten Schaltwalzenposition (SP4) eine dritte Schaltwalzenposition (SP3) angeordnet ist.

Hybride Antriebseinheit (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltwalze (20) auf ihrer Mantelfläche endlos umlaufend ausgeführte Schaltgas-

sen (21, 22, 23) aufweist, wobei die Schaltwalze (20) anschlaglos um ihre Walzenachse drehbar ausgeführt ist.

Hierzu 16 Blatt Zeichnungen

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