DE102020205092A1 - Transmission and drive system of a motor vehicle - Google Patents

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transmission
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German (de)
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Johannes Kaltenbach
Fabian Kutter
Martin Brehmer
Matthias Horn
Oliver BAYER
Thomas Martin
Michael Wechs
Thomas Kroh
Max Bachmann
Peter Ziemer
Juri Pawlakowitsch
Stefan Beck
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ZF Friedrichshafen AG
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Abstract

Getriebe (2) eines Kraftfahrzeugs. Mit einer ersten Antriebswelle (7) für ein erstes Antriebsaggregat (3). Mit einer zweiten Antriebswelle (8) für ein zweites Antriebsaggregat (4). Mit einer Abtriebswelle (9). Mit einem die erste Antriebswelle (7) und eine über eine Konstantübersetzung mit der ersten Antriebswelle (7) gekoppelte Vorgelegewelle (11) umfassenden ersten Teilgetriebe (5), wobei auf der Vorgelegewelle (11) Zahnräder (16, 17, 18) angeordnet sind, die ausschließlich in koaxial zur ersten Antriebswelle (7) angeordnete Zahnräder (12, 13, 15) kämmen, wobei zumindest einige dieser Zahnräder (14, 15) in auf der Abtriebswelle (9) angeordnete Zahnräder (20, 21) kämmen, wobei sowohl der ersten Antriebswelle (7) als auch der Vorgelegewelle (11) Schaltelemente (A, B, C, D) zugordnet sind, die entweder einen Gang mit einer ersten Anzahl von Zahnradeingriffen oder einen Windungsgang mit einer zweiten Anzahl von Zahnradeingriffen bereitstellen. Mit einem die zweite Antriebswelle (8) umfassenden zweiten Teilgetriebe (6), wobei das zweite Teilgetriebe (6) als Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei ein Hohlrad (22) die zweite Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) bildet, wobei ein Steg (23) an die Abtriebswelle (9) und an ein auf der Vorgelegewelle (11) angeordnetes Zahnrad (18) permanent gekoppelt ist, wobei dem Planetengetriebe Schaltelemente (F, E) zugordnet sind, über die abhängig von deren Schaltstellung ein Sonnenrad (24) gehäusefest anbindbar oder das Planetengetriebe in Blockumlauf bringbar ist.Transmission (2) of a motor vehicle. With a first drive shaft (7) for a first drive unit (3). With a second drive shaft (8) for a second drive unit (4). With an output shaft (9). With a first partial transmission (5) comprising the first drive shaft (7) and a countershaft (11) coupled to the first drive shaft (7) via a constant transmission, gears (16, 17, 18) being arranged on the countershaft (11), which mesh exclusively in gears (12, 13, 15) arranged coaxially to the first drive shaft (7), at least some of these gears (14, 15) meshing with gears (20, 21) arranged on the output shaft (9), both the first drive shaft (7) and the countershaft (11) shift elements (A, B, C, D) are assigned, which provide either a gear with a first number of gear meshes or a winding path with a second number of gear meshes. With a second sub-gear (6) comprising the second drive shaft (8), the second sub-gear (6) being designed as a planetary gear, a ring gear (22) forming the second drive shaft (8) of the second sub-gear (6), a web (23) is permanently coupled to the output shaft (9) and to a gear (18) arranged on the countershaft (11), the planetary gear being assigned switching elements (F, E) via which, depending on their switching position, a sun gear (24) can be fixed to the housing or the planetary gear can be brought into block circulation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a transmission of a motor vehicle. The invention also relates to a drive system of a motor vehicle.

Aus der US 2017/0129323 A1 ist ein Getriebe eines als Hybridfahrzeug ausgebildeten Kraftfahrzeugs bekannt. Das Getriebe verfügt über eine erste Antriebswelle, an die ein erstes Antriebsaggregat koppelbar ist, sowie über eine zweite Antriebswelle, an die ein zweites Antriebsaggregat koppelbar ist. Ferner umfasst das Getriebe eine Abtriebswelle, an die ein Abtrieb koppelbar ist. Die erste Antriebswelle ist Bestandteil eines ersten Teilgetriebes für das erste Antriebsaggregat. Die zweite Antriebswelle ist Bestandteil eines zweiten Teilgetriebes für das zweite Antriebsaggregat. Beide Teilgetriebe sind nach der US 2017/0129323 A1 als Stirnradgetriebe ausgeführt. Die beiden Teilgetriebe sind aneinander koppelbar, und zwar über ein auf einer Vorgelegewelle angeordnetes Schaltelement.From the US 2017/0129323 A1 a transmission of a motor vehicle designed as a hybrid vehicle is known. The transmission has a first drive shaft to which a first drive unit can be coupled, and a second drive shaft to which a second drive unit can be coupled. Furthermore, the transmission comprises an output shaft to which an output can be coupled. The first drive shaft is part of a first partial transmission for the first drive unit. The second drive shaft is part of a second partial transmission for the second drive unit. Both partial transmissions are after US 2017/0129323 A1 designed as a spur gear. The two sub-transmissions can be coupled to one another via a shifting element arranged on a countershaft.

Das Getriebe gemäß US 2017/0129323 A1 benötigt einen relativ großen Bauraum und weist ein relativ hohes Gewicht auf.The transmission according to US 2017/0129323 A1 requires a relatively large installation space and is relatively heavy.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Getriebe eines Kraftfahrzeugs und ein Antriebssystem mit einem solchen Getriebe zu schaffen.Proceeding from this, the invention is based on the object of creating a novel transmission of a motor vehicle and a drive system with such a transmission.

Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a transmission of a motor vehicle according to patent claim 1.

Das Getriebe weist eine erste Antriebswelle für ein erstes Antriebsaggregat auf.The transmission has a first drive shaft for a first drive unit.

Das Getriebe weist ferner eine zweite Antriebswelle für ein zweites Antriebsaggregat auf.The transmission also has a second drive shaft for a second drive unit.

Das Getriebe weist ferner eine Abtriebswelle auf.The transmission also has an output shaft.

Das Getriebe weist ein die erste Antriebswelle und eine über eine Konstantübersetzung mit der ersten Antriebswelle gekoppelte Vorgelegewelle umfassendes erstes Teilgetriebe für das erste Antriebsaggregat auf.The transmission has a first sub-transmission, comprising the first drive shaft and a countershaft coupled to the first drive shaft via a constant transmission, for the first drive unit.

Das Getriebe weist ein die zweite Antriebswelle umfassendes zweites Teilgetriebe für das zweite Antriebsaggregat auf, wobei das zweite Teilgetriebe als Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Steg ausgebildet ist.The transmission has a second sub-gear, which includes the second drive shaft, for the second drive unit, the second sub-gear being designed as a planetary gear with a sun gear, a ring gear and a web.

Auf der Vorgelegewelle ist ein einziges Losrad angeordnet. Dadurch kann in axialer Richtung Bauraum eingespart werden.A single idler gear is arranged on the countershaft. As a result, installation space can be saved in the axial direction.

Vorzugsweise können auf der Vorgelegewelle Zahnräder angeordnet sein, die ausschließlich in koaxial zur ersten Antriebswelle angeordnete Zahnräder kämmen. Bevorzugt können zumindest einige der koaxial zur ersten Antriebswelle angeordneten Zahnräder in auf der Abtriebswelle angeordnete Zahnräder kämmen, wobei sowohl der ersten Antriebswelle als auch der Vorgelegewelle Schaltelemente zugordnet sind, die abhängig von deren Schaltstellung für das erste Antriebsaggregat entweder einen Gang mit einer ersten Anzahl von Zahnradeingriffen oder einen Windungsgang mit einer zweiten, größeren Anzahl von Zahnradeingriffen bereitstellen.Preferably, gears can be arranged on the countershaft, which mesh exclusively with gears arranged coaxially to the first drive shaft. Preferably, at least some of the gears arranged coaxially to the first drive shaft mesh with gears arranged on the output shaft, with both the first drive shaft and the countershaft being assigned switching elements which, depending on their switching position for the first drive unit, either have a gear with a first number of gear meshes or provide a winding path with a second, larger number of gear meshes.

Vorzugsweise kann das Hohlrad die zweite Antriebswelle des zweiten Teilgetriebes bilden, wobei der Steg an die Abtriebswelle und an ein auf der Vorgelegewelle angeordnetes Zahnrad permanent gekoppelt ist, und wobei dem Planetengetriebe Schaltelemente zugordnet sind, über die abhängig von deren Schaltstellung das Sonnenrad gehäusefest anbindbar oder das Planetengetriebe in Blockumlauf bringbar ist.Preferably, the ring gear can form the second drive shaft of the second sub-gear, the web being permanently coupled to the output shaft and to a gear arranged on the countershaft, and the planetary gear being assigned switching elements via which, depending on their switching position, the sun gear can be fixed to the housing or the Planetary gear can be brought into block circulation.

Das erste Teilgetriebe für das erste Antriebsaggregat, welches vorzugsweise als Verbrennungsmotor ausgeführt ist, ist als Stirnradgetriebe mit ineinander kämmenden Zahnrädern ausgebildet. Auf der Vorgelegewelle angeordnete Zahnräder kämmen dabei ausschließlich in solche Zahnräder, die koaxial zur ersten Antriebswelle des ersten Teilgetriebes angeordnet sind. Hierdurch kann die Vorgelegewelle frei im Raum relativ zur ersten Antriebswelle positioniert werden. Abhängig von der Schaltstellung der dem ersten Teilgetriebe, nämlich der Vorgelegewelle und der ersten Antriebswelle, zugeordneten Schaltelemente stellt das erste Teilgetriebe entweder einen konventionellen Gang mit einer ersten Anzahl, insbesondere mit zwei, Zahnradeingriffen oder einen Windungsgang mit einer zweiten Anzahl, nämlich mit vier, Zahnradeingriffen bereit.The first partial transmission for the first drive unit, which is preferably designed as an internal combustion engine, is designed as a spur gear with intermeshing gears. Gear wheels arranged on the countershaft mesh exclusively with those gear wheels which are arranged coaxially to the first drive shaft of the first partial transmission. As a result, the countershaft can be freely positioned in space relative to the first drive shaft. Depending on the shift position of the shifting elements assigned to the first sub-transmission, namely the countershaft and the first drive shaft, the first sub-transmission either sets a conventional gear with a first number, in particular two, gear meshes or a winding gear with a second number, namely four, gear meshes ready.

Das zweite Teilgetriebe für das zweite Antriebsaggregat, welches vorzugsweise als elektrische Maschine ausgeführt ist, ist als Planetengetriebe ausgeführt. Das Hohlrad stellt die zweite Antriebswelle des zweiten Teilgetriebes bereit. Der Steg ist an die für beide Teilgetriebe gemeinsame Abtriebswelle über ein Zahnrad gekoppelt. Der Steg ist ferner über ein weiteres Zahnrad an ein Zahnrad der Vorgelegwelle permanent gekoppelt. Das Sonnenrad kann abhängig von der Schaltstellung von Schaltelementen, die dem zweiten Teilgetriebe und damit dem Planetengetriebe zugeordnet sind, entweder gehäusefest an ein Gehäuse angebunden werden oder zur Bereitstellung eines Blockumlaufs an ein anderes Element des Planetengetriebes.The second partial transmission for the second drive unit, which is preferably designed as an electrical machine, is designed as a planetary gear. The ring gear provides the second drive shaft of the second sub-transmission. The web is coupled to the output shaft common to both sub-transmissions via a gear. The web is also permanently coupled to a gear of the countershaft via a further gear. Depending on the switching position of switching elements that are assigned to the second sub-transmission and thus the planetary gear, the sun gear can either be connected to a housing in a fixed manner or to provide a block circulation to another element of the planetary gear.

Für das erfindungsgemäße Getriebe kann eine besonders kompakte Bauform realisiert werden. Dies liegt unter anderem darin begründet, dass das zweite Teilgetriebe als Planetengetriebe ausgeführt ist und die Vorgelegewelle relativ zur ersten Antriebswelle frei im Raum positioniert werden kann und nicht mit der Abtriebswelle kämmt. Vorgelegewelle und Abtriebswelle können durch die Ausführung des zweiten Teilgetriebes als Planetengetriebe relativ kurz ausgeführt werden. Ein weiterer Bauraumvorteil kann dann realisiert werden, wenn die dem zweiten Teilgetriebe zugeordneten Schaltelemente, in Abhängigkeit derer das Sonnenrad entweder gehäusefest oder an ein anderes Element des Planetengetriebes angeordnet ist, als Doppelschaltelement ausgeführt und am Ende des Getriebes liegen, nämlich an einem bezogen auf die Anbindung des ersten Antriebsaggregats gegenüberliegenden Ende.A particularly compact design can be implemented for the transmission according to the invention. This is due, among other things, to the fact that the second partial transmission is designed as a planetary gear and the countershaft can be freely positioned in space relative to the first drive shaft and does not mesh with the output shaft. Countershaft and output shaft can be made relatively short by designing the second sub-gear as a planetary gear. Another advantage in terms of installation space can be achieved if the shifting elements assigned to the second sub-transmission, depending on which the sun gear is either fixed to the housing or attached to another element of the planetary gear, are designed as double shifting elements and are located at the end of the transmission, namely on one relative to the connection of the first drive unit opposite end.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Steg des Planetengetriebes über ein koaxial zur ersten Antriebswelle angeordnetes Zahnrad permanent an die Abtriebswelle gekoppelt.According to an advantageous development, the web of the planetary gear is permanently coupled to the output shaft via a gear arranged coaxially to the first drive shaft.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist dem Planetengetriebe ein weiteres Schaltelement zugordnet, über das abhängig von der Schaltstellung am Planetengetriebe ein Drehzahlüberlagerungsmodus für das erste und zweite Antriebsaggregat einstellbar ist, in welchem das erste Antriebsaggregat mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes, das zweite Antriebsaggregat mit dem Hohlrad des Planetengetriebes und der Steg des Planetengetriebes mit der Abtriebswelle gekoppelt ist Über dieses weitere dem Planetengetriebe zugeordnete Schaltelement kann ein sogenannter EDA-Betriebsmodus bereitgestellt werden, insbesondere ist ein Anfahren im EDA-Betriebsmodus auch bei leerem elektrischen Energiespeicher möglich.According to an advantageous development, the planetary gear is assigned a further shift element, via which, depending on the shift position on the planetary gear, a speed superimposition mode can be set for the first and second drive unit, in which the first drive unit with the sun gear of the planetary gear, the second drive unit with the ring gear of the planetary gear and the web of the planetary gear is coupled to the output shaft. A so-called EDA operating mode can be provided via this further shifting element assigned to the planetary gear; in particular, starting in the EDA operating mode is also possible when the electrical energy storage device is empty.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein drittes Antriebsaggregat vorhanden, welches als elektrische Maschine ausgebildet ist, wobei das dritte Antriebsaggregat mit der ersten Antriebswelle in Wirkverbindung steht. Dann, wenn ein weiteres, drittes Antriebsaggregat vorhanden ist, welches ebenso wie das zweite Antriebsaggregat vorzugsweise als elektrische Maschine ausgebildet ist, können weitere Vorteile realisiert werden. So kann insbesondere das als elektrische Maschine ausgebildete dritte Antriebsaggregat als Starter-Generator arbeiten und die Funktion des Getriebes bzw. des das Getriebe aufweisenden Antriebssystems verbessern. Dann, wenn zusätzlich eine Trennkupplung zwischen dem als Verbrennungsmotor ausgebildeten ersten Antriebsaggregat und der ersten Antriebswelle vorhanden ist, können rein elektrische Lastschaltungen bei geöffneter Trennkupplung bereitgestellt werden. Hierdurch kann dann der Betrieb eines das Getriebe aufweisenden Antriebssystems weiter verbessert werden.According to an advantageous development, there is a third drive unit, which is designed as an electrical machine, the third drive unit being in operative connection with the first drive shaft. If a further, third drive unit is present, which, like the second drive unit, is preferably designed as an electrical machine, further advantages can be realized. In particular, the third drive unit, which is designed as an electrical machine, can work as a starter generator and improve the function of the transmission or of the drive system having the transmission. If there is also a separating clutch between the first drive unit, which is designed as an internal combustion engine, and the first drive shaft, purely electrical power shifts can be provided when the separating clutch is open. As a result, the operation of a drive system having the transmission can then be further improved.

Das erfindungsgemäße Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs ist in Anspruch 12 definiert.The drive system according to the invention for a motor vehicle is defined in claim 12.

Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem ersten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 2 eine Schaltmatrix des Antriebssystems der 1;
  • 3 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 4 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem dritten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 5 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem vierten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 6 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem fünften Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 7 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem sechsten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 8 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem siebten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 9 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem achten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 10 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem neunten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 11 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem zehnten Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 12 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem elften Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 13 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem zwölften Ausführungsbeispiel eines Getriebes;
  • 14 ein Schema eines Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem dreizehnten Ausführungsbeispiel eines Getriebes.
Preferred developments emerge from the subclaims and the following description. Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing, without being restricted thereto. It shows:
  • 1 a diagram of a drive system of a motor vehicle with a first embodiment of a transmission;
  • 2 a switching matrix of the drive system of 1 ;
  • 3 a diagram of a drive system of a motor vehicle with a second embodiment of a transmission;
  • 4th a diagram of a drive system of a motor vehicle with a third embodiment of a transmission;
  • 5 a diagram of a drive system of a motor vehicle with a fourth embodiment of a transmission;
  • 6th a diagram of a drive system of a motor vehicle with a fifth embodiment of a transmission;
  • 7th a diagram of a drive system of a motor vehicle with a sixth embodiment of a transmission;
  • 8th a diagram of a drive system of a motor vehicle with a seventh embodiment of a transmission;
  • 9 a diagram of a drive system of a motor vehicle with an eighth embodiment of a transmission;
  • 10 a diagram of a drive system of a motor vehicle with a ninth embodiment of a transmission;
  • 11 a diagram of a drive system of a motor vehicle with a tenth embodiment of a transmission;
  • 12th a diagram of a drive system of a motor vehicle with an eleventh embodiment of a transmission;
  • 13th a diagram of a drive system of a motor vehicle with a twelfth embodiment of a transmission;
  • 14th a diagram of a drive system of a motor vehicle with a thirteenth embodiment of a transmission.

1 zeigt ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 eines Kraftfahrzeugs, welches ein erfindungsgemäßes Getriebe 2 umfasst. 1 shows a diagram of a drive system according to the invention 1 of a motor vehicle which has a transmission according to the invention 2 includes.

Das Antriebssystem 1 umfasst zusätzlich zu dem Getriebe 2 ein erstes Antriebsaggregat 3, und ein zweites Antriebsaggregat 4, wobei das erste Antriebsaggregat 3 vorzugsweise als Verbrennungsmotor VM und das zweite Antriebsaggregat 4 vorzugsweise als elektrische Maschine EM1 ausgeführt ist. Bei dem Antriebssystem der 1 handelt es sich demnach um ein Hybrid-Antriebssystem. The drive system 1 includes in addition to the gearbox 2 a first drive unit 3 , and a second drive unit 4th , the first drive unit 3 preferably as an internal combustion engine VM and the second drive unit 4th is preferably designed as an electrical machine EM1. In the drive system of the 1 it is therefore a hybrid drive system.

Das Getriebe 2 umfasst zwei Teilgetriebe 5, 6. Das erste Teilgetriebe 5 dient als Teilgetriebe für das erste, vorzugsweise als Verbrennungsmotor VM ausgebildete Antriebsaggregat 3, wobei das erste Antriebsaggregat 3 an eine erste Antriebswelle 7 des ersten Teilgetriebes 5 des Getriebes 2 koppelbar ist.The gear 2 comprises two sub-transmissions 5 , 6th . The first partial transmission 5 serves as a partial transmission for the first drive unit, preferably designed as an internal combustion engine VM 3 , the first drive unit 3 to a first drive shaft 7th of the first partial transmission 5 of the transmission 2 can be coupled.

Zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der ersten Antriebswelle 7 kann eine Dämpfungseinrichtung TD angeordnet sein. Die Dämpfungseinrichtung TD kann einen Torsionsdämpfer und/oder einen Tilger und/oder eine Rutschkupplung aufweisen. Der Torsionsdämpfer kann als Zweimassenschwungrad ausgebildet sein und der Tilger kann als Drehzahladaptiver Tilger ausgebildet sein.Between the internal combustion engine VM and the first drive shaft 7th a damping device TD can be arranged. The damping device TD can have a torsion damper and / or a damper and / or a slip clutch. The torsion damper can be designed as a dual mass flywheel and the damper can be designed as a speed-adaptive damper.

Das zweite Teilgetriebe 6 dient als Teilgetriebe für das als elektrische Maschine EM1 ausgebildete zweite Antriebsaggregat 4, wobei das vorzugsweise als elektrische Maschine EM1 ausgebildete zweite Antriebsaggregat 4 an eine zweite Eingangswelle 8 des Getriebes 2 koppelbar ist, die vom zweiten Teilgetriebe 6 bereitgestellt ist.The second partial transmission 6th serves as a partial transmission for the second drive unit designed as an electrical machine EM1 4th , wherein the second drive unit, which is preferably designed as an electrical machine EM1 4th to a second input shaft 8th of the transmission 2 can be coupled to the second sub-transmission 6th is provided.

Das Getriebe 2 verfügt weiterhin über eine für beide Teilgetriebe 5, 6 gemeinsame Abtriebswelle 9, an die ein Abtrieb 10 gekoppelt ist. Vom Abtrieb 10 ist in 1 ein Differenzial gezeigt.The gear 2 still has one for both partial transmissions 5 , 6th common output shaft 9 to which an output 10 is coupled. From downforce 10 is in 1 shown a differential.

Das erste Teilgetriebe 5 verfügt zusätzlich zu der ersten Antriebswelle 7, an die im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 das vorzugsweise als Verbrennungsmotor VM ausgebildete erste Antriebsaggregat 3 permanent gekoppelt ist, über eine Vorgelegewelle 11. Die Vorgelegewelle 11 verläuft parallel zur ersten Antriebswelle 7, ist über eine Konstantübersetzung ic mit der ersten Antriebswelle 7 gekoppelt und weist Zahnräder 16 und 17 auf, die ausschließlich mit koaxial zur ersten Antriebswelle 7 angeordneten Zahnrädern 12 und 13 kämmen. Die Vorgelegewelle 11 steht demnach nicht in Zahnradeingriff mit der Abtriebswelle 9 bzw. dem Differential 10, wodurch die Vorgelegewelle 11 relativ zur ersten Antriebswelle 7 vorteilhaft platziert werden kann, und zwar nahezu beliebig frei im Raum angeordnet werden kann, solange keine geometrische Kollision mit anderen Baugruppen besteht.The first partial transmission 5 has in addition to the first drive shaft 7th , to which in the illustrated embodiment of the 1 the first drive unit, which is preferably designed as an internal combustion engine VM 3 is permanently coupled via a countershaft 11 . The countershaft 11 runs parallel to the first drive shaft 7th , is via a constant ratio ic with the first drive shaft 7th coupled and has gears 16 and 17th on, which is exclusively coaxial with the first drive shaft 7th arranged gears 12th and 13th comb. The countershaft 11 is therefore not in gear mesh with the output shaft 9 or the differential 10 , reducing the countershaft 11 relative to the first drive shaft 7th can be placed advantageously, and can be arranged almost anywhere freely in the room, as long as there is no geometric collision with other assemblies.

Bei den koaxial zur ersten Antriebswelle 7 positionierten Zahnrädern handelt es sich um die Zahnräder 12, 13 und 14. Beim Zahnrad 12 handelt es sich um ein Festrad, das drehfest mit der ersten Antriebswelle 7 gekoppelt ist. Bei den Zahnrädern 13 und 14 handelt es sich hingegen um Losräder.With the coaxial to the first drive shaft 7th positioned gears are the gears 12th , 13th and 14th . At the gear 12th it is a fixed gear that rotates with the first drive shaft 7th is coupled. With the gears 13th and 14th on the other hand, it is a question of idler gears.

Der ersten Antriebswelle 7 sind zwei Schaltelemente A und C zugeordnet. Diese beiden Schaltelemente A und C sind vorzugsweise von einem Doppelschaltelement ausgeführt, wobei immer nur eines dieser Schaltelemente geschlossen sein kann.The first drive shaft 7th are two switching elements A. and C. assigned. These two switching elements A. and C. are preferably carried out by a double switching element, only one of these switching elements can be closed.

Dann, wenn das Schaltelement C geschlossen ist, ist das Losrad 13 drehfest an die erste Antriebswelle 7 gekoppelt. Dann hingegen, wenn das Schaltelement A geschlossen ist, ist das Losrad 14 drehfest an die erste Antriebswelle 7 gekoppelt.Then when the switching element C. is closed, is the idler wheel 13th non-rotatably on the first drive shaft 7th coupled. Then, however, when the switching element A. is closed, is the idler wheel 14th non-rotatably on the first drive shaft 7th coupled.

Wie bereits ausgeführt, steht die Vorgelegewelle 11 mit der ersten Antriebswelle 7 über die Konstantübersetzung ic in Eingriff. So ist der Vorgelegewelle 11 das Festrad 16 zugeordnet, welches mit dem Festrad 12 der ersten Antriebswelle 7 kämmt.As already stated, the countershaft is at a standstill 11 with the first drive shaft 7th is engaged via the constant ratio ic. So is the countershaft 11 the fixed gear 16 assigned which with the fixed gear 12th the first drive shaft 7th combs.

Die Vorgelegewelle 11 trägt weiterhin das Losrad 17, wobei das Losrad 17 der Vorgelegewelle 11 mit dem Losrad 13 der ersten Antriebswelle 7 kämmt.The countershaft 11 continues to carry the idler wheel 17th , with the idler wheel 17th the countershaft 11 with the idler wheel 13th the first drive shaft 7th combs.

Der Vorgelegewelle 11 ist das Schaltelement B zugeordnet.The countershaft 11 is the switching element B. assigned.

Dann, wenn das Schaltelement B geschlossen ist, ist das Losrad 17 der Vorgelegewelle 11 drehfest an die Vorgelegewelle 11 angebunden.Then when the switching element B. is closed, is the idler wheel 17th the countershaft 11 non-rotatably on the countershaft 11 tied up.

Die Zahnräder 16 und 17 der Vorgelegewelle 11 kämmen, wie oben ausgeführt, ausschließlich in koaxial zur ersten Antriebswelle 7 positionierte Zahnräder, nämlich in die Zahnräder 12 und 13. Die Zahnräder 16 und 17 der Vorgelegewelle 11 kämmen nicht in Zahnräder der Abtriebswelle. Bei den Zahnrädern der Abtriebswelle 9 handelt es sich um die Zahnräder 19, 20 und 21, die allesamt als Festräder der Abtriebswelle 9 ausgebildet sind. So kämmt das Zahnrad 19 in das Differential des Abtriebs 10. Das Zahnrad 20 kämmt in das Losrad 13 der ersten Antriebswelle 7, das Zahnrad 21 kämmt in das Losrad 14 der ersten Antriebswelle 7.The gears 16 and 17th the countershaft 11 mesh, as stated above, exclusively coaxially to the first drive shaft 7th positioned gears, namely in the gears 12th and 13th . The gears 16 and 17th the countershaft 11 do not mesh with gears on the output shaft. At the gear wheels of the output shaft 9 it is about the gears 19th , 20th and 21 , all of which act as fixed gears on the output shaft 9 are trained. This is how the gear meshes 19th into the differential of the output 10 . The gear 20th combs into the idler wheel 13th the first drive shaft 7th , the gear 21 combs into the idler wheel 14th the first drive shaft 7th .

Das erste Teilgetriebe 5 für das erste, vorzugsweise als Verbrennungsmotor VM ausgebildete Antriebsaggregat 3 ist demnach als Stirnradgetriebe aus ineinander kämmenden Zahnrädern ausgebildet. Abhängig von der Schaltstellung der dem ersten Teilgetriebe 5 zugeordneten Schaltelemente A, B und C können entweder konventionelle Gänge mit einer ersten Anzahl von Zahnradeingriffen, nämlich mit zwei Zahnradeingriffen, oder Windungsgängen mit einer größeren zweiten Anzahl von Zahnradeingriffen, nämlich mit vier Zahnradeingriffen, bereitgestellt werden, wobei es sich bei dem Windungsgang mit den vier Zahnradeingriffen um denjenigen Gang handelt, in welchem entweder das Schaltelement B geschlossen ist.The first partial transmission 5 for the first drive unit, preferably designed as an internal combustion engine VM 3 is therefore designed as a spur gear made of meshing gears. Depending on the shift position of the first partial transmission 5 assigned switching elements A. , B. and C. Either conventional gears with a first number of gear meshes, namely with two gear meshes, or spiral gears with a larger second number of gear meshes, namely with four gear meshes, can be provided, with the spiral thread with the four gear meshes is the gear in which either the switching element B. closed is.

So zeigt die Schaltmatrix der 2, dass der Gang VM2 ein derartiger Windungsgang ist. Die Gänge VM1 und VM3 sind hingegen konventionelle Gänge mit lediglich zwei Zahnradeingriffen.The switching matrix of the 2 that the gear VM2 is such a winding gear. The gears VM1 and VM3, on the other hand, are conventional gears with only two gear meshes.

Bei dem zweiten Teilgetriebe 6 für das vorzugsweise als elektrische Maschine EM1 ausgebildete zweite Antriebsaggregat 4 handelt es sich um ein Planetengetriebe PG, welches ein Hohlrad 22, einen Steg 23 und ein Sonnenrad 24 umfasst.With the second partial transmission 6th for the second drive unit, which is preferably designed as an electrical machine EM1 4th it is a planetary gear PG, which has a ring gear 22nd , a jetty 23 and a sun gear 24 includes.

Das Hohlrad 22 des Planetengetriebes stellt die zweite Antriebswelle 8 des Getriebes 2, nämlich des zweiten Teilgetriebes 6 desselben, bereit. In 1 ist die elektrische Maschine EM1, die das zweite Antriebsaggregat 4 bereitstellt, direkt bzw. unmittelbar an die zweite Antriebswelle 8 gekoppelt und koaxial zum Planetengetriebe PG positioniert, sodass das Planetengetriebe PG im Rotor der elektrischen Maschine EM1 geschachtelt angeordnet ist.The ring gear 22nd of the planetary gear is the second drive shaft 8th of the transmission 2 , namely the second part of the transmission 6th same, ready. In 1 is the electric machine EM1, which is the second drive unit 4th provides, directly or directly to the second drive shaft 8th coupled and positioned coaxially to the planetary gear PG, so that the planetary gear PG is nested in the rotor of the electrical machine EM1.

Die Abtriebsseite des Planetengetriebes 6 wird vom Steg 23 gebildet, der einerseits an die Abtriebswelle 9 und andererseits an ein Zahnrad der Vorgelegewelle 11 permanent gekoppelt ist.The output side of the planetary gear 6th gets off the jetty 23 formed on the one hand to the output shaft 9 and on the other hand to a gear of the countershaft 11 is permanently coupled.

So zeigt 1, dass der Steg 23 des Planetengetriebes bzw. des zweiten Teilgetriebes 6 fest mit dem Losrad 14 und über das Losrad 14 fest bzw. permanent mit der Abtriebswelle 9 gekoppelt ist, nämlich dem Festrad 21 derselben.So shows 1 that the jetty 23 of the planetary gear or the second sub-gear 6th firmly with the idler wheel 14th and about the idler wheel 14th fixed or permanent with the output shaft 9 is coupled, namely the fixed gear 21 the same.

Das Losrad 17 der Vorgelegewelle 11, das abhängig von der Schaltstellung des Schaltelements B drehfest an die Vorgelegewelle 11 koppelbar sind, steht demnach über die Losräder 13, 14, der ersten Antriebswelle 7, die abhängig von der Schaltstellung der Schaltelemente A und C drehfest an die ersten Antriebswelle 7 koppelbar sind, mit der Abtriebswelle 9 in Wirkverbindung. Die Zahnräder 16 und 17 der Vorgelegewelle 11 kämmen aber ausschließlich in die koaxial zur ersten Antriebswelle 7 positionierte Zahnräder und nicht in Zahnräder der Abtriebswelle 9.The idler wheel 17th the countershaft 11 that depends on the switching position of the switching element B. non-rotatably on the countershaft 11 can be coupled, is therefore on the idler gears 13th , 14th , the first drive shaft 7th which depends on the switching position of the switching elements A. and C. non-rotatably on the first drive shaft 7th can be coupled with the output shaft 9 in operative connection. The gears 16 and 17th the countershaft 11 but only mesh with the coaxial to the first drive shaft 7th positioned gears and not in gears of the output shaft 9 .

Dem zweiten Teilgetriebe 6 sind Schaltelemente E und F zugeordnet. Abhängig von der Schaltstellung der Schaltelemente E und F ist das Sonnenrad 24 des Planetengetriebes PG entweder gehäusefest an ein Gehäuse 25 oder an eine andere Baugruppe des Planetengetriebes angebunden. Bei geschlossenem Schaltelement E ist das Sonnenrad 24 an das Gehäuse 25 gehäusefest angebunden. Bei geschlossenem Schaltelement F ist in 1 das Sonnenrad 24 an das Hohlrad 22 des Planetengetriebes angebunden, wobei dann für das Planetengetriebe Blockumlauf besteht.The second partial transmission 6th are switching elements E. and F. assigned. Depending on the switching position of the switching elements E. and F. is the sun gear 24 of the planetary gear PG either fixed to a housing 25th or connected to another assembly of the planetary gear. When the switching element is closed E. is the sun gear 24 to the housing 25th connected to the housing. When the switching element is closed F. is in 1 the sun gear 24 to the ring gear 22nd connected to the planetary gear, in which case there is block circulation for the planetary gear.

Zusammenfassen kann man folgendes sagen:

  • Die Gänge für die elektrische Maschine EM1 werden mit Hilfe eines Planetengetriebes PG erzeugt. Der Antrieb stellt das Hohlrad 22 dar, der Abtrieb der Steg 23. Die Sonne 24 wird für den elektrischen Gang E1 gehäusefest geschaltet (Schaltelement E). Für den elektrischen Gang E2 wird das Planetengetriebe PG verblockt, indem zwei der drei Elemente miteinander verbunden werden (Schaltelement F). Vorteilhaft ist es, wenn E und F als ein Doppelschaltelement ausgeführt wird. Da die Sonne 24 gegen das Gehäuse 25 geschaltet wird, bleiben für die Verblockung mit F zwei sinnvolle Varianten übrig: Sonne 24 mit Hohlrad 22 (1) oder Sonne 24 mit Steg 23 (siehe 3). Es wäre auch die Verbindung Hohlrad 22 mit Steg 23 möglich (dann ist aber das Doppelschaltelement nicht möglich). Dies stellt das Teilgetriebe für die elektrische Maschine EM1 dar.
In summary one can say the following:
  • The gears for the electrical machine EM1 are generated with the aid of a planetary gear set PG. The drive provides the ring gear 22nd represents, the output of the bridge 23 . The sun 24 is switched to the housing for electric gear E1 (switching element E. ). For the electric gear E2, the planetary gear set PG is interlocked by connecting two of the three elements (shift element F. ). It is advantageous if E. and F. is designed as a double switching element. As the sun 24 against the housing 25th is switched, stay with for the blocking F. two sensible variants left: sun 24 with ring gear 22nd ( 1 ) or sun 24 with bridge 23 (please refer 3 ). It would also be the ring gear connection 22nd with bridge 23 possible (but then the double switching element is not possible). This represents the partial transmission for the electrical machine EM1.

Bei der vorliegenden Erfindung wird das Teilgetriebe 5 für den Verbrennungsmotor VM anders ausgeführt:

  • • Von der Antriebswelle 7 können zwei Gänge (V1, V3) direkt auf die Abtriebswelle 9 geschaltet werden (2 Zahneingriffe; Schaltelemente A, C).
  • • Die Vorgelegewelle 11 wird mit einer Stirnradstufe ic angetrieben (sog. „Antriebskonstante“)
  • • Es gibt einen Windungsgang (V2), der mit Schaltelement B geschaltet wird. Der Kraftfluss wird mit Umweg über die Vorgelegewelle 11 zur Abtriebswelle 9 geleitet. Es gibt dabei 4 Zahneingriffe.
In the present invention, the partial transmission 5 for the internal combustion engine VM executed differently:
  • • From the drive shaft 7th can have two gears (V1, V3) directly on the output shaft 9 are switched (2 gear meshes; switching elements A. , C. ).
  • • The countershaft 11 is driven with a spur gear stage ic (so-called "drive constant")
  • • There is a winding path (V2) with a switching element B. is switched. The power flow is via the countershaft 11 to the output shaft 9 directed. There are 4 tooth engagements.

Die Funktionsweise ist dementsprechend:

  • • Es ist eine Vielzahl an Schaltzuständen möglich (rein elektrischer Betrieb, rein verbrennungsmotorischer Betrieb, Hybridbetrieb)
  • • Die beiden elektrischen Gänge E1 und E2 sind untereinander nicht lastschaltbar
  • • Im Hybridbetrieb sind Lastschaltungen durch elektrische Zugkraftstützung mit EM1 möglich
The mode of operation is accordingly:
  • • A large number of switching states are possible (purely electrical operation, purely combustion engine operation, hybrid operation)
  • • The two electrical gears E1 and E2 cannot be shifted under power
  • • In hybrid operation, load switching is possible through electrical traction support with EM1

Die Vorteile gegenüber dem Stand der Technik liegen unter anderem beim Bauraum:

  • • Die Vorgelegewelle 11 ist im Raum frei schwenkbar, da sie nicht mit dem Differential 10 kämmt
  • • Die Vorgelegewelle 11 ist kürzer
  • • Die Stirnradstufe iab und die Stirnradstufe ic können in einer gemeinsamen axialen Ebene liegen (Einsparung axialer Bauraum)
  • • Das Doppelschaltelement E, F kann am Getriebeende auf der Antriebswelle 7 liegen. Dort ist typischerweise am meisten Bauraum in axialer Richtung verfügbar
  • • bei einer zum VM koaxialen EM1 kann das Planetengetriebe PG innerhalb des Rotors der EM1 geschachtelt werden
The advantages compared to the state of the art include the installation space:
  • • The countershaft 11 can be swiveled freely in space as it is not connected to the differential 10 combs
  • • The countershaft 11 is shorter
  • • The spur gear stage iab and the spur gear stage ic can lie in a common axial plane (saving axial installation space)
  • • The double switching element E. , F. can be placed on the drive shaft at the end of the gearbox 7th lie. This is where most of the installation space is typically available in the axial direction
  • • If the EM1 is coaxial with the VM, the planetary gear unit PG can be nested within the rotor of the EM1

Das Getriebe 2 kann für einen rein elektrischen Fahrbetrieb, einen rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb und einen hybridischen Fahrbetrieb genutzt werden. Die Schaltmatrix der 2 fasst mit den Zuständen 1 bis 11 die jeweils möglichen Fahrbetriebe und Gänge des Getriebes in den jeweiligen Gängen zusammen. The gear 2 can be used for purely electric driving, purely internal combustion engine driving and hybrid driving. The switching matrix of the 2 summarizes with the states 1 until 11 the possible driving modes and gears of the transmission in the respective gears together.

Schaltelemente, die in dem jeweiligen Gang bzw. Zustand des Getriebes 2 geschlossen sind, sind in der Schaltmatrix der 2 mit einem X gekennzeichnet.Shift elements that are in the respective gear or state of the transmission 2 are closed are in the switching matrix of the 2 marked with an X.

3 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 1, in welcher das Doppelschaltelement E/F auf der anderen Seite des Rotors der als elektrische Maschine EM1 ausgebildeten zweiten Antriebsaggregats 4 sitzt. 3 FIG. 8 shows a modification of the embodiment of FIG 1 , in which the double switching element E. / F. on the other side of the rotor of the second drive unit designed as an electrical machine EM1 4th sits.

Dadurch kann die elektrische Maschine EM1 ganz am Getriebeende sitzen. Ein Aktuator zur Betätigung von E/F kann das Doppelschaltelement getriebeseitig erreichen. Diese Variante kann insbesondere bei einer besonders großen und leistungsfähigen elektrischen Maschine EM1 sinnvoll sein, wenn sowohl das Doppelschaltelement E/F als auch das Planetengetriebe PG innerhalb des Rotors radial schachtelbar sind, wodurch axialer Bauraum eingespart wird.As a result, the electric machine EM1 can sit right at the end of the gearbox. An actuator to operate E. / F. can reach the double shift element on the transmission side. This variant can be useful in particular in the case of a particularly large and powerful electric machine EM1, if both the double switching element E. / F. as well as the planetary gear PG can be nested radially within the rotor, which saves axial installation space.

Die Antriebswelle 7 muss nicht bis zum Ende des Getriebes gehen, sie kann auch bei Schaltelement A enden. Es kann jedoch konstruktiv aus Lagerungsgründen sinnvoll sein, die Antriebswelle 7 wie im Schema angedeutet zu verlängern.The drive shaft 7th does not have to go to the end of the gearbox, it can also be used with the shift element A. end up. However, for storage reasons it can be useful to construct the drive shaft 7th to be extended as indicated in the scheme.

Ein weiterer Unterschied zu 1 ergibt sich in der Verblockung mit dem Schaltelement F durch Verbindung von Sonne 24 mit Steg 23. Diese Verblockungsvariante ist jedoch unabhängig davon, auf welcher Seite des Rotors das Schaltelement E/F liegt.Another difference too 1 results in the interlocking with the switching element F. by connecting the sun 24 with bridge 23 . However, this locking variant is independent of the side of the rotor on which the switching element is located E. / F. lies.

Die Schaltmatrix ist dieselbe wie zu 1 dargestellt, also die in 2 gezeigte Schaltmatrix.The switching matrix is the same as to 1 shown, i.e. the ones in 2 Switching matrix shown.

4 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 1, in welcher eine sogenannte Kupplungsvariante zu E/F gezeigt wird. 4th FIG. 11 shows a further modification of the embodiment of FIG 1 , in which a so-called clutch variant too E. / F. will be shown.

Die Sonne 24 des Planetengetriebes PG ist dabei permanent gehäusefest, dafür wird das Losrad 14 zwischen dem Hohlrad 22 und dem Steg 23 umschaltbar gestaltet.

  • • Wenn Schaltelement E geschlossen ist, ist der elektrische Gang E1 aktiv (Verbindung mit Steg 23)
  • • Wenn Schaltelement F geschlossen ist, ist der elektrische Gang E2 aktiv (Verbindung mit Hohlrad 22)
The sun 24 of the planetary gear PG is permanently fixed to the housing, the idler gear is used for this 14th between the ring gear 22nd and the jetty 23 designed to be switchable.
  • • If switching element E. is closed, the electric gear E1 is active (connection with bridge 23 )
  • • If switching element F. is closed, the electric gear E2 is active (connection with ring gear 22nd )

Dadurch dreht im verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb (Zustände 9,10,11 in der Schaltmatrix in 2, E und F sind offen) das Planetengetriebe PG nicht mit (EM1 dreht auch nicht mit), wodurch die Verluste verringert werden.As a result, it rotates in internal combustion engine driving mode (states 9 , 10 , 11 in the switching matrix in 2 , E. and F. are open) the planetary gear PG does not move (EM1 does not rotate either), which reduces the losses.

Die Schaltmatrix ist dieselbe wie zu 1 dargestellt, also die in 2 gezeigte Schaltmatrix.The switching matrix is the same as to 1 shown, i.e. the ones in 2 Switching matrix shown.

5 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 4, bei der eine Trennkupplung K0 hinzugefügt wurde. K0 kann als Klauenkupplung sein oder alternativ als Reibkupplung. 5 FIG. 8 shows a modification of the embodiment of FIG 4th , with a disconnect clutch K0 was added. K0 can be as a claw clutch or alternatively as a friction clutch.

Dies ergibt folgende Vorteile:

  • • Bei offener K0 ist ein rein elektrischer Fahrbetrieb mit EM2 möglich (Nutzung der Gänge V1, V2, V3).
  • • Ein rein elektrischer Fahrbetrieb mit EM1 und EM2 zusammen ist möglich, wobei die jeweiligen Gänge beliebig kombiniert werden können.
  • • Im rein elektrischen Fahrbetrieb (K0 offen) kann EM2 die Zugkraft stützen, während EM1 den Gang wechselt
  • • Im rein elektrischen Fahrbetrieb (K0 offen) kann EM1 die Zugkraft stützen, während EM2 den Gang wechselt
This has the following advantages:
  • • When open K0 a purely electric drive with EM2 is possible (use of gears V1, V2, V3).
  • • A purely electric driving operation with EM1 and EM2 together is possible, whereby the respective gears can be combined as desired.
  • • In purely electric driving mode ( K0 open) EM2 can support the traction while EM1 changes gear
  • • In purely electric driving mode ( K0 open) EM1 can support the traction while EM2 changes gear

Ist K0 als Reibkupplung ausgebildet kann:

  • • diese auch unter Last öffnen, z.B. bei einer Vollbremsung oder einer Fehlfunktion beim VM.
  • • diese auch unter Differenzdrehzahl geschlossen werden, sodass ein sogenannter „Schwungstart“ des VM mit EM2 möglich ist (Ausnutzung der Trägheitsmasse von EM2 zum VM-Start).
is K0 designed as a friction clutch:
  • • Open these even under load, eg in the event of emergency braking or a malfunction in the VM.
  • • These are also closed at a differential speed so that a so-called “swing start” of the VM with EM2 is possible (utilization of the inertial mass of EM2 to start the VM).

Die Einführung der Trennkupplung K0 kann dabei auch bei allen anderen Ausführungsformen vorgenommen werden, nicht nur bei der nach 4 The introduction of the disconnect clutch K0 can also be carried out in all other embodiments, not just in the one after 4th

6 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 1, in welcher ein zusätzliches Schaltelement D für einen sogenannten „EDA“ Modus am Ende des Getriebes eingefügt ist. 6th FIG. 11 shows a further modification of the embodiment of FIG 1 , in which an additional switching element D. for a so-called "EDA" mode is inserted at the end of the gearbox.

Wenn nur das Schaltelement D geschlossen ist und alle anderen Schaltelemente offen sind, besteht ein Drehzahlüberlagerungsmodus zwischen VM und EM1 am Planetengetriebe PG. Der Verbrennungsmotor VM ist mit der Sonne 24 des Planetengetriebes PG verbunden, die elektrische Maschine EM1 mit dem Hohlrad 22 und der Abtrieb mit dem Steg 23.If only the switching element D. is closed and all other switching elements are open, there is a speed superimposition mode between VM and EM1 on the planetary gear set PG. The internal combustion engine VM is with the sun 24 of the planetary gear set PG, the electrical machine EM1 with the ring gear 22nd and the output with the bridge 23 .

Anfahren ist im EDA-Modus auch bei leerem Energiespeicher möglich, da EM1 bei stillstehendem Fahrzeug generatorisch arbeitet (rückwärtsdrehend).Starting in EDA mode is also possible when the energy storage device is empty, as EM1 works as a generator when the vehicle is at a standstill (rotating backwards).

Aus dem EDA-Modus ist ein Übergang in die VM-Gänge V1, V2, V3 möglich, indem eines der Schaltelemente A, B, C geschlossen wird.A transition from the EDA mode to the VM gears V1, V2, V3 is possible by using one of the switching elements A. , B. , C. is closed.

Wenn eine zweite elektrische Maschine EM2 vorhanden ist, entspricht der EDA-Modus einem leistungsverzweigten eCVT-Modus, welcher batterieneutral gefahren werden kann, auch Anfahren aus dem Stillstand ist so möglich.If a second electrical machine EM2 is available, the EDA mode corresponds to a power-split eCVT mode, which can be run in a battery-neutral manner; starting from a standstill is also possible in this way.

Wenn die Schaltelemente D und F geschlossen werden, wirkt für EM1 der Gang E2 und gleichzeitig für VM der Gang V1, da der Planetensatz verblockt ist.When the switching elements D. and F. are closed, gear E2 acts for EM1 and gear V1 for VM at the same time, since the planetary gear set is locked.

7 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 6, bei der eine Trennkupplung K0 hinzugefügt wurde. Vorteile davon sind, wie bereits zu 5 beschrieben:

  • • Bei offener K0 ist ein rein elektrischer Fahrbetrieb mit EM2 möglich (Nutzung der Gänge V1, V2, V3)
  • • Im rein elektrischen Fahrbetrieb (K0 offen) kann EM2 die Zugkraft stützen, während EM1 den Gang wechselt
7th FIG. 8 shows a modification of the embodiment of FIG 6th , with a disconnect clutch K0 was added. Advantages of this are how already too 5 described:
  • • When open K0 a purely electric driving operation with EM2 is possible (use of gears V1, V2, V3)
  • • In purely electric driving mode ( K0 open) EM2 can support the traction while EM1 changes gear

Wenn nur das Schaltelement D geschlossen ist und alle anderen Schaltelemente offen sind, besteht ein Drehzahlüberlagerungsmodus zwischen EM2 und EM1 am Planetengetriebe PG. EM2 ist mit der Sonne 24 des Planetengetriebes PG verbunden, EM1 mit dem Hohlrad 22 und der Abtrieb mit dem Steg 23.If only the switching element D. is closed and all other switching elements are open, there is a speed superimposition mode between EM2 and EM1 on the planetary gear PG. EM2 is with the sun 24 of the planetary gear PG connected, EM1 with the ring gear 22nd and the output with the bridge 23 .

Es ergeben sich folgende Vorteile:

  • • Rein elektrisches Anfahren vorwärts und rückwärts möglich, wobei beide elektrischen Maschinen EM1 und EM2 drehen; es gibt kein Problem mit sog. „Stillstandsderating“ durch Überlast eines Wechselrichters, wenn der Rotor eine zu geringe Drehzahl aufweist
  • • Rein elektrische Lastschaltung E1-E2 für EM1 möglich, wobei EM2 das Sonnenmoment während der Schaltung abstützt. Vorteil ist, dass EM2 an der Sonne deutlich weniger Stützmoment und Leistung benötigt als EM1 am Hohlrad. Dadurch kann eine vergleichsweise kleine und kostengünstige zweite E-Maschine EM2 verwendet werden.
The following advantages result:
  • • Purely electrical starting forwards and backwards possible, with both electrical machines EM1 and EM2 rotating; there is no problem with so-called “standstill derating” due to an inverter overload if the rotor is rotating too low
  • • Purely electrical load switching E1-E2 possible for EM1, whereby EM2 supports the solar moment during the switching. The advantage is that EM2 in the sun requires significantly less support torque and power than EM1 on the ring gear. As a result, a comparatively small and inexpensive second electric machine EM2 can be used.

Mit dieser Ausführungsform ist folgendes Verfahren durchführbar: Übergang reines E-Fahren in den eCVT FahrbereichThe following procedure can be carried out with this embodiment: Transition from pure electric driving to the eCVT driving area

Ausgangssituation: E-Fahren mit EM1 und EM2 zusammen

  • • Schaltelement E ist geschlossen (elektrischer Gang E1 für EM1)
  • • Schaltelement A ist geschlossen (elektrischer Gang V1 für EM2)
  • • VM ist aus, K0 ist offen
Initial situation: E-driving with EM1 and EM2 together
  • • Switching element E. is closed (electrical gear E1 for EM1)
  • • Switching element A. is closed (electrical gear V1 for EM2)
  • • VM is off, K0 is open

Ziel: Fahrbereich eCVT, bei dem die Trennkupplung K0 und das Schaltelement D geschlossen sindEs ergeben sich folgende Verfahrensschritte zum Übergang:

  1. 1. Lastabbau EM2
  2. 2. A öffnen
  3. 3. K0 synchronisieren (→ EM2 auf Drehzahl 0 bringen)
  4. 4. K0 schließen
  5. 5. VM mit EM2 starten
  6. 6. K0 öffnen → VM im Leerlauf
  7. 7. D synchronisieren (→ EM2 auf Drehzahl 0 bringen)
  8. 8. D schließen
  9. 9. Momentaufbau EM2, sodass Schaltelement E entlastet wird
  10. 10. E öffnen
  11. 11. K0 synchronisieren durch Drehzahlanpassung EM1 und EM2
  12. 12. K0 schließen
Objective: eCVT driving area in which the disconnect clutch K0 and the switching element D. There are the following procedural steps for the transition:
  1. 1. Load reduction EM2
  2. 2. A. to open
  3. 3. K0 synchronize (→ bring EM2 to speed 0)
  4. 4th K0 conclude
  5. 5. Start the VM with EM2
  6. 6th K0 open → VM idle
  7. 7th D. synchronize (→ bring EM2 to speed 0)
  8. 8th. D. conclude
  9. 9. Momentary build-up EM2, so that switching element E. is relieved
  10. 10. E. to open
  11. 11. K0 synchronize by speed adjustment EM1 and EM2
  12. 12th K0 conclude

8 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 7, mit den Unterschieden:

  • • Die Schaltelemente A und D sind als Doppelschaltelement mit Innenbetätigung zusammengefasst
  • • Die Schaltelemente B und C können mit einem gemeinsamem Aktuator mit 2 separaten Schaltgabeln betätigt werden
8th FIG. 8 shows a modification of the embodiment of FIG 7th , with the differences:
  • • The switching elements A. and D. are combined as a double switching element with internal actuation
  • • The switching elements B. and C. can be operated with a common actuator with 2 separate shift forks

Dadurch ist ein Aktuator weniger nötig als bei der Ausführungsform in 7. Allerdings ist hier der Übergang vom „EDA“ Modus in den V1-Gang ist nicht durch Schließen des Schaltelements A möglich, da es als Doppelschaltelement mit D zusammengefasst ist. Es ist jedoch möglich, durch Schließen des Schaltelements F die gleiche Übersetzung des V1-Gangs für VM bereitzustellen (entspricht dem Einlegen des E-Gangs E2).As a result, an actuator is less necessary than in the embodiment in FIG 7th . However, here the transition from "EDA" mode to V1 gear is not due to the closing of the shift element A. possible because it is a double switching element with D. is summarized. However, it is possible by closing the switching element F. to provide the same gear ratio of the V1 gear for VM (corresponds to engaging the E gear E2).

Bei Bedarf kann EM1 anschließend die Zugkraft stützen, sodass das Schaltelement D geöffnet werden kann und beispielsweise ein Übergang in den „echten“ VM-Gang V1 durch Schließen des Schaltelements A möglich ist. Es ist auch ein Übergang in andere VM-Gänge V2, V3 möglich.If necessary, EM1 can then support the tensile force so that the switching element D. can be opened and, for example, a transition to the "real" VM gear V1 by closing the switching element A. is possible. A transition to other VM aisles V2, V3 is also possible.

9 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 7, bei der

  • • Der Planetensatz anders angebunden ist (Vertauschung der Anbindung Sonne 24 mit Hohlrad 22)
  • • EM1 ist an der Sonne 24 angebunden
  • • Das Hohlrad 22 ist mit den Schaltelementen D, E, F verbunden
9 FIG. 8 shows a modification of the embodiment of FIG 7th , in the
  • • The planetary set is connected differently (interchanging the connection with the sun 24 with ring gear 22nd )
  • • EM1 is in the sun 24 tied up
  • • The ring gear 22nd is with the switching elements D. , E. , F. tied together

Dadurch ergibt sich eine höhere Übersetzung für EM1 im E-Gang E1 und im EDA-ModusThis results in a higher gear ratio for EM1 in E-gear E1 and in EDA mode

10 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 9, bei der:

  • • Die Schaltelemente A und D als Doppelschaltelement mit Innenbetätigung zusammengefasst sind
  • • Die Schaltelemente B und C mit einem gemeinsamem Aktuator mit 2 separaten Schaltgabeln betätigt werden können
10 FIG. 8 shows a modification of the embodiment of FIG 9 , in the:
  • • The switching elements A. and D. are combined as a double switching element with internal actuation
  • • The switching elements B. and C. can be operated with a common actuator with 2 separate shift forks

Dadurch ist ein Aktuator weniger nötig als bei Variante in 9. Allerdings ist der Übergang vom „EDA“ Modus in den V1-Gang nicht durch Schließen des Schaltelements A möglich, da es als Doppelschaltelement mit D zusammengefasst ist. Es ist jedoch möglich, durch Schließen des Schaltelements F die gleiche Übersetzung des V1-Gangs für den Verbrennungsmotor VM bereitzustellen (entspricht dem Einlegen des E-Gangs E2).This means that one actuator is less necessary than with the variant in 9 . However, the transition from "EDA" mode to V1 gear is not made by closing the shift element A. possible because it is a double switching element with D. is summarized. However, it is possible by closing the switching element F. provide the same translation of the V1 gear for the internal combustion engine VM (corresponds to engaging the E gear E2).

Bei Bedarf kann EM1 anschließend die Zugkraft stützen, sodass das Schaltelement D geöffnet werden kann und beispielsweise ein Übergang in den „echten“ VM-Gang V1 durch Schließen des Schaltelements A möglich ist. Es ist auch ein Übergang in andere VM-Gänge V2, V3 möglich.If necessary, EM1 can then support the tensile force so that the switching element D. can be opened and, for example, a transition to the "real" VM gear V1 by closing the switching element A. is possible. A transition to other VM aisles V2, V3 is also possible.

11 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 7, bei der ein Stufenplanet als Planetengetriebe PG zum Einsatz kommt. Dadurch ist eine betragsmäßig kleinere Standübersetzung möglich (z.B. i0 = -1), sodass die elektrische Maschine EM1 im elektrischen Gang E1 und im EDA-Modus höher übersetzt ist. 11 FIG. 11 shows a further modification of the embodiment of FIG 7th , in which a stepped planet is used as the planetary gear PG. As a result, a stationary gear ratio that is smaller in terms of amount is possible (for example i0 = -1), so that the electric machine EM1 is geared higher in electric gear E1 and in EDA mode.

12 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 7, bei der ein zusätzliches Schaltelement G eingeführt ist, welches prinzipiell im Betrieb immer geschlossen sein kann. Durch Öffnen des Schaltelements G können die Stirnradstufe i1, das Planetengetriebe PG und die elektrische Maschine EM1 abgekoppelt werden, wenn der Verbrennungsmotor VM einen der Gänge V2 oder V3 nutzt. Dann hat manweniger Verluste beim verbrennungsmotorischen Fahren. 12th FIG. 11 shows a further modification of the embodiment of FIG 7th , with an additional switching element G is introduced, which in principle can always be closed during operation. By opening the switching element G the spur gear stage i1, the planetary gear set PG and the electrical machine EM1 can be decoupled when the internal combustion engine VM uses one of the gears V2 or V3. Then you have fewer losses when driving with internal combustion engines.

13 zeigt eine weitere Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 7, bei der

  • • das Schaltelement A entfällt
  • • Der Gang V1 nicht direkt über Schaltelement A verfügbar ist
  • • Wenn die Schaltelemente D und F geschlossen werden, wirkt für EM1 der Gang E2 und gleichzeitig für VM der Gang V1, da der Planetensatz verblockt ist.
  • • Die Schaltelemente B und C können mit einem gemeinsamem Aktuator mit 2 separaten Schaltgabeln betätigt werden
13th FIG. 11 shows a further modification of the embodiment of FIG 7th , in the
  • • the switching element A. not applicable
  • • Gear V1 not directly via the shift element A. is available
  • • If the switching elements D. and F. are closed, gear E2 acts for EM1 and gear V1 for VM at the same time, since the planetary gear set is locked.
  • • The switching elements B. and C. can be operated with a common actuator with 2 separate shift forks

Dann ist ein Aktuator weniger notwendig. Der VM-Gang V1 kann aber nur mit dem E-Gang E2 kombiniert werden.Then one less actuator is necessary. The VM gear V1 can only be combined with the E gear E2.

14 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 4, bei der eine weitere sogenannte Kupplungsvariante zu E/F gezeigt wird. Die Sonne des Planetensatzes ist permanent gehäusefest und der Steg permanent mit i1 verbunden, dafür wird der Rotor der elektrischen Maschine EM1 zwischen dem Hohlrad 22 und dem Steg 23 umschaltbar gestaltet.

  • • Wenn Schaltelement F geschlossen ist, ist E-Gang E2 aktiv (Verbindung mit Steg)
  • • Wenn Schaltelement E geschlossen ist, ist E-Gang E1 aktiv (Verbindung mit Hohlrad)
14th FIG. 8 shows a modification of the embodiment of FIG 4th , in which another so-called coupling variant is added E. / F. will be shown. The sun of the planetary set is permanently fixed to the housing and the web is permanently connected to i1, for this the rotor of the electrical machine EM1 is located between the ring gear 22nd and the jetty 23 designed to be switchable.
  • • If switching element F. is closed, E-gear E2 is active (connection with bridge)
  • • If switching element E. is closed, E-gear E1 is active (connection with ring gear)

Die Vor- und Nachteile sind konstruktiver Art.The advantages and disadvantages are of a constructive nature.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
AntriebssystemDrive system
22
Getriebetransmission
33
erstes Antriebsaggregat / Verbrennungsmotorfirst drive unit / combustion engine
44th
zweites Antriebsaggregat / elektrische Maschinesecond drive unit / electrical machine
55
erstes Teilgetriebefirst partial transmission
66th
zweites Teilgetriebesecond partial transmission
77th
erste Antriebswellefirst drive shaft
88th
zweite Antriebswellesecond drive shaft
99
AbtriebswelleOutput shaft
1010
AbtriebDownforce
1111
VorgelegwelleCountershaft
1212th
FestradFixed gear
1313th
LosradIdler wheel
1414th
LosradIdler wheel
1616
FestradFixed gear
1717th
LosradIdler wheel
1919th
FestradFixed gear
2020th
FestradFixed gear
2121
FestradFixed gear
2222nd
HohlradRing gear
2323
Stegweb
2424
SonnenradSun gear
2525th
Gehäusecasing
2626th
StirnradstufeSpur gear stage
2727
StirnradstufeSpur gear stage
2828
drittes Antriebsaggregat / elektrische Maschinethird drive unit / electrical machine
2929
StirnradstufeSpur gear stage
AA.
SchaltelementSwitching element
BB.
SchaltelementSwitching element
CC.
SchaltelementSwitching element
DD.
SchaltelementSwitching element
EE.
SchaltelementSwitching element
FF.
SchaltelementSwitching element
GG
SchaltelementSwitching element
K0K0
TrennkupplungDisconnect clutch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 2017/0129323 A1 [0002, 0003]US 2017/0129323 A1 [0002, 0003]

Claims (10)

Getriebe (2) eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Antriebswelle (7) für ein erstes Antriebsaggregat (3), mit einer zweiten Antriebswelle (8) für ein zweites Antriebsaggregat (4), mit einer Abtriebswelle (9), mit einem ersten Teilgetriebe (5) für das erste Antriebsaggregat (3), wobei das erste Teilgetriebe (5) die erste Antriebswelle (7) und eine über eine Konstantübersetzung mit der ersten Antriebswelle (7) gekoppelte Vorgelegewelle (11) umfasst, wobei auf der Vorgelegewelle (11) Zahnräder (16, 17, 18) angeordnet sind, die ausschließlich in koaxial zur ersten Antriebswelle (7) angeordnete Zahnräder (12, 13, 15) kämmen, mit einem die zweite Antriebswelle (8) umfassenden zweiten Teilgetriebe (6) für das zweite Antriebsaggregat (4), wobei das zweite Teilgetriebe (6) ein Planetengetriebe (PS) mit einem Sonnenrad (24), einem Hohlrad (22) und einem Steg (23) aufweist, wobei auf der Vorgelegewelle ein einziges Losrad angeordnet ist.Gearbox (2) of a motor vehicle, with a first drive shaft (7) for a first drive unit (3), with a second drive shaft (8) for a second drive unit (4), with an output shaft (9), with a first partial transmission (5) for the first drive unit (3), the first partial transmission (5) comprising the first drive shaft (7) and a countershaft (11) coupled to the first drive shaft (7) via a constant transmission, wherein gearwheels (16, 17, 18) are arranged on the countershaft (11) which mesh exclusively with gearwheels (12, 13, 15) arranged coaxially to the first drive shaft (7), with a second partial transmission (6) for the second drive unit (4) comprising the second drive shaft (8), wherein the second sub-gear (6) has a planetary gear (PS) with a sun gear (24), a ring gear (22) and a web (23), a single idler gear being arranged on the countershaft. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (22) die zweite Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) bildet, wobei der Steg (23) an die Abtriebswelle (9) und an ein auf der Vorgelegewelle (11) angeordnetes Zahnrad (18) permanent gekoppelt ist, wobei dem Planetengetriebe Schaltelemente (F, E) zugordnet sind, über die abhängig von deren Schaltstellung das Sonnenrad (24) gehäusefest anbindbar oder das Planetengetriebe in Blockumlauf bringbar ist.Gearbox after Claim 1 , characterized in that the ring gear (22) forms the second drive shaft (8) of the second partial transmission (6), the web (23) on the output shaft (9) and on a gear (18) arranged on the countershaft (11) is permanently coupled, the planetary gear shifting elements (F, E) being assigned via which, depending on their shift position, the sun gear (24) can be fixedly connected to the housing or the planetary gear can be brought into block circulation. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (23) des Planetengetriebes über ein koaxial zur ersten Antriebswelle (7) angeordnetes Zahnrad (14) permanent an die Abtriebswelle (9) gekoppelt ist.Gearbox after Claim 2 , characterized in that the web (23) of the planetary gear is permanently coupled to the output shaft (9) via a gear (14) arranged coaxially to the first drive shaft (7). Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bereitstellung der Konstantübersetzung zwischen erster Antriebswelle (7) und Vorgelegewelle (11) ein auf der ersten Antriebswelle angeordnetes Festrad (12) in ein auf der Vorgelegewelle angeordnetes Festrad (16) kämmt.Gearbox after Claim 3 , characterized in that to provide the constant transmission between the first drive shaft (7) and countershaft (11) a fixed gear (12) arranged on the first drive shaft meshes with a fixed gear (16) arranged on the countershaft. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsaggregat (4) direkt an die zweite Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) koppelbar ist, sodass das zweite Antriebsaggregat (4) unmittelbar mit der zweiten Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) in Wirkverbindung steht.Gearbox according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the second drive unit (4) can be coupled directly to the second drive shaft (8) of the second sub-transmission (6) so that the second drive unit (4) is directly connected to the second drive shaft (8) of the second sub-transmission (6) Operational connection is. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsaggregat (4) indirekt an die zweite Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) koppelbar ist, sodass das zweite Antriebsaggregat (4) mittelbar mit der zweiten Antriebswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) in Wirkverbindung steht.Gearbox according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the second drive unit (4) can be coupled indirectly to the second drive shaft (8) of the second sub-transmission (6), so that the second drive unit (4) is indirectly connected to the second drive shaft (8) of the second sub-transmission (6) Operational connection is. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Planetengetriebe ein weiteres Schaltelement (G) zugordnet ist, über das abhängig von der Schaltstellung am Planetengetriebe ein Drehzahlüberlagerungsmodus für das erste und zweite Antriebsaggregat (3, 4) einstellbar ist, in welchem das erste Antriebsaggregat (3) mit dem Sonnenrad (24) des Planetengetriebes, das zweite Antriebsaggregat (4) mit dem Hohlrad (22) des Planetengetriebes und der Steg (23) des Planetengetriebes mit der Abtriebswelle (9) gekoppelt ist.Gearbox according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the planetary gear is assigned a further shift element (G), via which, depending on the shift position on the planetary gear, a speed superimposition mode for the first and second drive unit (3, 4) can be set, in which the first drive unit (3) with the Sun gear (24) of the planetary gear, the second drive unit (4) is coupled to the ring gear (22) of the planetary gear and the web (23) of the planetary gear is coupled to the output shaft (9). Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein drittes Antriebsaggregat (28), welches als elektrische Maschine ausgebildet ist, wobei das dritte Antriebsaggregat (28) mit der ersten Antriebswelle (7) in Wirkverbindung steht.Gearbox according to one of the Claims 1 until 7th , characterized by a third drive unit (28) which is designed as an electrical machine, the third drive unit (28) being in operative connection with the first drive shaft (7). Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine der ersten Antriebswelle (7) zugeordnete Trennkupplung (K0) zur abkoppelbaren Anbindung des ersten Antriebsaggregats (3) an die erste Antriebswelle (7).Gearbox according to one of the Claims 1 until 8th , characterized by a separating clutch (K0) assigned to the first drive shaft (7) for the uncoupling connection of the first drive unit (3) to the first drive shaft (7). Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem Getriebe (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem an die erste Antriebswelle (7) gekoppelten ersten Antriebsaggregat (3), mit einem an die zweite Antriebswelle (8) gekoppelten zweiten Antriebsaggregat (4), mit einem an die Abtriebswelle (9) gekoppelten Abtrieb (10).Drive system of a motor vehicle, with a transmission (2) according to one of the Claims 1 until 9 , with a first drive unit (3) coupled to the first drive shaft (7), with a second drive unit (4) coupled to the second drive shaft (8), with an output (10) coupled to the output shaft (9).
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