DE102021114919A1 - Drive unit and drive arrangement - Google Patents

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Laurent Bayoux
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B60K2006/266—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators with two coaxial motors or generators
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    • F16H1/06—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes
    • F16H1/10—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving only two intermeshing members with parallel axes one of the members being internally toothed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, sowie eine Antriebsanordnung.Die Antriebseinheit (1) umfasst eine erste elektrische Rotationsmaschine (10) sowie eine zweite elektrische Rotationsmaschine (20) und eine erste Welle (40) sowie eine zweite Welle (41), wobei ein Rotor (11) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (10) drehfest mit der ersten Welle (40) gekoppelt ist und wobei die Antriebseinheit (1) weiterhin eine erste Trennkupplung (50) aufweist, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass die Antriebseinheit (1) weiterhin eine zweite Kupplung (120) aufweist, mit der der Rotor (21) der zweiten elektrischen Rotationsmaschine (20) zur Drehmomentübertragung mit der zweiten Welle (41) verbindbar oder verbunden ist. Mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit sowie der Antriebsanordnung lässt sich ein optimaler Betrieb kostengünstig und besonders bauraumsparend gewährleisten.The invention relates to a drive unit for a drive train of an electrically drivable motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, and a drive arrangement. The drive unit (1) comprises a first electric rotary machine (10) and a second electric rotary machine (20) and a first shaft (40) as well a second shaft (41), wherein a rotor (11) of the first electric rotary machine (10) is coupled to the first shaft (40) in a torque-proof manner and wherein the drive unit (1) also has a first separating clutch (50), with provision being made according to the invention that the drive unit (1) further comprises a second clutch (120) with which the rotor (21) of the second electric rotary machine (20) for torque transmission with the second shaft (41) can be connected or is connected. With the drive unit according to the invention and the drive arrangement, optimal operation can be ensured in a cost-effective and particularly space-saving manner.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, sowie eine Antriebsanordnung.The invention relates to a drive unit for a drive train of an electrically driven motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle, and a drive arrangement.

Aus dem Stand der Technik sind diverse Antriebseinheiten bekannt, die in Antriebsanordnungen oder Antriebseriellssträngen integriert sind.Various drive units are known from the prior art, which are integrated in drive arrangements or drive series trains.

Die DE 11 2015 006 071 T5 offenbart ein Hybridfahrzeugantriebssystem mit einem Generator, der unter Verwendung der Leistung eines Verbrennungsmotors elektrische Energie generieren kann; einem Elektromotor, der durch elektrische Energie angetrieben wird, um Räder anzutreiben; einem Gehäuse, das den Generator und den Elektromotor aufnimmt, und mit einer Leistungssteuereinheit zum Steuern des Generators und des Elektromotors. Der Generator und der Elektromotor sind dabei nebeneinander auf einer gleichen Achse in dem Gehäuse angeordnet.the DE 11 2015 006 071 T5 discloses a hybrid vehicle propulsion system having a generator capable of generating electric power using power from an internal combustion engine; an electric motor driven by electric power to drive wheels; a case accommodating the generator and the electric motor, and a power control unit for controlling the generator and the electric motor. The generator and the electric motor are arranged side by side on the same axis in the housing.

In der WO 2019 101 264 A1 ist ein Antriebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug offenbart. Der Antriebsstrang umfasst eine Getriebeeingangswelle, die über einen ersten Teilantriebsstrang mit einer ersten elektrischen Maschine und einer Verbrennungskraftmaschine zur Drehmomentübertragung in Wirkbeziehung steht und die über einen zweiten Teilantriebsstrang mit einer zweiten elektrischen Maschine zur Drehmomentübertragung in Wirkbeziehung steht. Die beiden elektrischen Maschinen sind dabei koaxial sowie axial benachbart zueinander angeordnet.In the WO 2019 101 264 A1 a powertrain for a hybrid motor vehicle is disclosed. The drive train includes a transmission input shaft that is operatively related via a first drive train to a first electric machine and an internal combustion engine for torque transmission and is operatively related to a second drive train with a second electric machine for torque transmission. The two electrical machines are arranged coaxially and axially adjacent to one another.

Die US 2016 / 0218584 A1 beschreibt eine Steuerungseinheit, welche zur Steuerung elektrischer Maschinen dient, wobei die Steuerungseinheit an einem Gehäuse der die elektrischen Maschinen umfassenden Antriebseinheit montiert ist. Die Antriebseinheit umfasst dabei zwei elektrische Maschinen, welche koaxial sowie axial benachbart zueinander angeordnet sind.the U.S. 2016/0218584 A1 describes a control unit which is used to control electrical machines, the control unit being mounted on a housing of the drive unit comprising the electrical machines. In this case, the drive unit comprises two electrical machines which are arranged coaxially and axially adjacent to one another.

EP 1502791 B1 und EP1847411 B1 offenbaren jeweils ein Hybridgetriebe für ein Hybridfahrzeug, mit einer Mehrzahl von elektrischen Rotationsmaschinen. Die elektrischen Maschinen sind radial verschachtelt angeordnet, Dabei ist die radial äußere elektrische Rotationsmaschine als Außenläufer konzipiert. EP 1502791 B1 and EP1847411B1 each disclose a hybrid transmission for a hybrid vehicle having a plurality of rotary electric machines. The electrical machines are arranged in a radially nested manner. The radially outer electrical rotary machine is designed as an external rotor.

Bekannt sind unter anderem sogenannte Hybridgetriebe mit zwei elektrischen Maschinen, die eine Umschaltung zwischen seriellem Betrieb und einem parallelen Betrieb ermöglichen. Bei einem seriellen Betrieb treibt eine Verbrennungskraftmaschine eine erste elektrische Maschine an, die als Generator arbeitet. Die damit generierte elektrische Energie wird zum Antrieb der zweiten elektrischen Maschine verwendet, deren Drehmoment an die Räder eines mit dem Hybridgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeugs geleitet wird.Among other things, so-called hybrid transmissions with two electrical machines are known, which enable switching between serial operation and parallel operation. In serial operation, an internal combustion engine drives a first electric machine that works as a generator. The electrical energy thus generated is used to drive the second electrical machine, the torque of which is transmitted to the wheels of a motor vehicle equipped with the hybrid transmission.

Im parallelen Betrieb wird das Drehmoment einer angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine auf die Räder eines mit dem Hybridgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeugs geleitet, wobei die zweite elektrische Maschine leer mitläuft, den Fahrbetrieb unterstützt oder auch rekuperiert.In parallel operation, the torque of a connected internal combustion engine is directed to the wheels of a motor vehicle equipped with the hybrid transmission, with the second electric machine running idle, supporting the driving operation or also recuperating.

In 1 ist ein solches herkömmliches Konzept mit zwei elektrischen in ineinander geschachtelter Anordnung dargestellt:

  • Eine Verbrennungskraftmaschine 110 ist über eine erste Übersetzungsstufe 70 direkt mit einer als Generator laufenden ersten elektrischen Rotationsmaschine 10 verbunden, die hier als Innenläufer ausgelegt ist.
In 1 such a conventional concept is shown with two electrical systems in a nested arrangement:
  • An internal combustion engine 110 is connected via a first transmission stage 70 directly to a first electrical rotary machine 10 running as a generator, which is designed here as an internal rotor.

Eine als elektrischer Fahrantrieb dienende zweite elektrische Rotationsmaschine 20 ist hier ebenfalls als Innenläufer definiert und zwei weitere Übersetzungsstufen 71,72 mit den Radantriebswellen 103 verbunden.A second electric rotary machine 20 serving as an electric traction drive is also defined here as an internal rotor and two further transmission stages 71 , 72 are connected to the wheel drive shafts 103 .

Ein Rotor 11 der ersten elektrischen Maschine 10 ist drehfest mit einer ersten Welle 40 gekoppelt. Ein Rotor 21 der zweiten elektrischen Maschine 20 ist drehfest mit einer zweiten Welle 41 gekoppelt, die koaxial bezüglich der ersten Welle 41 an deren radialer Außenseite verläuft. Im Drehmoment-Übertragungspfad zwischen beiden elektrischen Rotationsmaschinen 10,20 befindet sich eine erste Trennkupplung 50, die im offenen Zustand das serielle und im geschlossenen Zustand das parallele Fahren ermöglicht.A rotor 11 of the first electrical machine 10 is coupled to a first shaft 40 in a torque-proof manner. A rotor 21 of the second electrical machine 20 is coupled in a torque-proof manner to a second shaft 41 which runs coaxially with respect to the first shaft 41 on the radial outside thereof. In the torque transmission path between the two rotary electric machines 10, 20 there is a first separating clutch 50, which enables serial driving in the open state and parallel driving in the closed state.

Der Nachteil diese Anordnung besteht darin, dass bei parallelem Betrieb die zweite elektrische Rotationsmaschine 20 oft leer mitläuft, durch Induktion entsprechenden Widerstand generiert und deshalb sogar aktiv mitgedreht werden muss, wozu elektrische Energie aufgewendet werden muss. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad.The disadvantage of this arrangement is that with parallel operation, the second electrical rotary machine 20 often runs idle, generates corresponding resistance through induction and therefore even has to be actively rotated, for which purpose electrical energy has to be used. This reduces the efficiency.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit sowie eine damit ausgestattete Antriebsanordnung zur Verfügung zu stellen, die in kostengünstiger Ausgestaltung sowie bauraumsparender Weise einen effizienten Betrieb gewährleisten.Proceeding from this, the object of the present invention is to provide a drive unit and a drive arrangement equipped therewith which ensure efficient operation in a cost-effective design and in a manner that saves installation space.

Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Antriebseinheit nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Antriebseinheit sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 angegeben.The object is achieved by the drive unit according to claim 1 according to the invention. Advantageous configurations of the drive unit are specified in dependent claims 2 to 9.

Ergänzend wird eine Antriebsanordnung, welche die Antriebseinheit aufweist, gemäß Anspruch 10 zur Verfügung gestellt.In addition, a drive arrangement, which has the drive unit, according to claim 10 is provided.

Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.The features of the claims can be combined in any technically meaningful way, with the explanations from the following description and features from the figures also being able to be used for this purpose, which include supplementary configurations of the invention.

Die Begriffe „axial“ und „radial“ beziehen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung immer auf die Rotationsachse der Antriebseinheit, die der Rotationsachse zumindest einer der von der Antriebseinheit umfassten elektrischen Rotationsmaschinen entspricht.In the context of the present invention, the terms “axial” and “radial” always refer to the axis of rotation of the drive unit, which corresponds to the axis of rotation of at least one of the electric rotary machines comprised by the drive unit.

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges. Die Antriebseinheit umfasst eine erste elektrische Rotationsmaschine sowie eine zweite elektrische Rotationsmaschine und eine erste Welle sowie eine zweite Welle, wobei ein Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine drehfest mit der ersten Welle gekoppelt. Die Antriebseinheit weist weiterhin eine erste Trennkupplung auf, mit der der Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine zur Drehmomentübertragung mit der zweiten Welle verbindbar oder verbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit weiterhin eine zweite Kupplung aufweist, mit der ein Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine zur Drehmomentübertragung mit der zweiten Welle verbindbar oder verbunden ist.The invention relates to a drive unit for a drive train of an electrically driven motor vehicle, in particular a hybrid motor vehicle. The drive unit comprises a first rotary electric machine and a second rotary electric machine and a first shaft and a second shaft, a rotor of the first rotary electric machine being coupled to the first shaft in a torque-proof manner. The drive unit also has a first separating clutch, with which the rotor of the first electric rotary machine can be connected or is connected to the second shaft for torque transmission. According to the invention, it is provided that the drive unit also has a second clutch, with which a rotor of the second electric rotary machine can be connected or is connected to the second shaft for torque transmission.

Mittels Öffnung der zweiten Kupplung lässt sich somit die zweite elektrische Rotationsmaschine in ihrer Eigenschaft als Antriebsmaschine von den Antriebsachsen bzw. Rädern des Fahrzeugs abkoppeln. Entsprechend lässt sich der Fahrbetrieb mit einem reinen verbrennungsmotorischen Antrieb gewährleisten, ohne von der zweiten elektrischen Rotationsmaschine bewirkte Effizienzverluste hinnehmen zu müssen. Die zweite Kupplung ermöglicht es, durch Schließung die zweite elektrische Rotationsmaschine wieder schnell in den Drehmoment-Übertragungspfad einzuschalten und demzufolge die Antriebseinheit in eine serielle Schaltung der elektrischen Rotationsmaschinen zu bringen, z.B. um hohe Beschleunigungen durchzuführen.By opening the second clutch, the second electrical rotary machine can thus be decoupled from the drive axles or wheels of the vehicle in its capacity as a drive machine. Accordingly, the driving operation can be guaranteed with a pure internal combustion engine drive without having to accept efficiency losses caused by the second electric rotary machine. The second clutch makes it possible to quickly switch the second electric rotary machine back into the torque transmission path by closing it and consequently to bring the drive unit into a series connection of the electric rotary machines, e.g. in order to carry out high accelerations.

Die erste Trennkupplung ist in einem von der ersten elektrischen Rotationsmaschine zur zweiten Welle verlaufenden Drehmoment-Übertragungspfad angeordnet bzw. dazu eingerichtet, diesen Drehmoment-Übertragungspfad zu öffnen und zu schließen. Zwecks drehbarer Lagerung der ersten Welle und/oder der zweiten Welle kann die Antriebseinheit ein Zentrallager bzw. eine zentrale Lagereinheit aufweisen, welches ein- oder mehrteilig ausgestaltet ist, und mittels welchem die erste Welle und/oder die zweite Welle an einem Gehäuse der Antriebseinheit gelagert sind.The first separating clutch is arranged in a torque transmission path running from the first electric rotary machine to the second shaft or is set up to open and close this torque transmission path. For the purpose of rotatably mounting the first shaft and/or the second shaft, the drive unit can have a central bearing or a central bearing unit which is designed in one or more parts and by means of which the first shaft and/or the second shaft is mounted on a housing of the drive unit are.

Beispielsweise kann erste elektrische Rotationsmaschine dazu eingesetzt werden, Drehmoment an eine Eingangsseite der Antriebseinheit zu leiten, sodass ein Start einer an die Eingangsseite angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann. Alternativ kann auch eine oder können auch beide elektrischen Rotationsmaschinen Drehmoment zur Verfügung stellen und zusammen mit einer angeschlossenen Verbrennungskraftmaschine einen Hybrid-Betrieb der Antriebseinheit realisieren.For example, the first rotary electric machine can be used to conduct torque to an input side of the drive unit, so that an internal combustion engine connected to the input side can be started. Alternatively, one or both electrical rotary machines can also provide torque and, together with a connected internal combustion engine, implement hybrid operation of the drive unit.

Insbesondere kann die zweite Kupplung ein Freilauf sein. Durch den Freilauf wird es ermöglicht, in einer Drehrichtung der zweiten elektrischen Rotationsmaschine dessen Drehmoment auf die zweite Welle zu übertragen. In entgegengesetzter Drehrichtung trennt der Freilauf den Drehmoment-Übertragungspfad zwischen zweiter Welle und Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine.In particular, the second clutch can be a freewheel. The freewheel makes it possible to transmit the torque of the second electric rotary machine to the second shaft in a direction of rotation. In the opposite direction of rotation, the freewheel separates the torque transmission path between the second shaft and the rotor of the second electric rotary machine.

Entsprechend lassen sich im Parallel-Betrieb Wirkungsgradverluste bzw. sogenannte Schleppverluste reduzieren. Zudem stellte Freilauf eine Kupplung zwischen der zweiten Welle und dem Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine dar. Weiterhin ermöglicht der Freilauf ein sehr schnelles Ankoppeln der zweiten elektrischen Rotationsmaschine an den Antriebsstrang und damit den seriellen Betrieb, insbesondere bei Beschleunigungsvorgängen. Eine Drehzahl-Synchronisation der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Freilaufs ist nicht notwendig.Accordingly, efficiency losses or so-called drag losses can be reduced in parallel operation. In addition, the freewheel represents a coupling between the second shaft and the rotor of the second electric rotary machine. Furthermore, the freewheel enables the second electric rotary machine to be coupled to the drive train very quickly and thus enables serial operation, particularly during acceleration processes. A speed synchronization of the input side and the output side of the freewheel is not necessary.

Insbesondere kann der Freilauf ein schaltbarer Freilauf sein. Ein derartiger schaltbare Freilauf ist insbesondere eine günstige Ausführungsform, um Rekuperation mittels der zweiten elektrischen Rotationsmaschine zu ermöglichen, da hiermit die Schließung des Drehmoment-Übertragungspfades zwischen dem Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine und der zweiten Welle geschaltet werden kann.In particular, the freewheel can be a switchable freewheel. Such a switchable freewheel is in particular a favorable embodiment for enabling recuperation by means of the second electric rotary machine, since the closure of the torque transmission path between the rotor of the second electric rotary machine and the second shaft can be switched in this way.

Der schaltbare Freilauf kann dabei als Betätigungseinrichtung einen direkt auf ein Bewegungselement des Freilaufs wirkenden Magneten oder einen hydraulischen Aktor aufweisen.The switchable freewheel can have a magnet acting directly on a moving element of the freewheel or a hydraulic actuator as an actuating device.

In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweite Kupplung eine Klauenkupplung ist.In an alternative embodiment it is provided that the second clutch is a claw clutch.

Bei Ausführung der zweiten Kupplung als Klauenkupplung ist vorgesehen, dass beim Schließen dieser Kupplung die Drehzahlen der Eingangsseite und der Ausgangsseite bzw. einem ersten Eingriffselement und einem zweiten Eingriffselement der Klauenkupplung mittels Anpassung der Drehzahl der zweiten elektrische Rotationsmaschine aneinander angepasst werden, so dass die Klauenkupplung bei nur geringer Drehzahldifferenz betätigt wird.When the second clutch is designed as a claw clutch, it is provided that when this clutch is engaged, the speeds of the input side and the output side or a first engagement element and a second engagement element of the claw clutch are adapted to one another by adjusting the speed of the second rotary electric machine, so that the claw clutch only a small speed difference is actuated.

Die erste Trennkupplung kann dabei in den genannten Ausführungsformen insbesondere als eine Lamellenkupplung ausgeführt sein.In the above-mentioned embodiments, the first separating clutch can in particular be designed as a multi-plate clutch.

Die zweite elektrische Rotationsmaschine kann als Innenläufermotor ausgebildet sein, wobei die zweite Kupplung, insbesondere wenn sie als Freilauf ausgebildet ist, axial innerhalb eines von dem Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine radial begrenzten Raumes angeordnet ist.The second electrical rotary machine can be designed as an internal rotor motor, with the second clutch being arranged axially within a space delimited radially by the rotor of the second electrical rotary machine, in particular if it is designed as a freewheel.

In einer Ausführungsform der Antriebseinheit umfasst diese ein erstes Gehäuse sowie ein zweites Gehäuse, welche zusammen einen Gehäuseinnenraum definieren, in welchem die beiden elektrischen Rotationsmaschinen angeordnet sind und in welchem die erste Welle und die zweite Welle zumindest bereichsweise angeordnet sind.In one embodiment of the drive unit, it comprises a first housing and a second housing, which together define a housing interior in which the two rotary electric machines are arranged and in which the first shaft and the second shaft are arranged at least in regions.

Insbesondere kann die zweite Welle am zweiten Gehäuse gelagert sein, wobei die erste Welle am ersten Gehäuse und an der zweiten Welle gelagert sein kann.In particular, the second shaft can be mounted on the second housing, it being possible for the first shaft to be mounted on the first housing and on the second shaft.

Zudem kann eine Leistungselektronik zur Steuerung der elektrischen Rotationsmaschinen vom zweiten Gehäuse getragen sein.In addition, power electronics for controlling the electric rotary machines can be carried by the second housing.

Der Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine kann mit der ersten Welle unmittelbar gekoppelt sein, so dass die Drehgeschwindigkeiten der ersten Welle sowie des Rotors der ersten elektrischen Rotationsmaschine gleich sind. In alternativer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine mittelbar über eine erste Übersetzungsstufe gekoppelt ist, sodass das vom Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine zur Verfügung gestellte Drehmoment und die entsprechenden Drehzahl über die erste Übersetzungsstufe auf die erste Welle übersetzt werden.The rotor of the first electric rotary machine can be coupled directly to the first shaft, so that the rotational speeds of the first shaft and the rotor of the first electric rotary machine are the same. In an alternative embodiment, it is provided that the rotor of the first electrical rotary machine is indirectly coupled via a first gear ratio, so that the torque provided by the rotor of the first electrical rotary machine and the corresponding speed are translated to the first shaft via the first gear ratio.

In einer konstruktiv vorteilhaften Ausführungsform sind die beiden Wellen koaxial angeordnet.In a structurally advantageous embodiment, the two shafts are arranged coaxially.

Zu diesem Zweck ist insbesondere vorgesehen, dass sie zweite Welle als Hohlwelle ausgestaltet ist und die erste Welle abschnittsweise innerhalb der zweiten Welle verläuft.For this purpose, provision is made in particular for the second shaft to be designed as a hollow shaft and for the first shaft to run in sections within the second shaft.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste elektrische Rotationsmaschine für einen Generatorbetrieb eingerichtet ist. Der Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine kann relativ klein ausgeführt sein und somit ein geringes Massenträgheitsmoment aufweisen.In one embodiment, it is provided that the first electric rotary machine is set up for generator operation. The rotor of the first electrical rotary machine can be made relatively small and thus have a low mass moment of inertia.

Die zweite elektrische Rotationsmaschine kann für einen Antriebsmotorbetrieb eingerichtet sein. Der Rotor dieser elektrischen Rotationsmaschine ist relativ groß und kann ein entsprechend großes Drehmoment erzeugen.The second rotary electric machine can be set up for drive motor operation. The rotor of this rotary electric machine is relatively large and can generate a correspondingly large torque.

Weiterhin kann die Antriebseinheit eine erste Übersetzungsstufe umfassen, wobei die erste Übersetzungsstufe durch ein Anschlusselement der Antriebseinheit, welches ein innenverzahntes Zahnrad umfasst, und die erste Welle, welche ein Element mit einer Außenverzahnung aufweist, ausgebildet ist, und wobei die Verzahnung des innenverzahnten Zahnrades sowie die Außenverzahnung zwecks Übertragung der Drehbewegung vom Anschlusselement auf die erste Welle miteinander kämmen. Entsprechend ist die erfindungsgemäße Antriebseinheit als ein sogenanntes HybridGetriebe ausgestaltet. Das bedeutet also, dass die Antriebseinheit neben den elektrischen Rotationsmaschinen und den Wellen auch ein Getriebe umfasst. Insbesondere kann das Element mit der Außenverzahnung ein drehfest auf der ersten Welle angeordnetes Zahnrad sein.Furthermore, the drive unit can include a first gear ratio, the first gear ratio being formed by a connecting element of the drive unit, which includes an internally toothed gear, and the first shaft, which has an element with external teeth, and wherein the teeth of the internally toothed gear and the External teeth mesh with each other for the purpose of transmitting the rotary movement from the connecting element to the first shaft. Accordingly, the drive unit according to the invention is designed as a so-called hybrid transmission. This means that the drive unit also includes a gearbox in addition to the electric rotary machines and the shafts. In particular, the element with the external toothing can be a gearwheel arranged in a rotationally fixed manner on the first shaft.

Des Weiteren kann die Antriebseinheit eine zweite Übersetzungsstufe aufweisen, welche durch eine Verzahnung, insbesondere eine Außenverzahnung, der zweiten Welle und ein erstes, mit der Verzahnung der zweiten Welle kämmendes, Zahnrad ausgebildet ist.Furthermore, the drive unit can have a second transmission stage, which is formed by teeth, in particular external teeth, of the second shaft and a first gear meshing with the teeth of the second shaft.

In einer Ausführungsform, in der die Antriebseinheit ein Getriebe aufweist, kann das erste Zahnrad drehfest mit einer Zwischenwelle des Getriebes gekoppelt sein. Dieses Getriebe kann im Abtriebsbereich ein Differenzial-Getriebe umfassen. Dabei kann eine Außenverzahnung der Zwischenwelle mit einem Eingangs-Zahnrad des Differenzial-Getriebes kämmen, wodurch eine dritte Übersetzungsstufe realisiert wird. In one embodiment, in which the drive unit has a gear, the first gear wheel can be coupled in a torque-proof manner to an intermediate shaft of the gear. This gear can include a differential gear in the output area. An external toothing of the intermediate shaft can mesh with an input gear wheel of the differential gear, as a result of which a third gear ratio is realized.

Die zweite Welle fungiert somit hier als Getriebeeingangswelle und steht mit dem Getriebe in Wirkverbindung, so dass ein von der zweiten Welle zur Verfügung gestelltes Drehmoment bzw. die von der zweiten Welle realisierte Drehbewegung über das Getriebe über- oder untersetzt an eine weitere Getriebeeinheit eines Kraftfahrzeugs geleitet werden kann, oder auch direkt auf Antriebsräder eines Kraftfahrzeuges geleitet werden kann.The second shaft thus functions here as a transmission input shaft and is operatively connected to the transmission, so that a torque made available by the second shaft or the rotational movement realized by the second shaft is transferred via the transmission to a further transmission unit of a motor vehicle can be, or can be routed directly to the drive wheels of a motor vehicle.

Des Weiteren wird erfindungsgemäß eine Antriebsanordnung zur Verfügung gestellt, die eine erfindungsgemäße Antriebseinheit sowie eine Verbrennungskraftmaschine aufweist, wobei ein Abtriebselement der Verbrennungskraftmaschine drehfest mit dem Rotor der ersten elektrischen Rotationsmaschine gekoppelt oder koppelbar ist.Furthermore, according to the invention, a drive arrangement is made available has a drive unit according to the invention and an internal combustion engine, wherein an output element of the internal combustion engine is coupled or can be coupled in a rotationally fixed manner to the rotor of the first rotary electric machine.

Im Betrieb eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridfahrzeugs, mit einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung, umfassend eine erfindungsgemäße Antriebseinheit sowie eine Verbrennungskraftmaschine, werden z.B. folgende Fahrbetriebsmodi ermöglicht:

  • - Elektrisches Fahren und Rekuperieren:
    • Die erste Trennkupplung ist geöffnet, wodurch die zweite elektrische Rotationsmaschine von der ersten elektrischen Rotationsmaschine und der Verbrennungskraftmaschine abgekoppelt ist. Die zweite Kupplung ist geschlossen.
    • Die zweite elektrische Rotationsmaschine wird somit separat als Traktionsmaschine oder als Generator angesteuert. Die Verbrennungskraftmaschine und die erste elektrische Rotationsmaschine sind nicht in Betrieb.
  • - Seriell Fahren und Laden:
    • Die erste Trennkupplung ist geöffnet. Die Verbrennungskraftmaschine wird mittels der ersten elektrischen Rotationsmaschine gestartet, wobei die Verbrennungskraftmaschine die erste elektrische Rotationsmaschine antreiben kann und folglich die erste elektrische Rotationsmaschine als Generator angesteuert wird, um die Batterie des Kraftfahrzeugs zu laden. Die zweite Kupplung ist geschlossen. Die zweite elektrische Rotationsmaschine wird als Traktionsmaschine angesteuert.
  • - Parallel Hybridantrieb, Laden und Boosten:
    • Die erste Trennkupplung und die zweite Kupplung sind geschlossen, wodurch die erste elektrische Rotationsmaschine, die zweite elektrische Rotationsmaschine sowie die Verbrennungskraftmaschine miteinander gekoppelt sind. Das Kraftfahrzeug wird mittels der Verbrennungskraftmaschine und / oder einer oder beider elektrischen Rotationsmaschinen angetrieben. Die beiden elektrischen Rotationsmaschinen können hier als Traktionsmaschine oder als Generator angesteuert werden.
During operation of a motor vehicle, in particular a hybrid vehicle, with a drive arrangement according to the invention, comprising a drive unit according to the invention and an internal combustion engine, the following driving modes, for example, are made possible:
  • - Electric driving and recuperation:
    • The first separating clutch is open, as a result of which the second rotary electric machine is decoupled from the first rotary electric machine and the internal combustion engine. The second clutch is closed.
    • The second electric rotary machine is thus controlled separately as a traction machine or as a generator. The internal combustion engine and the first rotary electric machine are not in operation.
  • - Serial driving and charging:
    • The first separating clutch is open. The internal combustion engine is started by means of the first electric rotary machine, the internal combustion engine being able to drive the first electric rotary machine and consequently the first electric rotary machine being controlled as a generator in order to charge the battery of the motor vehicle. The second clutch is closed. The second electric rotary machine is controlled as a traction machine.
  • - Parallel hybrid drive, charging and boosting:
    • The first separating clutch and the second clutch are closed, as a result of which the first rotary electric machine, the second rotary electric machine and the internal combustion engine are coupled to one another. The motor vehicle is driven by the internal combustion engine and/or one or both electric rotary machines. The two electrical rotary machines can be controlled here as a traction machine or as a generator.

In weiterer Ausgestaltung umfasst die Antriebsanordnung auch wenigstens eine Radantriebswelle, an welcher Räder eines mit der Antriebsanordnung ausgestalteten Kraftfahrzeugs anzuordnen sind, und welche über das Getriebe der Antriebseinheit mit der zweiten Welle der Antriebseinheit verbunden ist, sodass eine von der zweiten Welle realisierte Drehbewegung durch das Getriebe auf die Radantriebswelle und damit auf die Räder übertragen werden kann.In a further embodiment, the drive arrangement also comprises at least one wheel drive shaft, on which wheels of a motor vehicle equipped with the drive arrangement are to be arranged, and which is connected to the second shaft of the drive unit via the transmission of the drive unit, so that a rotational movement implemented by the second shaft is carried out by the transmission can be transferred to the wheel drive shaft and thus to the wheels.

Gemäß einer Ausführungsform der Antriebsanordnung kann die Antriebsanordnung einen mit dem Anschlusselement der Antriebseinheit drehfest verbundenen Schwingungsdämpfer sowie ein mechanisch an die Verbrennungskraftmaschine angeschlossenes Gehäuseelement aufweisen, wobei der Schwingungsdämpfer in dem Gehäuseelement angeordnet ist.According to one embodiment of the drive arrangement, the drive arrangement can have a vibration damper connected non-rotatably to the connection element of the drive unit and a housing element mechanically connected to the internal combustion engine, the vibration damper being arranged in the housing element.

Das Gehäuseelement ist dabei vorteilhafterweise an das zweite Gehäuse der Antriebseinheit angeschlossen.The housing element is advantageously connected to the second housing of the drive unit.

Im Gehäuseelement kann ein Pumpenaktor eines Kühlkreislaufs der Antriebseinheit gelagert sein.A pump actuator of a cooling circuit of the drive unit can be mounted in the housing element.

Weiterhin kann vorgesehen sein, die Zwischenwelle und/oder die Radantriebswelle axial einerseits im Gehäuseelement und andererseits im zweiten Gehäuse zu lagern.Provision can furthermore be made for the intermediate shaft and/or the wheel drive shaft to be mounted axially on the one hand in the housing element and on the other hand in the second housing.

Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt sind. Es ist dargestellt in

  • 1: eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung mit erfindungsgemäßer Antriebseinheit gemäß Stand der Technik,
  • 2: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit erfindungsgemäßer Antriebseinheit einer ersten Ausführungsform, und
  • 3: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit erfindungsgemäßer Antriebseinheit einer zweiten Ausführungsform.
The invention described above is explained in detail below against the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments. The invention is in no way limited by the purely schematic drawings, it being noted that the exemplary embodiments shown in the drawings are not limited to the dimensions shown. It is shown in
  • 1 : a schematic representation of a drive arrangement with a drive unit according to the invention according to the prior art,
  • 2 : a schematic representation of a drive arrangement according to the invention with a drive unit according to the invention of a first embodiment, and
  • 3 1: a schematic representation of a drive arrangement according to the invention with a drive unit according to the invention in a second embodiment.

Auf 1 wurde bereits zur Erläuterung des Standes der Technik eingegangen.on 1 was already received to explain the state of the art.

In 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 100 einer ersten Ausführungsform mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1 dargestellt.In 2 a schematic representation of a drive arrangement 100 according to the invention of a first embodiment with a drive unit 1 according to the invention is shown.

Die Antriebseinheit 1 umfasst eine erste elektrische Rotationsmaschine 10, eine zweite elektrische Rotationsmaschine 20, eine erste Welle 40 sowie eine zweite Welle 41.The drive unit 1 comprises a first rotary electric machine 10, a second rotary electric machine 20, a first shaft 40 and a second shaft 41.

Des Weiteren umfasst die Antriebsanordnung 100 eine Verbrennungskraftmaschine 110 und einen Schwingungsdämpfer 101, wobei ein Abtriebselement 111 der Verbrennungskraftmaschine 110 mit dem Schwingungsdämpfer 101 gekoppelt ist. Der Schwingungsdämpfer 101 ist außerdem mit einem Anschlusselement 4 der Antriebsanordnung 1 verbunden, welches als eine Eingangsseite 2 der Antriebsanordnung 1 fungiert. Die Verbrennungskraftmaschine 110 ist damit über den Schwingungsdämpfer 110 mit der Antriebsanordnung 1 gekoppelt.Furthermore, the drive arrangement 100 includes an internal combustion engine 110 and a vibration damper 101 , an output element 111 of the internal combustion engine 110 being coupled to the vibration damper 101 . The vibration damper 101 is also connected to a connection element 4 of the drive arrangement 1 which acts as an input side 2 of the drive arrangement 1 . The internal combustion engine 110 is thus coupled to the drive arrangement 1 via the vibration damper 110 .

Das Anschlusselement 4 ist mit der ersten Welle 40 derart gekoppelt, dass eine erste Übersetzungsstufe 70 zwischen dem Anschlusselement 4 und der ersten Welle 40 ausgebildet ist. Dabei umfasst das Anschlusselement 4 ein innenverzahntes Zahnrad 5.The connection element 4 is coupled to the first shaft 40 in such a way that a first transmission stage 70 is formed between the connection element 4 and the first shaft 40 . The connection element 4 comprises an internally toothed gear wheel 5.

Ein Rotor 11 der ersten elektrische Rotationsmaschine 10 ist mit der ersten Welle 40 drehfest verbunden und ein Rotor 21 der zweiten elektrische Rotationsmaschine 20 ist über eine zweite Kupplung 120, hier als Freilauf ausgeführt, mit der zweiten Welle 41 verbunden bzw. verbindbar. Die Verbindung des Rotors 11 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 10 mit der ersten Welle 40 ist derart realisiert, dass der Rotor 11 der ersten elektrische Rotationsmaschine 10 direkt auf der ersten Welle 40 angeordnet ist.A rotor 11 of the first electric rotary machine 10 is non-rotatably connected to the first shaft 40 and a rotor 21 of the second electric rotary machine 20 is connected or connectable to the second shaft 41 via a second clutch 120, designed here as a freewheel. The rotor 11 of the first rotary electric machine 10 is connected to the first shaft 40 in such a way that the rotor 11 of the first rotary electric machine 10 is arranged directly on the first shaft 40 .

Der Rotor 11 der ersten elektrische Rotationsmaschine 10 ist dabei radial innerhalb des Stators 12 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 10 angeordnet.The rotor 11 of the first electric rotary machine 10 is arranged radially inside the stator 12 of the first electric rotary machine 10 .

Der Rotor 21 der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 ist von der als Freilauf ausgebildeten zweiten Kupplung 120 und derart mit der zweiten Welle gekoppelt.The rotor 21 of the second electric rotary machine 20 is coupled to the second shaft by the second clutch 120 designed as a freewheel and in this way.

Der Rotor 21 der zweiten elektrische Rotationsmaschine 20 ist dabei radial innerhalb des Stators 22 der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 angeordnet.The rotor 21 of the second electric rotary machine 20 is arranged radially inside the stator 22 of the second electric rotary machine 20 .

Die erste elektrische Rotationsmaschine 10 axial neben der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 angeordnet. Dabei sind beide elektrische Rotationsmaschinen 10,20 als Innenläufermotoren ausgebildet.The first rotary electric machine 10 is arranged axially next to the second rotary electric machine 20 . Both electrical rotary machines 10,20 are designed as internal rotor motors.

Eine erste Trennkupplung 50 der Antriebseinheit 1 ist mit ihrer Eingangsseite 51 mit der ersten Welle 40 verbunden und mit ihrer Ausgangsseite 52 mit der zweiten Welle 41 verbunden. Die erste Trennkupplung 50 dient somit zur Drehmomentübertragung zwischen der ersten Welle 40 und der zweiten Welle 41. Entsprechend kann mittels der ersten Trennkupplung 50 ein Drehmoment-Übertagungspfad zwischen dem Rotor 11 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 10 und dem Rotor 21 der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 geöffnet oder geschlossen werden.A first separating clutch 50 of the drive unit 1 is connected to the first shaft 40 by its input side 51 and to the second shaft 41 by its output side 52 . The first separating clutch 50 thus serves to transmit torque between the first shaft 40 and the second shaft 41. Accordingly, a torque transmission path between the rotor 11 of the first rotary electric machine 10 and the rotor 21 of the second rotary electric machine 20 can be opened or getting closed.

Die zweite Welle 41 ist als Hohlwelle ausgestaltet und die erste Welle 40 verläuft abschnittsweise radial innerhalb der zweiten Welle 41. Die beiden Wellen 40, 41 verlaufen somit koaxial zueinander, wobei auch die Rotoren 11, 21 der beiden elektrischen Rotationsmaschinen 10, 20 koaxial zueinander und koaxial zu den Wellen 40, 41 angeordnet sind.The second shaft 41 is designed as a hollow shaft and the first shaft 40 runs radially in sections inside the second shaft 41. The two shafts 40, 41 thus run coaxially with one another, with the rotors 11, 21 of the two electric rotary machines 10, 20 also being coaxial with one another and are arranged coaxially to the shafts 40,41.

Die zweite Welle 41 ist über eine zweite Übersetzungsstufe 71 mit einer Zwischenwelle 81 verbunden. Die Zwischenwelle 81 verläuft dabei parallel zur zweiten Welle 41.The second shaft 41 is connected to an intermediate shaft 81 via a second transmission stage 71 . The intermediate shaft 81 runs parallel to the second shaft 41.

Die Zwischenwelle 81 ist über eine dritte Übersetzungsstufe 72 mit einem Eingangselement eines Differentialgetriebes 80 der Antriebseinheit 1 zwecks Übertragung von Drehmoment verbunden. Das Differentialgetriebe 80 bildet eine Ausgangsseite 3 der Antriebseinheit 1.The intermediate shaft 81 is connected via a third transmission stage 72 to an input element of a differential gear 80 of the drive unit 1 for the purpose of transmitting torque. The differential gear 80 forms an output side 3 of the drive unit 1.

Radantriebswellen 103, an welchen Räder eines mit der Antriebsanordnung 100 ausgestatteten Kraftfahrzeugs anzuordnen sind, bilden den Ausgang des Differentialgetriebes 80, so dass eine von der zweiten Welle 41 realisierte Drehbewegung über die zweite Übersetzungsstufe 71 und die dritte Übersetzungsstufe 72 sowie über das Differenzialgetriebe 80 auf die Radantriebswelle 103 und damit auf die Räder übertragen werden kann.Wheel drive shafts 103, on which wheels of a motor vehicle equipped with drive assembly 100 are to be arranged, form the output of differential gear 80, so that a rotational movement implemented by second shaft 41 is transmitted via second gear ratio 71 and third gear ratio 72 and via differential gear 80 to the Wheel drive shaft 103 and thus can be transmitted to the wheels.

Ein von der Verbrennungskraftmaschine 110 bereitgestelltes Drehmoment wird über den Schwingungsdämpfer 101 und über die erste Übersetzungsstufe 70 an die erste Welle 40 der Antriebseinheit 1 übertragen. Ist die erste Trennkupplung 50 dabei geöffnet, wird das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 110 lediglich an den Rotor 11 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 10 geleitet. Derart kann die erste elektrische Rotationsmaschine 10 im Generatorbetrieb zum Laden einer Batterie genutzt werden. Ist die erste Trennkupplung 50 geschlossen, wird das von der Verbrennungskraftmaschine 110 bereitgestellte Drehmoment von der ersten Welle 40 auf die zweite Welle 41 übertragen. Von der zweiten Welle 41 wird das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 110 über die zweite Übersetzungsstufe 71 auf die Zwischenwelle 81 und über die dritte Übersetzungsstufe 72 in das Differentialgetriebe 80 geleitet. Über das Differentialgetriebe 80 gelangt das Drehmoment mittels der Radantriebswelle 103 an Räder eines mit der Antriebsanordnung 100 ausgestatteten Kraftfahrzeugs.A torque provided by internal combustion engine 110 is transmitted to first shaft 40 of drive unit 1 via vibration damper 101 and via first transmission stage 70 . If the first separating clutch 50 is disengaged, the torque of the internal combustion engine 110 is only passed to the rotor 11 of the first rotary electric machine 10 . In this way, the first electric rotary machine 10 can be used in generator mode to charge a battery. If the first separating clutch 50 is closed, the torque provided by the internal combustion engine 110 is transmitted from the first shaft 40 to the second shaft 41 . The torque of the internal combustion engine 110 is passed from the second shaft 41 via the second transmission stage 71 to the intermediate shaft 81 and via the third transmission stage 72 into the differential gear 80 . The torque reaches the wheels of a motor vehicle equipped with the drive arrangement 100 by means of the wheel drive shaft 103 via the differential gear 80 .

Ein vom Rotor 11 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 10 bereitgestelltes Drehmoment kann bei geöffneter erster Trennkupplung 50 über die erste Übersetzungsstufe 70 an die Verbrennungskraftmaschine 110 übertragen werden. Bei geschlossener erster Trennkupplung 50 wird das Drehmoment über die zweite Übersetzungsstufe 71 und die dritte Übersetzungsstufe 72 an das Differentialgetriebe 80 und damit an die Radantriebswelle 103 übertragen.A torque provided by the rotor 11 of the first rotary electric machine 10 can be transmitted to the internal combustion engine 110 via the first transmission stage 70 when the first separating clutch 50 is disengaged. When the first separating clutch 50 is closed, the torque is transmitted via the second transmission stage 71 and the third transmission stage 72 to the differential gear 80 and thus to the wheel drive shaft 103 .

Ein vom Rotor 21 der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 bereitgestelltes Drehmoment wird unabhängig einer Schaltung der ersten Trennkupplung 50 über die zweite Kupplung 120 und die zweite Übersetzungsstufe 71 sowie die dritte Übersetzungsstufe 72 an das Differentialgetriebe 80 und damit an die Radantriebswelle 103 übertragen.A torque provided by the rotor 21 of the second rotary electric machine 20 is transmitted to the differential gear 80 and thus to the wheel drive shaft 103 independently of a shift in the first separating clutch 50 via the second clutch 120 and the second transmission stage 71 and the third transmission stage 72.

Die zweite Kupplung kann den Drehmoment-Übertragungspfad zwischen der zweiten Welle 42 und dem Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 22 öffnen oder schließen. In Ausgestaltung als Freilauf kann die zweite Kupplung den Drehmoment-Übertragungspfad schließen, wenn der Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 in einer ersten Drehrichtung gedreht wird, und kann den Drehmoment-Übertragungspfad öffnen, wenn der Rotor der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 in einer zweiten, entgegengesetzten Drehrichtung gedreht wird. Die Antriebsanordnung 100 kann entsprechend in einer Vielzahl an Fahrbetriebsmodi betrieben werden.The second clutch can open or close the torque transmission path between the second shaft 42 and the rotor of the second rotary electric machine 22 . In the freewheel configuration, the second clutch can close the torque transmission path when the rotor of the second rotary electric machine 20 is rotated in a first direction of rotation, and can open the torque transmission path when the rotor of the second rotary electric machine 20 is rotated in a second, opposite direction direction of rotation is rotated. Accordingly, the drive arrangement 100 can be operated in a large number of driving operating modes.

Durch die Öffnung der zweiten Kupplung 120 kann die zweite elektrische Rotationsmaschine 20 vom Betrieb der ersten elektrischen Rotationsmaschine 10 sowie der Verbrennungskraftmaschine 110 abgekoppelt werden, so dass keine Energie zum Drehen des Rotors 21 der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 notwendig ist.By opening the second clutch 120, the second electric rotary machine 20 can be decoupled from the operation of the first electric rotary machine 10 and the internal combustion engine 110, so that no energy is required to rotate the rotor 21 of the second electric rotary machine 20.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit erfindungsgemäßer Antriebseinheit in einer zweiten Ausführungsform. 3 shows a schematic representation of a drive arrangement according to the invention with a drive unit according to the invention in a second embodiment.

In der hier dargestellten Variante der Antriebsanordnung 100 ist ebenfalls vorgesehen, dass eine Verbrennungskraftmaschine 110 über ein Abtriebselement 111 mit einem Schwingungsdämpfer 101 drehfest verbunden ist. Der Schwingungsdämpfer 101 ist an eine Eingangsseite 2 der Antriebseinheit 1 über ein Anschlusselement 4 angeschlossen. Dieses Anschlusselement 4 ist drehfest mit dem Rotor 11 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 10 gekoppelt.In the variant of the drive arrangement 100 shown here, it is also provided that an internal combustion engine 110 is connected in a torque-proof manner to a vibration damper 101 via an output element 111 . The vibration damper 101 is connected to an input side 2 of the drive unit 1 via a connection element 4 . This connection element 4 is coupled in a torque-proof manner to the rotor 11 of the first electric rotary machine 10 .

Der Rotor 11 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 10i ist weiterhin drehfest mit einer Außenverzahnung einer ersten Übersetzungsstufe 70 verbunden, sodass ein vom Rotor 11 der ersten elektrischen Rotationsmaschine 10 zur Verfügung gestelltes Drehmoment über diese erste Übersetzungsstufe auf eine mit der ersten Übersetzungsstufe 70 drehfest verbundene erste Welle 40 geleitet wird. Die erste Welle 40 ist mit einer Eingangsseite 51 der ersten Trennkupplung 50 verbunden. Die Ausgangsseite 52 der ersten Trennkupplung 50 ist mit einer zweiten Welle 41 gekoppelt. Mit der zweiten Welle 41 ist weiterhin ein Freilauf 120 verbunden, auf dem der Rotor 21 der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 sitzt.The rotor 11 of the first electric rotary machine 10i is also non-rotatably connected to external teeth of a first transmission stage 70, so that a torque made available by the rotor 11 of the first electric rotary machine 10 via this first transmission stage is applied to a first shaft 40, which is non-rotatably connected to the first transmission stage 70 is directed. The first shaft 40 is connected to an input side 51 of the first disconnect clutch 50 . The output side 52 of the first disconnect clutch 50 is coupled to a second shaft 41 . Also connected to the second shaft 41 is a freewheel 120 on which the rotor 21 of the second rotary electric machine 20 is seated.

In Abhängigkeit der Drehrichtung kann somit Drehmoment von der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 über den Freilauf 120 auf die zweite Welle 41 übertragen werden, oder aber auch ein Drehmoment-Übertragungspfad zwischen der zweiten Welle 41 und dem Rotor 21 der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 unterbrochen werden.Depending on the direction of rotation, torque can thus be transmitted from second electric rotary machine 20 via freewheel 120 to second shaft 41, or a torque transmission path between second shaft 41 and rotor 21 of second electric rotary machine 20 can be interrupted.

Der Freilauf 120 sitzt dabei axial in dem vom Rotor 21 der zweiten elektrischen Rotationsmaschine 20 radial begrenzten Raum.The freewheel 120 is seated axially in the space delimited radially by the rotor 21 of the second rotary electric machine 20 .

Die zweite Welle 41 ist über eine zweite Übersetzungsstufe 71 und eine Zwischenwelle 81 sowie über eine dritte Übersetzungsstufe 72 mit dem Differenzialgetriebe 80 und demzufolge auch mit den darin angeordneten Radantriebswellen 103 gekoppelt.The second shaft 41 is coupled via a second transmission stage 71 and an intermediate shaft 81 and via a third transmission stage 72 to the differential gear 80 and consequently also to the wheel drive shafts 103 arranged therein.

Mit der hier vorgeschlagenen Antriebseinheit und der damit ausgestatteten Antriebsanordnung werden Einrichtungen zur Verfügung gestellt, die in kostengünstiger Ausgestaltung sowie bauraumsparender Weise einen effizienten Betrieb gewährleisten.With the drive unit proposed here and the drive arrangement equipped with it, devices are made available which ensure efficient operation in a cost-effective design and space-saving manner.

Bezugszeichenlistereference list

11
Antriebseinheitdrive unit
22
Eingangsseite der AntriebseinheitInput side of the drive unit
33
Ausgangsseite der AntriebseinheitOutput side of the drive unit
44
Anschlusselement der AntriebseinheitConnection element of the drive unit
55
innenverzahntes Zahnrad des Anschlusselementsinternally toothed gear wheel of the connection element
1010
erste elektrische Rotationsmaschinefirst electric rotary machine
1111
Rotor der ersten elektrischen RotationsmaschineRotor of the first rotary electric machine
1212
Stator der ersten elektrischen RotationsmaschineStator of the first rotary electric machine
2020
zweite elektrische Rotationsmaschinesecond rotary electric machine
2121
Rotor der zweiten elektrischen RotationsmaschineRotor of the second rotary electric machine
2222
Stator der zweiten elektrischen RotationsmaschineStator of the second rotary electric machine
4040
erste Wellefirst wave
4141
zweite Wellesecond wave
5050
erste Trennkupplungfirst disconnect clutch
5151
Eingangsseite der ersten TrennkupplungInput side of the first separating clutch
5252
Ausgangsseite der ersten TrennkupplungOutput side of the first separating clutch
7070
erste Übersetzungsstufefirst translation stage
7171
zweite Übersetzungsstufesecond translation stage
7272
dritte Übersetzungsstufethird level of translation
8080
Differentialgetriebedifferential gear
8181
Zwischenwelleintermediate shaft
100100
Antriebsanordnungdrive arrangement
101101
Schwingungsdämpfervibration damper
103103
Radantriebswellewheel drive shaft
110110
Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
111111
Abtriebselement der VerbrennungskraftmaschineOutput element of the internal combustion engine
120120
zweite Kupplungsecond clutch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

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Claims (10)

Antriebseinheit (1) für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, mit einer ersten elektrischen Rotationsmaschine (10) sowie einer zweiten elektrischen Rotationsmaschine (20) und einer ersten Welle (40) sowie einer zweiten Welle (41), wobei ein Rotor (11) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (10) drehfest mit der ersten Welle (40) gekoppelt ist und wobei die Antriebseinheit (1) weiterhin eine erste Trennkupplung (50) aufweist, mit der der Rotor (11) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (10) zur Drehmomentübertragung mit der zweiten Welle (41) verbindbar oder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (1) weiterhin eine zweite Kupplung (120) aufweist, mit der ein Rotor (21) der zweiten elektrischen Rotationsmaschine (20) zur Drehmomentübertragung mit der zweiten Welle (41) verbindbar oder verbunden ist.Drive unit (1) for a drive train of an electrically drivable motor vehicle, having a first electric rotary machine (10) and a second electric rotary machine (20) and a first shaft (40) and a second shaft (41), with a rotor (11) of the first electric rotary machine (10) is coupled in a torque-proof manner to the first shaft (40) and wherein the drive unit (1) also has a first separating clutch (50) with which the rotor (11) of the first electric rotary machine (10) is used for torque transmission with the second shaft (41) can be connected or is connected, characterized in that the drive unit (1) also has a second clutch (120) with which a rotor (21) of the second electric rotary machine (20) can be connected to the second shaft (41 ) connectable or connected. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (120) ein Freilauf ist.drive unit after claim 1 , characterized in that the second clutch (120) is a freewheel. Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf ein schaltbarer Freilauf ist.drive unit after claim 2 , characterized in that the freewheel is a switchable freewheel. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der schaltbare Freilauf als Betätigungseinrichtung einen direkt auf ein Bewegungselement des Freilaufs wirkenden Magneten oder einen hydraulischen Aktor aufweist.drive unit after claim 3 , characterized in that the switchable freewheel has as an actuating device acting directly on a moving element of the freewheel magnet or a hydraulic actuator. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (120) eine Klauenkupplung ist.drive unit after claim 1 , characterized in that the second clutch (120) is a dog clutch. Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die zweite elektrische Rotationsmaschine (20) als Innenläufermotor ausgebildet ist, wobei die zweite Kupplung (120) axial innerhalb eines von dem Rotor (21) der zweiten elektrischen Rotationsmaschine (20) radial begrenzten Raumes angeordnet ist.Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second electrical rotary machine (20) is designed as an internal rotor motor, the second clutch (120) being axially delimited within one of the rotor (21) of the second electrical rotary machine (20) radially Room is arranged. Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (11) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (10) mit der ersten Welle (40) unmittelbar oder mittelbar über eine erste Übersetzungsstufe (70) gekoppelt ist.Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor (11) of the first electric rotary machine (10) is coupled to the first shaft (40) directly or indirectly via a first transmission stage (70). Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Rotationsmaschine (10) für einen Generatorbetrieb eingerichtet ist.Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first electric rotary machine (10) is set up for generator operation. Antriebseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Rotationsmaschine (20) für einen Antriebsmotorbetrieb eingerichtet ist.Drive unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second electric rotary machine (20) is set up for drive motor operation. Antriebsanordnung (100) mit einer Antriebseinheit (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 sowie mit einer Verbrennungskraftmaschine (110), die mittels eines Abtriebselements (111) der Verbrennungskraftmaschine (110) drehfest mit dem Rotor (11) der ersten elektrischen Rotationsmaschine (10) gekoppelt oder koppelbar ist.Drive arrangement (100) with a drive unit (1) according to one of Claims 1 until 9 and with an internal combustion engine (110) which is coupled or can be coupled in a rotationally fixed manner to the rotor (11) of the first electric rotary machine (10) by means of an output element (111) of the internal combustion engine (110).
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