DE102016220710A1 - Elektrisches Antriebsmodul für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor - Google Patents

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Reinhard Deppert
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Abstract

Es wird ein elektrisches Antriebsmodul (10) für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor beschrieben, welches eine Eingangswelle (12) und eine dazu koaxial angeordnete Ausgangswelle (14) und eine Formschlusskupplung (20), welche funktional zwischen der Eingangswelle (12) und der Ausgangswelle (14) angeordnet ist, umfasst. Weiterhin weist das Antriebsmodul (10) eine erste elektrische Maschine (40) mit einem Rotor (42) und mit einem Stator (44) und eine zweite elektrische Maschine (60) mit einem Rotor (62) und mit einem Stator (64) auf, wobei die elektrischen Maschinen (40, 60) koaxial zu der Eingangswelle (12) und der Ausgangswelle (14) angeordnet sind. Dabei steht bei geöffneter Formschlusskupplung (20) der Rotor (42) der ersten elektrischen Maschine (40) mit der Eingangswelle (12) und der Rotor (62) der zweiten elektrischen Maschine (60) mit der Ausgangswelle (14) in Wirkverbindung. Die Erfindung betrifft weiterhin ein diesbezügliches Hybridfahrzeug.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Antriebsmodul für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor gemäß Patentanspruch 1 und auf ein Hybridfahrzeug nach Anspruch 10 mit einem solchen Antriebsmodul.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Antriebsmodul für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor darzustellen, mit welchem bei Entfall einer ansonsten als Anfahrkupplung üblichen Reibungskupplung ein Hybridfahrzeug sowohl verbrennungsmotorisch, elektromotorisch und in einer gemischten Betriebsweise antreibbar ist. Gleichfalls soll ein diesbezügliches Hybridfahrzeug dargestellt werden.
  • Diese Aufgaben werden durch ein elektrisches Antriebsmodul für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Hybridfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmbar.
  • Es wird demnach gemäß einem ersten Aspekt ein elektrisches Antriebsmodul für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor vorgeschlagen, welches zunächst eine Eingangswelle und eine dazu koaxial angeordnete Ausgangswelle und eine Formschlusskupplung umfasst, welche funktional zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet ist. Weiterhin weist das Antriebsmodul eine erste elektrische Maschine mit einem Rotor und mit einem Stator und eine zweite elektrische Maschine mit einem Rotor und mit einem Stator auf, wobei die elektrischen Maschinen koaxial zu der Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet sind. Bei dieser Anordnung stehen bei geöffneter Formschlusskupplung der Rotor der ersten elektrischen Maschine mit der Eingangswelle und der Rotor der zweiten elektrischen Maschine mit der Ausgangswelle in Wirkverbindung.
  • Durch diese Ausgestaltung ergibt sich der grundlegende Vorteil, dass eine verschleißanfällige Reibungskupplung in einem Hybridfahrzeug entfallen kann. Die vorgesehene Formschlusskupplung kann bei kleinerer Baugröße das Drehmoment eines mit dem Antriebsmodul verbundenen Verbrennungsmotors vollständig übertragen.
  • Mit Vorteil kann die Formschlusskupplung im geschlossenen Zustand den einzigen Drehmomentübertragungsweg zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ausbilden. Es ist somit zur Erzielung der vollen Funktionalität des Antriebsstranges zwischen den genannten Wellen kein weiteres Koppelmittel, insbesondere keine parallel geschaltete Reibungskupplung erforderlich.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Antriebsmoduls weist die Formschlusskupplung eine Formschlusseinheit auf, welche durch ein zur elektromagnetischen Betätigung ausgebildetes Betätigungsmittel betätigbar ist. Ein zu diesem Zweck vorgesehener Elektromagnet kann mir Vorteil als ein konzentrisch zu der Eingangs- bzw. Ausgangswelle ausgebildeter Ringmagnet ausgebildet sein, der mit einem axial verlagerbaren Magnetanker und mit einem verlagerbaren Kupplungselement von Reibungskupplung bzw. Formschlusskupplung zusammenwirkt, wie dieses nachstehend erläutert wird.
  • Die Formschlusseinheit kann mit Vorteil ein axial verlagerbares erstes Element mit einem ersten Formschlussprofil und ein, insbesondere dazu feststehendes, zweites Element mit einem zweiten Formschlussprofil aufweisen, wobei das erste Element mit der Eingangswelle oder der Ausgangswelle und das zweite Element mit der jeweils anderen von Eingangswelle und Ausgangswelle in Drehmitnahmeverbindung steht und wobei die Formschlussprofile durch das zugeordnete Betätigungsmittel bei einer Betätigung zur gemeinsamen Drehmitnahme gegenseitig in Eingriff bringbar sind (normal-offen Typ) oder welche durch das zugeordnete Betätigungsmittel bei einer Betätigung zur Aufhebung einer gegenseitigen Drehmitnahme gegenseitig außer Eingriff bringbar sind (normal-geschlossen Typ).
  • Mit weiterem Vorteil kann eine der elektrischen Maschinen einen zentralen Aufnahmeraum aufweisen, in welchem die Formschlusskupplung mit deren Formschlusseinheit und den Betätigungsmitteln vollständig oder zumindest teilweise platzsparend aufgenommen ist.
  • Insbesondere kann der Aufnahmeraum axial beidseitig von einem Radialwandbereich und von einem sich radial erstreckenden Rotorträger begrenzt werden, so dass die Formschlusskupplung in diesem besonders geschützt angeordnet ist.
  • Mit noch weiterem Vorteil kann die Formschlusskupplung eine, insbesondere elektronische Ansteuereinheit zur Ansteuerung der Betätigungsmittel aufweisen, welche platzsparend ebenso an dem Radialwandbereich, insbesondere innerhalb des Aufnahmeraums angeordnet werden kann.
  • Gemäß einem vorteilhaften Lagerungskonzept des Antriebsmoduls kann vorgesehen sein, die Eingangswelle an dem Radialwandbereich und die Ausgangswelle zweifach zur Eingangswelle zu lagern. Im Weiteren kann die Ausgangswelle an einem Eingangsbereich einer im Drehmomentfluss nachfolgenden Komponente eines vorliegenden Antriebstrangs gelagert sein. Beispielsweise kann die Ausgangswelle zumindest mittelbar mit einer Eingangswelle eines Gangwechselgetriebes verbunden und durch diese gelagert sein.
  • Die elektrische Maschine kann als Innenläufer ausgebildet sein, wobei der Rotor radial innerhalb des Stators angeordnet ist. Dabei kann die Außenumfangsfläche des Rotors in bekannter Weise über einen radialen Luftspalt mit dem radial außenliegenden Stator zusammenwirken, wobei der Statorträger mit Vorteil durch ein Gehäuse einer Antriebsstrangkomponente gebildet werden kann.
  • Insgesamt kann die Antriebsmodul als ein räumlich kompaktes und separates Modul zum Einbau in einen Fahrzeugantriebsstrang ausgebildet sein, wobei sich deren einzelne Elemente gegenseitig abstützen und eine feste Lagezuordnung aufweisen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor mit einer Abtriebswelle und mit einem elektrischen Antriebsmodul vorgeschlagen, welches gemäß einer vorgenannten Ausführung ausgestaltet ist und wobei der Rotor der ersten elektrischen Maschine permanent mit der Abtriebswelle verbunden ist.
  • Die einzige beigefügte Figur zeigt eine Schnittdarstellung eines Antriebsmoduls mit einem Torsionsdämpfer, zwei elektrischen Maschinen und mit einer zwischen diesen angeordneten Formschlusskupplung.
  • Die Figur zeigt im Detail ein elektrisches Antriebsmodul 10 für ein Hybridfahrzeug mit einem hier lediglich angedeuteten Verbrennungsmotor 6, welches zunächst eine Eingangswelle 12, eine dazu koaxial angeordnete Ausgangswelle 14 und eine funktional zwischen den Wellen 12, 14 angeordnete Formschlusskupplung 20 umfasst, welche um eine gemeinsame Drehachse A rotieren können. Die Formschlusskupplung ist als schaltbare Kupplung ausgeführt und bildet im geschlossenen Zustand den einzigen Drehmomentübertragungsweg zwischen den Wellen 12, 14 aus. Dem Antriebsmodul 10 ist vorliegend ein Torsionsdämpfer 16 in Form eines Zweimassenschwungrades vorgeschaltet, welches mit einer gehäuseschalenförmigen Eingangsseite 16a zur Verbindung mit der als Kurbelwelle 8 vorliegenden Abtriebswelle des Verbrennungsmotors 6 vorgesehen und vorliegend verbunden ist. Die Eingangsseite 16a ist unter Zwischenschaltung von mehreren als Schraubendruckfedern ausgeführten Energiespeichern 16c mit einer Ausgangsseite 16b verbunden, welche im Weiteren mittels einer Steckverzahnung mit der Eingangswelle 12 in Drehmitnahme steht.
  • Das Antriebsmodul 10 umfasst weiter eine erste elektrische Maschine 40 mit einem Rotor 42 und mit einem Stator 44 und noch weiter eine zweite elektrische Maschine 60 mit einem Rotor 62 und mit einem Stator 64, wobei beide elektrische Maschinen hier in Innenläuferbauart und grundsätzlich koaxial zu der Drehachse A ausgebildet sind. Das Wirkprinzip der elektrischen Maschinen ist für die grundlegende Funktion des Antriebsmoduls nicht von Bedeutung. Beispielsweise können diese einzeln oder gemeinsam als permanenterregte Synchronmaschine, als Asynchronmaschine, Reluktanzmaschine oder nach einem anderen bekannten Prinzip ausgebildet sein. Bedarfsweise kann zumindest eine der elektrischen Maschinen 40, 60 auch in Außenläuferbauweise ausgestaltet sein.
  • Der Rotor 42 der ersten elektrischen Maschine 40 ist an einem Außenumfangsbereich der Eingangsseite 16a des Torsionsdämpfers 16 festgelegt und kann somit einerseits mit der Kurbelwelle 8 des Verbrennungsmotors 6 und gleichzeitig andererseits über die Energiespeicher 16c und der Ausgangsseite 16b mit der Eingangswelle 12 zusammenwirken. Die Eingangsseite 16a bildet somit gleichfalls einen Rotorträger 43 aus. Der Rotor 42 kann alternativ bei einer dazu angepassten Konstruktion des Torsionsdämpfers 16 auch dessen Ausgangsseite 16b zugeordnet und dort festgelegt werden. Bei einem Entfall des Torsionsdämpfers kann zur Aufnahme des Rotors 42 und zum Zusammenwirken mit der Kurbelwelle 8 und der Eingangswelle 12 ein separater Rotorträger vorgesehen sein, wobei auch die Eingangswelle 12 unmittelbar mit der Kurbelwelle 8 verbunden werden kann. Die erste elektrische Maschine 40 kann demnach mit deren Rotor 42 permanent mit der Abtriebs- bzw. Kurbelwelle 8 des Verbrennungsmotors 6 gekoppelt sein, so dass zwischen diesen keine Trennkupplung vorgesehen werden braucht. Der Stator 44 befindet sich unter Ausbildung eines radialen Luftspalts radial außerhalb des Rotors 42 und ist zur Drehmomentabstützung an einem Statorträger 45, zum Beispiel einem Gehäuse des benachbarten Verbrennungsmotors 6, einem damit verbundenen Zwischengehäuse, einem Getriebegehäuse oder ähnlichem festgelegt.
  • Die zweite elektrische Maschine 60 ist im Ausführungsbeispiel axial benachbart zu der ersten elektrischen Maschine 40 vorgesehen, wobei insbesondere deren Statoren 44, 64 axial benachbart angeordnet sind. Der Stator 64 ist an einem Statorträger 65 angeordnet, welcher gleichfalls, wie bereits vorstehend anhand des Statorträger 45 erläutert, festgelegt werden kann. Vorliegend sind die Statorträger 45, 65 als zwei axiale Abschnitte 75a, b eines einteiligen Statorträgers 75 ausgebildet. Zwischen den Statorträgern 45, 65 bzw. den Statorträgerabschnitten 75a, 75b ist ein sich nach radial innen erstreckender Radialwandbereich 75c vorgesehen, welcher separat oder mit zumindest einem der Statorträger 45, 65 ausgebildet sein kann.
  • Der Rotor 62 umfasst einen Rotorträger 63, welcher mit der Ausgangswelle 14 in Drehmitnahmeverbindung steht und der beispielsweise mittels einer Steckverzahnung auf diese aufgeschoben werden oder als ein Radialflansch mit der Ausgangswelle 14 unlösbar verbunden, zum Beispiel verschweißt sein kann.
  • Innerhalb der zweiten elektrischen Maschine 60 ist ein zentraler Aufnahmeraum 70 vorgesehen, in welchem die Formschlusskupplung 20 mit einer Formschlusseinheit 22 und mit einem zugeordneten Betätigungsmittel 24 vollständig aufgenommen sind. Wie erkennbar, wird der Aufnahmeraum 70 axial beidseitig durch den Radialwandbereich 75c und durch den Rotorträger 63 begrenzt und abgeschlossen.
  • Vorliegend ist das Betätigungsmittel 24 zur elektromagnetischen Betätigung der Formschlusskupplung 20 ausgebildet und umfasst einen Elektromagnet 24a, dessen Magnetfeld bei einer Strombeaufschlagung im Wesentlichen in axialer Richtung aus einer U-förmig ausgeführten Gehäuseschale 241a austreten kann.
  • Die Formschlusseinheit 22 weist ein gegenüber der Eingangswelle 12 und Ausgangswelle 14 verlagerbares erstes und als Magnetanker fungierendes Element 24b auf, welches konstruktiv als Zahnscheibe 28 ausgebildet ist und welches ein erstes als Außenverzahnung ausgebildetes Formschlussprofil 28b aufweist. Das Element 24b, 28 ist über einen innenverzahnten Rohrabschnitt 28a drehfest mit der Ausgangswelle 14 verbunden
  • Des Weiteren ist ein dazu feststehendes zweites, hier als Hohlrad 26 vorliegendes Element mit einem zweiten Formschlussprofil 26d vorgesehen, welches hier einteilig mit der Eingangswelle 12 ausgebildet ist und axial endseitig über einen außenverzahnten Rohrabschnitt mit einer innenverzahnten Nabe der Ausgangsseite 16b des Torsionsdämpfers 16 in drehfester Verbindung steht. Auf der anderen axialen Endseite ist das Hohlrad 26 fest mit dem Lagerträger 50 verbunden. Im Austrittsbereich des Magnetfeldes des Elektromagnet 24a ist das Hohlrad 26 zur Unterbrechung eines dort nicht erwünschten Magnetflusses mehrteilig ausgeführt und weist einen radial inneren Bereich 26a, einen radial äußeren Bereich 26b und einen zwischen diesen befindlichen und damit verbundenen magnetischen Trennbereich 26c auf.
  • Bei einer Aktivierung des ringförmigen Elektromagnet 24a durchgreift das aus dessen Gehäuse 241a austretende Magnetfeld in axialer Richtung den radial inneren Bereich 26a und einen dort vorgesehenen Axialfortsatz 261a sowie den radial äußeren Bereich 26b und wird durch den Magnetanker 24b kurzgeschlossen. Dabei strebt der magnetische Pfad eine Verkürzung an, wodurch der Magnetanker 24b entgegen der Wirkung eines zwischen einer Abstützung 24d und dem Magnetanker 24b eingesetzten Rückstellfeder 24c mit einer Kraft beaufschlagt wird und sich axial zu dem Elektromagnet 24a hin verlagern kann. Dabei wird der in 1 gezeigte Eingriff der Verzahnungsbereiche 26d, 28b aufgehoben und die Formschlusskupplung 20 geöffnet. Im Ergebnis wird also die gegenseitige Drehmitnahme der Wellen 12, 14 aufgehoben. Die Formschlusskupplung 20 ist vorliegend vom normal geschlossen Typ. Alternativ kann die Formschlusskupplung 20 auch vom normal offen Typ sein und zum Herstellen einer Drehmitnahmeverbindung der Wellen 12, 14 durch eine Aktivierung der Betätigungsmittel 24 geschlossen werden, wobei die Formschlussprofile 26d, 28b gegenseitig in Eingriff gelangen.
  • Die Formschlusskupplung 20 weist weiterhin eine Ansteuereinheit 80 zur Ansteuerung der Betätigungsmittel 24 auf, welche an dem Radialwandbereich 75c, insbesondere innerhalb des Aufnahmeraums 70 angeordnet ist.
  • Es ist ferner erkennbar, dass die Eingangswelle 12 mittels eines Wälzlagers 90b an dem Radialwandbereich 75c und die Ausgangswelle 14 mittels der Wälzlager 90a, 90c zweifach zur Eingangswelle 12 gelagert ist, wobei die Ausgangswelle 14 im eingebauten Zustand des Antriebsmoduls 10 in einem Fahrzeug zumindest mittelbar mit einer Eingangswelle eines hier zeichnerisch nicht dargestellten Gangwechselgetriebes verbunden und durch diese gelagert sein.
  • Unabhängig von der jeweiligen konkreten Ausführungsform werden bei dem erläuterten Hybridmodul 10 zum beabsichtigten Ankoppeln des Verbrennungsmotors 6, insbesondere dessen Kurbelwelle 8 und somit zum beabsichtigten Schließen der Formschlusskupplung zunächst die Eingangswelle 12 und die Ausgangswelle 14 auf eine gemeinsame Koppeldrehzahl, welche insbesondere eine vorgegebene Drehzahl der Ausgangswelle 14 sein kann, synchronisiert. Das Hybridmodul kann dazu neben der bereits erwähnten Ansteuereinheit 80 der Kupplung 20 auch entsprechende Drehzahlsensoren, Auswerte- und Signalaufbereitungsmodule sowie Steuereinheiten zur Ansteuerung der elektrischen Maschinen 40, 60 aufweisen. Zur Erzielung der Koppeldrehzahl kann die Eingangswelle 12 mittels der ersten elektrischen Maschine 40 auf diese eingestellt werden. Die Formschlusskupplung 20 kann bei zumindest angenäherter Drehzahlgleichheit geschlossen werden, wobei ein formschlüssiges Ineinandergreifen der Formschlussprofile 26d, 28b durch eine entsprechende Formgebung erleichtert wird.
  • Zweck des Ankoppelns kann beispielsweise ein Startvorgang des Verbrennungsmotors 6 aus dem Stand oder aus einem passiven Mitschleppen sein oder auch eine gewünschte Bremsunterstützung des Verbrennungsmotors 6 beim Abbremsen des Fahrzeuges. Erfolgt ein Schließen der Kupplung 20 im Verlaufe des Andrehens, also noch vor dem Starten des Verbrennungsmotors 6, so kann das Erreichen von dessen Start- bzw. Zünddrehzahl durch den motorischen Betrieb beider elektrischer Maschinen 40, 60 bewirkt werden. In einer gemischten Betriebsweise mit gleichzeitig wirkendem elektromotorischem und verbrennungsmotorischem Antrieb des Fahrzeuges können zudem beide elektrische Maschinen 40, 60 motorisch betrieben werden.
  • Bei geöffneter Kupplung 20 kann die von dem Verbrennungsmotor angetriebene erste elektrische Maschine 40 in einer Betriebsweise generatorisch betrieben werden und Energie in einen elektrischen Energiespeicher des Fahrzeuges einspeichern oder diese der zweiten, motorisch arbeitenden elektrischen Maschine 60 unmittelbar zuführen. Ein Anfahren des Hybridfahrzeugs aus dem Stillstand kann allein mittels der zweiten elektrischen Maschine oder im Verein mit der ersten elektrischen Maschine und bis zu dessen Starten mitgeschlepptem Verbrennungsmotor erfolgen.
  • Bezugszeichenliste
    • 6
    Verbrennungsmotor
    8
    Kurbelwelle
    10
    Antriebsmodul
    12
    Eingangswelle
    14
    Ausgangswelle
    16
    Torsionsdämpfer
    16a
    Eingangsseite
    16b
    Ausgangsseite
    16c
    Energiespeicher
    20
    Formschlusskupplung
    22
    Formschlusseinheit
    24
    Betätigungsmittel
    24a
    Elektromagnet
    241a
    Gehäuseschale
    24b
    Magnetanker
    24c
    Rückstellelement
    24d
    Anschlag
    26
    Hohlrad
    26a
    radial innerer Bereich
    261a
    Axialfortsatz
    26b
    radial äußerer Bereich
    26c
    Trennbereich
    26d
    Formschlussprofil
    28
    Zahnscheibe
    28a
    Rohrabschnitt
    28b
    Formschlussprofil
    50
    Lagerträger
    40
    elektrische Maschine
    42
    Rotor
    43
    Rotorträger
    44
    Stator
    45
    Statorträger
    60
    elektrische Maschine
    62
    Rotor
    63
    Rotorträger
    64
    Stator
    65
    Statorträger
    70
    Aufnahmeraum
    75
    Statorträger
    75a, b
    Abschnitt
    75c
    Radialwandbereich
    80
    Ansteuereinheit
    90a-c
    Lager
    A
    Drehachse

Claims (10)

  1. Elektrisches Antriebsmodul (10) für ein Hybridfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, umfassend - eine Eingangswelle (12) und eine dazu koaxial angeordnete Ausgangswelle (14), - eine Formschlusskupplung (20), welche funktional zwischen der Eingangswelle (12) und der Ausgangswelle (14) angeordnet ist, - eine erste elektrische Maschine (40) mit einem Rotor (42) und mit einem Stator (44) und - eine zweite elektrische Maschine (60) mit einem Rotor (62) und mit einem Stator (64), wobei - die elektrischen Maschinen (40, 60) koaxial zu der Eingangswelle (12) und der Ausgangswelle (14) angeordnet sind, wobei - bei geöffneter Formschlusskupplung (20) der Rotor (42) der ersten elektrischen Maschine (40) mit der Eingangswelle (12) und der Rotor (62) der zweiten elektrischen Maschine (60) mit der Ausgangswelle (14) in Wirkverbindung steht.
  2. Elektrisches Antriebsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusskupplung (20) im geschlossenen Zustand den einzigen Drehmomentübertragungsweg zwischen der Eingangswelle (12) und der Ausgangswelle (14) ausbildet.
  3. Elektrisches Antriebsmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusskupplung (20) eine Formschlusseinheit (22) aufweist, welche durch ein zur elektromagnetischen Betätigung ausgebildetes Betätigungsmittel (24) betätigbar ist.
  4. Elektrisches Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusseinheit (22) ein axial verlagerbares erstes Element (24b, 28) mit einem ersten Formschlussprofil (28b) und ein zweites Element (26) mit einem zweiten Formschlussprofil (26d) aufweist, wobei das erste Element (24b, 28) mit der Eingangswelle (12) oder der Ausgangswelle (14) und das zweite Element (26) mit der jeweils anderen von Eingangswelle (12) und Ausgangswelle (14) in Drehmitnahmeverbindung steht und wobei die Formschlussprofile (28b, 26d) durch das zugeordnete Betätigungsmittel (24) bei einer Betätigung zur gemeinsamen Drehmitnahme gegenseitig in Eingriff bringbar sind (normal-offen) oder welche durch das zugeordnete Betätigungsmittel bei einer Betätigung zur Aufhebung einer gegenseitigen Drehmitnahme gegenseitig außer Eingriff bringbar sind (normal-geschlossen).
  5. Elektrisches Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der elektrischen Maschinen (40, 60) einen zentralen Aufnahmeraum (70) aufweist, in welchem die Formschlusskupplung (20) vollständig oder zumindest teilweise aufgenommen ist.
  6. Elektrisches Antriebsmodul nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (70) axial von einem Radialwandbereich (75c) und von einem sich radial erstreckenden Rotorträger (63) begrenzt wird.
  7. Antriebsmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusskupplung (20) eine Ansteuereinheit (80) zur Ansteuerung der Betätigungsmittel (24) aufweist, wobei die Ansteuereinheit (80) an dem Radialwandbereich (75c), insbesondere innerhalb des Aufnahmeraums (70) angeordnet ist.
  8. Elektrisches Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (12) an dem Radialwandbereich (75c) und die Ausgangswelle (14) zweifach zur Eingangswelle (12) gelagert ist.
  9. Elektrisches Antriebsmodul nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschinen (40, 60) als Innenläufer ausgebildet sind.
  10. Hybridfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor (6) mit einer Abtriebswelle (8) und mit einem elektrischen Antriebsmodul (10) nach einem der Patentansprüche 1-9, wobei der Rotor (42) der ersten elektrischen Maschine (40) permanent mit der Abtriebswelle (8) verbunden ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10025853A1 (de) * 1999-06-02 2001-04-19 Luk Lamellen & Kupplungsbau Antriebsstrang und Verfahren zu dessen Betrieb
US20120198962A1 (en) * 2009-11-03 2012-08-09 Tm4 Inc. Hybrid Vehicle Transmission

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10025853A1 (de) * 1999-06-02 2001-04-19 Luk Lamellen & Kupplungsbau Antriebsstrang und Verfahren zu dessen Betrieb
US20120198962A1 (en) * 2009-11-03 2012-08-09 Tm4 Inc. Hybrid Vehicle Transmission

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