WO2019105504A1 - Antriebseinheit für hybridkraftfahrzeug mit variabler abtriebsübersetzung - Google Patents

Antriebseinheit für hybridkraftfahrzeug mit variabler abtriebsübersetzung Download PDF

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WO2019105504A1
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countershaft
electric machine
internal combustion
combustion engine
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Andreas Trinkenschuh
Steffen Lehmann
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a drive unit for a drive train of a hybrid motor vehicle, such as a hybrid car, truck, bus or other commercial vehicle, with an internal combustion engine, such as a gasoline or diesel engine, a first electric machine, one with respect to their coaxial rotor to a rotation axis egg - A rotor of the first electric machine arranged second electric machine, a first translation stage arranged between a non-rotatably coupled to an output shaft of the internal combustion engine or coupling drive component and a drive shaft of the first electric machine and / or the second electric machine, and a transmission subunit , via which the drive shaft of the respective electric machine is coupled or can be coupled to a wheel drive.
  • a hybrid motor vehicle such as a hybrid car, truck, bus or other commercial vehicle
  • an internal combustion engine such as a gasoline or diesel engine
  • a first electric machine one with respect to their coaxial rotor to a rotation axis egg -
  • a rotor of the first electric machine arranged second electric machine
  • the drive component of the internal combustion engine is coupled via a second gear ratio with a countershaft unit, wherein the countershaft unit has an integrated (first) clutch and is further connected to the wheel drive that, depending on the position of this (first ) Coupling the internal combustion engine is coupled via at least the second gear ratio with the Radantriebswellen or decoupled from these Radan- drive shafts.
  • a translation for the connection between the internal combustion engine and the wheel drive is variable as possible selectable. Either there is a torque transmission from the internal combustion engine via the first gear ratio to the respective drive shaft and from there via the gear subunit to the Radantriebswellen, o- over the second gear ratio directly via the countershaft unit toward the Radantriebswellen instead.
  • the design of the electric machine including the drive shafts a particularly compact arrangement and design of the drive unit is implemented.
  • the countershaft unit has a first countershaft, which is connected / coupled in a rotationally fixed manner to the drive component of the internal combustion engine via the second transmission stage, and a second countershaft, which is connected to the first countershaft via the (first) clutch active / is coupled, has.
  • the structure of the countershaft unit is kept particularly simple.
  • first countershaft and the second countershaft are arranged coaxially with each other. This allows a particularly compact arrangement of the two countershafts to each other.
  • a first drive shaft of the electric machine can be operatively connected / coupled via a further (second) clutch to a second drive shaft of the second electric machine
  • the structure of the transmission input unit further connected to the drive shafts is kept as simple as possible. Because the drive shafts then preferably have a common input from the internal combustion engine and a common output from the transmission subunit.
  • the first drive shaft is directly connected / coupled directly to the drive component of the internal combustion engine via the first transmission stage.
  • the drive component of the internal combustion engine is particularly preferably a drive flange. This also keeps the design of the drive unit simple.
  • the functionality of the transmission subunit is widened.
  • a parking lock is provided on the third countershaft, which blocks in its activated state, a rotation of the third countershaft.
  • the third countershaft (preferably via a further fourth gear stage) is rotatably coupled to a differential of a wheel drive.
  • the wheel drive then typically has, in addition to the differential, the wheel drive shafts which are non-rotatably connected to a drive wheel of the motor vehicle.
  • the second countershaft prefferably to be rotationally connected / coupled to the differential (preferably via a further (fifth) gear ratio stage).
  • the structure is also kept very simple.
  • first clutch and / or the second clutch are in each case designed as a friction clutch (s), particularly preferably as a multi-disc clutch (s), so that an overlapping circuit is made possible.
  • first clutch and / or the second clutch are / is also designed as a claw clutch (-en) or as a magnetic clutch (-en) or as a magnetic-rheological clutch (-en).
  • the output shaft via a damping unit, which is preferably designed as a torsional vibration damper, such as a single or Zweimassenschwung- wheel, and / or a further (third) coupling, preferably in the form of a slip clutch, with the drive component is coupled.
  • a damping unit which is preferably designed as a torsional vibration damper, such as a single or Zweimassenschwung- wheel, and / or a further (third) coupling, preferably in the form of a slip clutch, with the drive component is coupled.
  • the drive component of the output shaft is decoupled.
  • at least the first drive shaft can be connected to the wheel drive shafts (via differential) via the two overall ratios.
  • the drive unit for the hybrid vehicle comprises an internal combustion engine, two electric machines arranged coaxially relative to each other, a first gear ratio between the internal combustion engine and the two electric machines or between input and output shafts (drive shafts) thereof is arranged accordingly, and a second translation stage, which is arranged between the internal combustion engine and an integrated separating clutch (first clutch) having countershaft (first countershaft) on.
  • FIG. 1 is a simplified sectional view of a drive unit according to the invention according to a preferred embodiment
  • FIG. 2 shows a simplified sectional view of the drive unit, similar to FIG. 1, wherein additionally a torque transmission path between an internal combustion engine and a differential is plotted by conversion of a first overall gear ratio
  • FIG. 3 is a simplified sectional view of the drive unit, similar to FIG. 1, showing a further torque transmission path between the internal combustion engine and a differential via drive shafts of two electric machines and via a transmission subunit, implementing a second overall transmission.
  • a drive unit 1 according to the invention is illustrated in terms of their basic structure.
  • the drive unit 1 is implemented as a hybrid drive unit 1 and part of a drive train 2 of a (Flybrid-) motor vehicle.
  • the drive unit 1 has an internal combustion engine 3 in the form of an Otto or diesel engine and two electric machines 4 and 7.
  • the internal combustion engine 3 has an output shaft 10 designed as a crankshaft, which as described in more detail below, further coupled with a drive component 11.
  • the electrical machines 4, 7 are each designed as three-phase motors and each have a stator 28, 29 fixed to the housing and a rotor 5, 8 rotatable relative to the stator 28, 29.
  • the first electric machine 4 and the second electric machine 7 are cooled by means of a fluid, such as oil or water.
  • a first electric machine 4 has a stator 28, which is firmly held in a gear housing, for example, and a rotor 5 which is rotatably mounted relative to this stator 28.
  • the rotor 5 is non-rotatably connected to a (first) drive shaft 12, which can be assigned to the first electric machine 4.
  • the first drive shaft 12 is rotatably mounted with respect to a rotation axis 6.
  • the first drive shaft 12 is arranged coaxially to a second drive shaft 13, which second drive shaft 13 in turn can be regarded as part of a second electric machine 7.
  • the first drive shaft 12 is designed as a solid shaft.
  • the second drive shaft 13 is designed as a hollow shaft arranged radially outside the first drive shaft 12.
  • a rotor 8 of the second electric machine 7 is non-rotatably connected to the second drive shaft 13. Also, the second electric machine 7 has a likewise, for example, in the gear housing fixedly received stator 29, to which the rotor 8 is rotatably mounted, on.
  • the two first and second drive shafts 12 and 13 are mounted so as to be rotatable relative to one another by means of two (first) bearings 30, here in the form of roller bearings. Also, the two first and second drive shafts 12 and 13 are rotatably mounted relative to a housing-fixed area by means of a plurality of (second) bearings 31, here in the form of roller bearings. Two (second) bearings 31 are arranged directly on the first drive shaft 12, a further (second) bearing 31 is disposed directly on the second drive shaft 13.
  • the output shaft 10 is connected by means of a damping unit 27 in the form of a dual-mass flywheel with the internal combustion engine 3 associated drive component 11 permanently rotatably connected.
  • a (third) Clutch used at this point.
  • the output shaft 10 is then rotationally fixedly connected to the drive component 11, and in an open position of the third clutch, the drive component 11 and the output shaft 10 are correspondingly freely rotatable / rotationally decoupled from each other.
  • the drive component 11 is designed as a drive flange.
  • the drive component 11 is again mounted on the housing side by means of a (third) bearing 32, here in the form of rolling bearings.
  • the third bearing 32 is formed as a double-row bearing 32.
  • the drive component 11 has a first toothed region 33, which meshes with a toothing 34 attached to the first drive shaft 12.
  • this toothing 34 is arranged on that (end) region of the first drive shaft 12, which is arranged at a distance from a rotor connection region 35 of the first drive shaft 12 along the axis of rotation 6.
  • the first drive shaft 12 is rotatably connected to the rotor 5.
  • the first drive shaft 12 runs through the second drive shaft 13 in the axial direction / along the axis of rotation 6 between the rotor connection region 35 and the region accommodating the toothing 34.
  • the toothing 34 is therefore arranged on the portion of the first drive shaft 13 projecting from the first drive shaft 12 arranged.
  • the drive component 11 is consequently connected in a rotationally fixed manner to the first drive shaft 12 via a first transmission stage 9, which is formed by the connection of the first toothed region 33 with the toothing 34.
  • the drive component 11 is provided with a second toothed region 37.
  • This second toothed region 37 is in meshing engagement with a toothing 38 of a (first) countershaft 19.
  • the countershaft unit 17 also has an integrated (first) coupling 18, which serves as a couplable / decoupled connecting member between the first countershaft 19 and a second countershaft 20 of the countershaft unit 17.
  • the first clutch 18 is designed as a friction clutch. In a closed position of the first clutch 18, the first countershaft 19 is rotatably connected to the second countershaft 20. In an open position of the first clutch 18, the two countershafts 19 and 20 freely rotatable relative to each other / decoupled from each other rotationally.
  • the first countershaft 19 is arranged coaxially with the second countershaft 20 with respect to its (second) axis of rotation 42.
  • the second countershaft 20 is designed as a hollow shaft, and is arranged radially outside of the first countershaft 19.
  • the first countershaft 19 is rotatably arranged relative to a housing-fixed area by means of two further (fourth) bearings 39.
  • the second countershaft 20 is rotatably supported relative to the first countershaft 19 by means of a further (fifth) bearing 40.
  • the second clutch 21 is also designed as a friction clutch.
  • a first coupling component 43 of the second clutch 21 is non-rotatably connected to the first drive shaft 12.
  • the first coupling component 43 is arranged on the same side relative to the second drive shaft 13 as the rotor connection region 35 on the first drive shaft 12.
  • a second clutch constituent part 44 of the second clutch 21 is non-rotatably connected to the second drive shaft 13.
  • the two clutch components 43 and 44 of the second clutch 21 are typically connected to one another in a closed position of the second clutch 21 in a rotationally fixed manner, and rotatably decoupled relative to each other in an open position of the second clutch 21.
  • the second clutch component 44 of the second clutch 21 is arranged on a first end region of the second drive shaft 13, which first end region faces the rotor 5 of the first electric machine 4.
  • a toothing 45 is attached to a second end region of the second drive shaft 13 that is axially opposite this first end region.
  • the second drive shaft 13 is in operative connection with a gear subassembly 14.
  • the gearbox unit 14 is also implemented as a countershaft unit and forms a subunit the also the countershaft unit 17 with comprehensive gear unit. Conversely, therefore, the countershaft unit 17 is to be regarded as a transmission subunit.
  • the transmission subunit 14 has a (third) countershaft 23.
  • the third countershaft 23 has a first toothed region 46, which is meshed with the toothing 45.
  • the second drive shaft 13 is connected to the transmission subunit 14 / the third countershaft 23 via a (third) transmission stage 22 formed by the toothing 45 and the first toothed region 46.
  • the third countershaft 23 has a second toothed region 47, which is arranged at a spacing axially relative to this first toothed region 46.
  • This second toothed region 47 is operatively connected to a differential 24 of a wheel drive 36.
  • the second toothed region 47 is meshed with a toothing 48 of the differential 24.
  • the toothing 48 is formed, for example, by an externally toothed drive wheel of the differential 24.
  • the connection between the second toothed region 47 and the toothing 48 forms a (fourth) translation stage 25.
  • the second drive shaft 13 is rotatably connected in operation by the combination of the third gear stage 22 with the fourth gear stage 25 with the differential 24.
  • the third countershaft 23 is additionally rotatably arranged relative to a housing-fixed area by means of two (sixth) bearings 41.
  • the wheel drive 36 typically has two wheel drive shafts 15a, 15b which are each rotatably connected to a drive wheel of the motor vehicle.
  • the differential 24 is connected to one of the wheel drive shafts 15a, 15b with one output 49a, 49b in operation.
  • the second countershaft 20 has a toothing 50. Although this is not shown in FIG. 1 for the sake of clarity, this serration 50 is in meshing engagement with the toothing 48 of the differential 24.
  • the connection between the toothing 50 and the toothing 48 forms a (fifth) gear stage 26.
  • the drive component 11 is coupled to the counter gear unit 17 via the second gear stage 16, wherein the counter gear unit 17 has the integrated first clutch 18 and can thus be further coupled to the wheel drive shafts 15a, 15b via the differential 24.
  • the internal combustion engine 3 is coupled in a first operating mode via the second transmission stage 16 and the fifth transmission stage 26 to the wheel drive 36 / differential 24 (closed position of the first clutch 18) or in a second operating mode from the wheel drive 36 / the differential 24 rotatably decoupled (open position of the first clutch 18).
  • a torque transmission (first torque transmission path 52) from the drive component 11 via the second transmission stage 16 to the first countershaft 19, via the first clutch 18, via the second countershaft 20 and the fifth gear stage 25 to the differential 24 and from there to the individual wheel drive shafts 15a, 15b instead.
  • the output shaft 10 / the drive component 11 is thereby coupled / connected to the respective wheel drive shaft 15a, 15b via a first overall transmission ratio (formed by transmission stages 16 and 25 as well as the transmission ratio of the differential 24).
  • the first clutch 18 is opened and the second clutch 21 is closed.
  • torque transmission (second torque transmission path 53) from the drive component 11, via the first gear stage 9, via the first drive shaft 12, via the second clutch 21, via the second drive shaft 13, via the third gear stage 22, the fourth gear stage 25 takes place and beyond the differential 24 towards the wheel drive shafts 15a, 15b.
  • the output shaft 10 / the drive component 11 is thereby coupled / connected to the respective wheel drive shaft 15a, 15b via a second overall ratio (formed by ratio stages 9, 22 and 25 and the ratio of the differential 24).
  • the third countershaft 23 is operatively connected to a parking lock device 51 (also referred to simply as a parking lock), which in its activated state blocks rotation of the third countershaft 23 and locks in a deactivated state, a rotation of the third countershaft 23 allows / releases.
  • the parking lock device 51 is electrically actuated / switchable between its states.
  • first and the second clutch 18, 21 are each formed as a multi-plate clutch.
  • first and second clutches 18, 21 are designed independently of each other as a claw clutch or as a magnetic clutch or as a magnetorheological clutch.
  • the drive unit 1 for hybrid vehicles between an internal combustion engine 3, two mutually coaxially arranged electric machines EM1 (first electric machine 4) and EM2 (second electric machine 7), a translation stage (first translation stage 9) between the internal combustion engine 3 and the two electric machines 4, 7 and their input or output shafts (first drive shaft 12 and second drive shaft 13) and a gear ratio (second gear stage 16) between the internal combustion engine 3 and the first countershaft 19 with integrated separating clutch (first clutch 18).
  • first clutch 18 and second clutch 21 are provided.
  • the separating clutches 18, 21 are designed either as a multi-plate clutch or as a claw clutch or as a magnetic coupling or magnetorheological coupling.
  • an electrically operated parking lock 51 is present.
  • the first electric machine 4 and / or the second electric machine 7 are cooled by means of a fluid, such as oil or water.
  • a power electronics is integrated in the drive unit 1.
  • an additional countershaft 9 with an integrated separating clutch 18 allows further translation possibilities between the internal combustion engine 3 and the output 36 or vehicle wheels.
  • the first countershaft 9 is connected to the Translation stage 16 to the internal combustion engine 3 and a further translation stage (fifth gear stage 26) to the differential wheel 48 in conjunction.
  • this drive unit 1 can be used to set two independent, different transmission stages (overall ratios).
  • the first gear stage second overall gear ratio
  • the torque flow of the internal combustion engine 3 to the wheel takes place through the (third) countershaft 23.
  • the separating clutch KO 18 is open on the first countershaft 19.
  • the separating clutch K1 21 is coupled / closed and transmits the starting torque of the internal combustion engine 3 further to the differential 24 or the vehicle wheels. At high vehicle speeds with the internal combustion engine 3 as drive, the separating clutch K1 21 is opened and the integrated separating clutch K0 18 on the first countershaft 19 is closed. The torque flow of the internal combustion engine 3 is effected by the first countershaft 19 and the differential 24 to the vehicle wheels.
  • the driving machine EM2 7 can be active and / or inactive (FIG. 3).
  • Particularly advantageous for fuel consumption and CO2 emissions is a short transfer stage between the internal combustion engine 3 and the vehicle output 36.
  • the two clutches 18, 21 are designed as frictional clutches (friction clutches).
  • reference numeral (9) denotes a first gear stage between the internal combustion engine 3 and a drive flange 11 and the two electric machines EM1 4 and EM2 7 and input and output shafts 12 and 13 of the two electric machines EM1 4 and EM2 7
  • reference numeral (21) denotes a disconnect clutch K1
  • reference numeral (22) denotes a (third) gear stage between the input and output shafts 12 and 13 of the two electric machines EM1 4 and EM2 7 and one (third) Countershaft 23
  • the reference numeral (23) denotes the third countershaft
  • the reference numeral (25) a (fourth) translation stage between the third countershaft 23 and a differential 24
  • the reference numeral (24) denotes the differential
  • the reference numeral (11) denotes a drive flange
  • the reference numeral (12) denotes the input or output shaft of the first electrical Machine EM1 4
  • the reference numeral (13) denotes the
  • the drive unit 1 for hybrid vehicles allows two different transmission ratios (total ratios) of the internal combustion engine 3 to the wheels.
  • a second gear ratio (first overall transmission ratio) of the internal combustion engine 3 to the wheel is possible.
  • Two different shiftable translations of the internal combustion engine to the wheel are advantageous depending on the driving mode for the consumption of CO2.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit (1) für einen Antriebsstrang (2) eines Hybridkraftfahrzeuges, mit einer Verbrennungskraftmaschine (3), einer ersten elektrischen Maschine (4), einer hinsichtlich ihres Rotors (8) koaxial zu einer Drehachse (6) eines Rotors (5) der ersten elektrischen Maschine (4) angeordneten zweiten elektrischen Maschine (7), einer ersten Übersetzungsstufe (9) angeordnet zwischen einem drehfest mit einer Ausgangswelle (10) der Verbrennungskraftmaschine (3) gekoppelten oder koppelbaren Antriebsbestandteil (11) und einer Triebwelle (12, 13) der ersten elektrischen Maschine (4) und/oder der zweiten elektrischen Maschine (7), sowie einer Getriebeteileinheit (14), über die die Triebwelle (12, 13) der jeweiligen elektrischen Maschine (4, 7) mit Radantriebswellen (15a, 15b) gekoppelt oder koppelbar ist, wobei der Antriebsbestandteil (11) der Verbrennungskraftmaschine (3) über eine zweite Übersetzungsstufe (16) mit einer Vorgelegeeinheit (17) gekoppelt ist, wobei die Vorgelegeeinheit (17) eine integrierte Kupplung (18) aufweist und so mit den Radantriebswellen (15a, 15b) weiter verbunden ist, dass in Abhängigkeit der Stellung dieser Kupplung (18) die Verbrennungskraftmaschine (3) über zumindest die zweite Übersetzungsstufe (16) mit den Radantriebswellen (15a, 15b) gekoppelt oder von diesen Radantriebswellen (15a, 15b) entkoppelt ist.

Description

Antriebseinheit für Hybridkraftfahrzeuq mit variabler Abtriebsübersetzunq
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für einen Antriebsstrang eines Hybridkraft- fahrzeuges, wie eines hybriden Pkws, Lkws, Busses oder sonstigen Nutzfahrzeuges, mit einer Verbrennungskraftmaschine, wie einem Otto- oder Dieselmotor, einer ersten elektrischen Maschine, einer hinsichtlich ihres Rotors koaxial zu einer Drehachse ei- nes Rotors der ersten elektrischen Maschine angeordneten zweiten elektrischen Ma- schine, einer ersten Übersetzungsstufe angeordnet zwischen einem drehfest mit einer Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine gekoppelten oder koppelbaren An- triebsbestandteil und einer Triebwelle der ersten elektrischen Maschine und/oder der zweiten elektrischen Maschine, sowie einer Getriebeteileinheit, über die die Triebwelle der jeweiligen elektrischen Maschine mit einem Radantrieb gekoppelt oder koppelbar ist.
Der Anmelderin ist eine noch nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2017 127 695.5, eingereicht am 23.11.2017, bekannt, mit der ein An- triebsstrang für ein Hybridkraftfahrzeug offenbart ist. Dieser Antriebsstrang weist ebenfalls zwei elektrische Maschinen sowie eine Verbrennungskraftmaschine auf, die miteinander in Wirkbeziehung bringbar sind.
Weiterer gattungsgemäßer Stand der Technik ist aus der DE 10 2015 222 690 A1 , der DE 10 2015 222 691 A1 , der DE 10 2015 222 692 A1 , der DE 10 2015 222 694 A1 , der WO 2017/ 084 887 A1 , der WO 2017/ 084 888 A1 sowie der WO 2017/ 084 889 A1 bekannt.
Aus dem Stand der Technik hat es sich jedoch als Nachteil herausgestellt, dass die dort bekannten Ausführungen entweder, unter Realisierung mehrerer unterschiedli- cher Gesamtübersetzungen zwischen der Verbrennungskraftmaschine und den Rad- antriebswellen, relativ großbauend sowie komplex ausgebildet sind, oder, bei kompak- ter Ausführung, aufgrund des beschränkten Bauraums eine Umsetzung mehrerer Ge- samtübersetzungen zwischen der Verbrennungskraftmaschine und den Radantriebs- wellen nicht möglich ist. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beheben und insbesondere eine Antriebseinheit für ein Hyb- ridkraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, die sowohl möglichst kompakt aufgebaut ist sowie eine möglichst variabel einstellbare Gesamtübersetzung (Antriebsübersetzung) entlang des Drehmomentübertragungsweges zwischen der Verbrennungskraftma- schine und den Radantriebswellen ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Antriebsbestandteil der Verbren- nungskraftmaschine über eine zweite Übersetzungsstufe mit einer Vorgelegeeinheit gekoppelt ist, wobei die Vorgelegeeinheit eine integrierte (erste) Kupplung aufweist und so mit dem Radantrieb weiter verbunden ist, dass in Abhängigkeit der Stellung dieser (ersten) Kupplung die Verbrennungskraftmaschine über zumindest die zweite Übersetzungsstufe mit den Radantriebswellen gekoppelt oder von diesen Radan- triebswellen entkoppelt ist.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung einer Antriebseinheit ist eine Übersetzung für die Verbindung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Radantrieb möglichst variabel wählbar. Entweder findet eine Drehmomentübertragung von der Verbrennungskraftmaschine über die erste Übersetzungsstufe hin zu der jeweiligen Triebwelle und von dort über die Getriebeteileinheit hin zu den Radantriebswellen, o- der über die zweite Übersetzungsstufe direkt über die Vorgelegeeinheit hin zu den Radantriebswellen statt. Zudem, durch die Ausbildung der elektrischen Maschine samt der Triebwellen, ist eine besonders kompakte Anordnung und Ausbildung der Antriebseinheit umgesetzt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind mit den Unteransprüchen beansprucht und nachfolgend näher erläutert.
Demnach ist es weiterhin von Vorteil, wenn die Vorgelegeeinheit eine erste Vorgele- gewelle, die über die zweite Übersetzungsstufe drehfest mit dem Antriebsbestandteil der Verbrennungskraftmaschine verbunden / gekoppelt ist, sowie eine zweite Vorgele- gewelle, die über die (erste) Kupplung mit der ersten Vorgelegewelle wirkverbunden / koppelbar ist, aufweist. Dadurch ist der Aufbau der Vorgelegeeinheit besonders ein- fach gehalten.
In diesem Zusammenhang ist es auch zweckmäßig, wenn die erste Vorgelegewelle sowie die zweite Vorgelegewelle koaxial zueinander angeordnet sind. Dies lässt eine besonders kompakte Anordnung der beiden Vorgelegewellen zueinander zu.
Ist eine erste Triebwelle der elektrischen Maschine über eine weitere (zweite) Kupp- lung mit einer zweiten Triebwelle der zweiten elektrischen Maschine wirkverbunden / koppelbar, wird der Aufbau der mit den Triebwellen weiter verbundenen Getriebetei- leinheit möglichst einfach gehalten. Denn die Triebwellen verfügen dann bevorzugt über einen gemeinsamen Eingang seitens der Verbrennungskraftmaschine sowie ei- nem gemeinsamen Ausgang seitens der Getriebeteileinheit.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die erste Triebwelle direkt über die erste Über- setzungsstufe mit dem Antriebsbestandteil der Verbrennungskraftmaschine drehfest verbunden / gekoppelt ist. Der Antriebsbestandteil der Verbrennungskraftmaschine ist besonders bevorzugt ein Antriebsflansch. Dadurch wird auch der Aufbau der Antriebs- einheit einfach gehalten.
In diesem Zusammenhang ist es auch zweckmäßig, wenn die zweite Triebwelle über eine dritte Übersetzungsstufe (der Getriebeteileinheit) mit den Radantriebswellen wei- ter rotatorisch gekoppelt ist.
Ist die zweite Triebwelle mittels der dritten Übersetzungsstufe (indirekt) mit einer wei- teren dritten Vorgelegewelle rotatorisch verbunden / gekoppelt, wird die Funktionalität der Getriebeteileinheit erweitert.
In diesem Zusammenhang ist es demnach insbesondere vorteilhaft, wenn an der drit- ten Vorgelegewelle eine Parksperre vorgesehen ist, die in ihrem aktivierten Zustand eine Verdrehung der dritten Vorgelegewelle blockiert. Des Weiteren ist es zweckmäßig, wenn die dritte Vorgelegewelle (vorzugsweise über eine weitere vierte Übersetzungsstufe) mit einem Differential eines Radantriebs dreh- gekoppelt ist. Der Radantrieb weist dann auf typische Weise neben dem Differential die Radantriebswellen auf, die mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeuges drehfest verbunden sind.
In diesem Zusammenhang ist es wiederum zweckmäßig, wenn die zweite Vorgelege- welle (vorzugsweise über eine weitere (fünfte) Übersetzungsstufe) mit dem Differential rotatorisch verbunden / gekoppelt ist. Dadurch wird der Aufbau ebenfalls besonders einfach gehalten.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die erste Kupplung und/oder die zweite Kupp- lung jeweils als Reibungskupplung(-en), besonders bevorzugt als Lamellenkupplung(- en), ausgebildet sind/ist, sodass eine Überlappungsschaltung ermöglicht ist. In weite- ren Ausführungen sind/ist die erste Kupplung und/oder die zweite Kupplung auch als Klauenkupplung(-en) oder als Magnetkupplung(-en) oder als magnetrheologische Kupplung(-en) ausgeführt.
Zudem ist es von Vorteil, wenn die Ausgangswelle über eine Dämpfungseinheit, die bevorzugt als ein Drehschwingungsdämpfer, wie ein Ein- oder Zweimassenschwung- rad, ausgebildet ist, und/oder einer weitere (dritte) Kupplung, vorzugsweise in Form einer Rutschkupplung, mit dem Antriebsbestandteil gekoppelt ist. Dadurch ist auch der Antriebsbestandteil von der Ausgangswelle entkoppelbar. Somit lässt sich im Betrieb auch zumindest die erste Triebwelle über die beiden Gesamtübersetzungen mit den Radantriebswellen (über Differential) verbinden.
In anderen Worten ausgedrückt, ist somit erfindungsgemäß eine Antriebseinheit für Hybridfahrzeuge mit zwei variablen Abtriebsübersetzungen realisiert. Erfindungsge- mäß weist die Antriebseinheit für das Hybridfahrzeug eine Verbrennungskraftma- schine, zwei elektrische Maschinen, die koaxial relativ zueinander angeordnet sind, eine erste Übersetzungsstufe, die zwischen der Verbrennungskraftmaschine und den zwei elektrischen Maschinen oder zwischen Eingangs- und Ausgangswellen (Trieb- wellen) hiervon entsprechend angeordnet ist, sowie eine zweite Übersetzungsstufe, die zwischen der Verbrennungskraftmaschine und einer eine integrierte Trennkupp- lung (erste Kupplung) aufweisenden Gegenwelle (erste Vorgelegewelle) angeordnet ist, auf.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine vereinfachte Schnittansicht der Antriebseinheit, ähnlich zur Fig. 1 , wobei zusätzlich ein Drehmomentübertragungsweg zwischen einer Verbrennungs- kraftmaschine und einem Differential unter Umsetzung einer ersten Gesamt- übersetzung eingezeichnet ist, und
Fig. 3 eine vereinfachte Schnittansicht der Antriebseinheit, ähnlich zur Fig. 1 , wobei nun ein weiterer Drehmomentübertragungsweg zwischen der Verbrennungs- kraftmaschine und einem Differential über Triebwellen zweier elektrischer Maschinen sowie über eine Getriebeteileinheit, unter Umsetzung einer zwei- ten Gesamtübersetzung, eingezeichnet ist.
Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Ver- ständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen ver- sehen.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 hinsichtlich ihres prinzipiellen Aufbaus veranschaulicht. Die Antriebseinheit 1 ist als eine hybride Antriebseinheit 1 umgesetzt und Teil eines Antriebsstranges 2 eines (Flybrid-)Kraftfahrzeuges.
Die Antriebseinheit 1 weist eine Verbrennungskraftmaschine 3 in Form eines Otto- o- der Dieselmotors sowie zwei elektrische Maschinen 4 und 7 auf. Die Verbrennungs- kraftmaschine 3 weist eine als Kurbelwelle ausgebildete Ausgangswelle 10 auf, die, wie nachfolgend näher beschrieben, weiter mit einem Antriebsbestandteil 11 gekop- pelt ist. Die elektrischen Maschinen 4, 7 sind jeweils als Drehstrommotoren ausgeführt und weisen jeweils einen gehäusefest angeordneten Stator 28, 29 sowie einen relativ zu dem Stator 28, 29 verdrehbaren Rotor 5, 8 auf. Optional sind die erste elektrische Maschine 4 sowie die zweite elektrische Maschine 7 mittels eines Fluids, wie Öl oder Wasser, gekühlt.
Eine erste elektrische Maschine 4 weist einen bspw. in einem Getriebegehäuse fest aufgenommenen Stator 28 sowie einen relativ zu diesem Stator 28 verdrehbar gela- gerten Rotor 5 auf. Der Rotor 5 ist drehfest mit einer (ersten) Triebwelle 12, die der ersten elektrischen Maschine 4 zugeordnet werden kann, verbunden. Die erste Trieb- welle 12 ist in Bezug auf eine Drehachse 6 drehbar gelagert. Die erste Triebwelle 12 ist koaxial zu einer zweiten Triebwelle 13 angeordnet, welche zweite Triebwelle 13 wiederum als Bestandteil einer zweiten elektrischen Maschine 7 angesehen werden kann. Die erste Triebwelle 12 ist als Vollwelle ausgeführt. Die zweite Triebwelle 13 ist als eine radial außerhalb der ersten Triebwelle 12 angeordnete Hohlwelle ausgebildet. Ein Rotor 8 der zweiten elektrischen Maschine 7 ist drehfest mit der zweiten Trieb- welle 13 verbunden. Auch weist die zweite elektrische Maschine 7 einen ebenfalls bspw. in dem Getriebegehäuse fest aufgenommenen Stator 29, zu dem der Rotor 8 verdrehbar gelagert ist, auf.
Die beiden ersten und zweiten Triebwellen 12 und 13 sind mittels zweier (erster) La- ger 30, hier in Form von Wälzlagern ausgebildet, relativ zueinander verdrehbar gela- gert. Auch sind die beiden ersten und zweiten Triebwellen 12 und 13 mittels mehrerer (zweiter) Lager 31 , hier in Form von Wälzlagern ausgebildet, relativ zu einem gehäu- sefesten Bereich rotatorisch gelagert. Zwei (zweite) Lager 31 sind unmittelbar an der ersten Triebwelle 12 angeordnet, ein weiteres (zweites) Lager 31 ist unmittelbar an der zweiten Triebwelle 13 angeordnet.
Wie weiterhin ersichtlich, ist die Ausgangswelle 10 mittels einer Dämpfungseinheit 27 in Form eines Zweimassenschwungrades mit dem der Verbrennungskraftmaschine 3 zugeordneten Antriebsbestandteil 11 dauerhaft drehfest verbunden. Alternativ oder zusätzlich zu dieser Dämpfungseinheit 27 ist in weiteren Ausführungen eine (dritte) Kupplung an dieser Stelle eingesetzt. In einer geschlossenen Stellung der dritten Kupplung ist die Ausgangswelle 10 dann folglich mit dem Antriebsbestandteil 11 dreh- fest verbunden und in einer geöffneten Stellung der dritten Kupplung sind der An- triebsbestandteil 11 und die Ausgangswelle 10 entsprechend frei relativ zueinander verdrehbar / voneinander rotatorisch entkoppelt. Der Antriebsbestandteil 11 ist als ein Antriebsflansch ausgebildet. Der Antriebsbestandteil 11 ist wiederum mittels eines (dritten) Lagers 32, hier in Form von Wälzlagern ausgebildet, gehäuseseitig gelagert. Das dritte Lager 32 ist als ein zweireihiges Lager 32 ausgebildet.
Der Antriebsbestandteil 11 weist einen ersten Verzahnungsbereich 33 auf, der mit ei- ner an der ersten Triebwelle 12 angebrachten Verzahnung 34 in Zahneingriff steht. Wie in Fig. 1 zu erkennen, ist diese Verzahnung 34 an jenem (End-)Bereich der ersten Triebwelle 12 angeordnet, der beabstandet zu einem Rotorverbindungsbereich 35 der ersten Triebwelle 12 entlang der Drehachse 6 angeordnet ist. In dem Rotorverbin- dungsbereich 35 ist die erste Triebwelle 12 mit dem Rotor 5 drehfest verbunden. Die erste Triebwelle 12 verläuft in axialer Richtung / entlang der Drehachse 6 zwischen dem Rotorverbindungsbereich 35 und dem die Verzahnung 34 aufnehmenden Bereich durch die zweite Triebwelle 13 hindurch. Die Verzahnung 34 ist daher an dem aus der zweiten Triebwelle 13 hinausragenden Bereich angeordnet der ersten Triebwelle 12 angeordnet. Der Antriebsbestandteil 11 ist folglich über eine erste Übersetzungsstufe 9, die durch die Verbindung des ersten Verzahnungsbereiches 33 mit der Verzahnung 34 gebildet ist, mit der ersten Triebwelle 12 drehfest verbunden.
Zudem ist der Antriebsbestandteil 11 mit einem zweiten Verzahnungsbereich 37 ver- sehen. Dieser zweite Verzahnungsbereich 37 befindet sich mit einer Verzahnung 38 einer (ersten) Vorgelegewelle 19 in Zahneingriff. Die Vorgelegeeinheit 17 weist auch eine integrierte (erste) Kupplung 18 auf, die als koppelbares / entkoppelbares Verbin- dungsglied zwischen der ersten Vorgelegewelle 19 sowie einer zweiten Vorgelege- welle 20 der Vorgelegeeinheit 17 dient. Die erste Kupplung 18 ist als Reibungskupp- lung ausgeführt. In einer geschlossenen Stellung der ersten Kupplung 18 ist die erste Vorgelegewelle 19 drehfest mit der zweiten Vorgelegewelle 20 verbunden. In einer ge- öffneten Stellung der ersten Kupplung 18 sind die beiden Vorgelegewellen 19 und 20 frei relativ zueinander verdrehbar / voneinander rotatorisch entkoppelt. Die erste Vor- gelegewelle 19 ist in Bezug auf ihre (zweite) Drehachse 42 koaxial zu der zweiten Vorgelegewelle 20 angeordnet. Die zweite Vorgelegewelle 20 ist als eine Hohlwelle ausgeführt, und ist radial außerhalb der ersten Vorgelegewelle 19 angeordnet.
Die erste Vorgelegewelle 19 ist mittels zweier weiterer (vierter) Lager 39 relativ zu ei- nem gehäusefesten Bereich drehbar angeordnet. Die zweite Vorgelegewelle 20 ist mittels eines weiteren (fünften) Lagers 40 relativ zu der ersten Vorgelegewelle 19 drehbar gelagert. Aufgrund dieser Ausbildung der Vorgelegeeinheit 17 ist der An- triebsbestandteil 11 im Betrieb, über eine durch die Verbindung zwischen dem zweiten Verzahnungsbereich 37 mit der Verzahnung 38 gebildete zweite Übersetzungsstufe 16, permanent mit der ersten Vorgelegewelle 19 (Eingang der Vorgelegeeinheit 17) drehfest verbunden.
Zwischen der ersten Triebwelle 12 und der zweiten Triebwelle 13 ist weiterhin eine (zweite) Kupplung 21 wirkend. Die zweite Kupplung 21 ist ebenfalls als Reibungs- kupplung ausgeführt. Ein erster Kupplungsbestandteil 43 der zweiten Kupplung 21 ist drehfest mit der ersten Triebwelle 12 verbunden. Der erste Kupplungsbestandteil 43 ist auf der gleichen Seite relativ zu der zweiten Triebwelle 13 wie der Rotorverbin- dungsbereich 35 auf der ersten Triebwelle 12 angeordnet. Ein zweiter Kupplungsbe- standteil 44 der zweiten Kupplung 21 ist drehfest mit der zweiten Triebwelle 13 ver- bunden. Die beiden Kupplungsbestandteile 43 und 44 der zweiten Kupplung 21 sind auf typische Weise in einer geschlossenen Stellung der zweiten Kupplung 21 drehfest miteinander verbunden / gekoppelt und in einer geöffneten Stellung der zweiten Kupp- lung 21 relativ zueinander frei verdrehbar angeordnet / rotatorisch entkoppelt.
Der zweite Kupplungsbestandteil 44 der zweiten Kupplung 21 ist an einem ersten Endbereich der zweiten Triebwelle 13 angeordnet, welcher erste Endbereich dem Ro- tor 5 der ersten elektrischen Maschine 4 zugewandt ist. An einem diesem ersten End- bereich axial entgegengesetzten zweiten Endbereich der zweiten Triebwelle 13 ist eine Verzahnung 45 angebracht. Mittels dieser Verzahnung 45 ist die zweite Trieb- welle 13 mit einer Getriebeteileinheit 14 in Wirkzusammenhang. Die Getriebeteilein- heit 14 ist ebenfalls als eine Vorgelegeeinheit umgesetzt und bildet eine Teileinheit der auch die Vorgelegeeinheit 17 mit umfassenden Getriebeeinheit aus. Umgekehrt ist daher auch die Vorgelegeeinheit 17 als Getriebeteileinheit anzusehen.
Die Getriebeteileinheit 14 weist eine (dritte) Vorgelegewelle 23 auf. Die dritte Vorgele- gewelle 23 weist einen ersten Verzahnungsbereich 46 auf, der in Zahneingriff mit der Verzahnung 45 steht. Dadurch ist die zweite Triebwelle 13 über eine durch die Ver- zahnung 45 und den ersten Verzahnungsbereich 46 gebildete (dritte) Übersetzungs- stufe 22 mit der Getriebeteileinheit 14 / der dritten Vorgelegewelle 23 verbunden.
Neben dem ersten Verzahnungsbereich 46 weist die dritte Vorgelegewelle 23 einen axial relativ zu diesem ersten Verzahnungsbereich 46 beabstandet angeordneten, zweiten Verzahnungsbereich 47 auf. Dieser zweite Verzahnungsbereich 47 ist mit ei- nem Differential 24 eines Radantriebs 36 wirkverbunden. Der zweite Verzahnungsbe- reich 47 befindet sich mit einer Verzahnung 48 des Differentials 24 in Zahneingriff. Die Verzahnung 48 ist beispielsweise durch ein außenverzahntes Antriebsrad des Diffe- rentials 24 gebildet. Die Verbindung zwischen dem zweiten Verzahnungsbereich 47 und der Verzahnung 48 bildet eine (vierte) Übersetzungsstufe 25 aus. Somit ist die zweite Triebwelle 13 im Betrieb durch die Kombination der dritten Übersetzungsstufe 22 mit der vierten Übersetzungsstufe 25 mit dem Differential 24 rotatorisch verbunden. Die dritte Vorgelegewelle 23 ist zudem mittels zweier (sechster) Lager 41 relativ zu ei- nem gehäusefesten Bereich drehbar angeordnet.
Neben dem Differential 24 weist der Radantrieb 36 auf typische Weise zwei Radan- triebswellen 15a, 15b auf, die jeweils mit einem Antriebsrad des Kraftfahrzeuges dreh- verbunden sind. Das Differential 24 ist mit jeweils einem Ausgang 49a, 49b im Betrieb mit einer der Radantriebswellen 15a, 15b verbunden.
Des Weiteren weist die zweite Vorgelegewelle 20 eine Verzahnung 50 auf. Diese Ver- zahnung 50 befindet sich, auch wenn dies der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht dargestellt ist, mit der Verzahnung 48 des Differentials 24 in Zahneingriff. Die Verbin- dung zwischen der Verzahnung 50 mit der Verzahnung 48 bildet eine (fünfte) Überset- zungsstufe 26 aus. Dadurch ist erfindungsgemäß der Antriebsbestandteil 11 über die zweite Überset- zungsstufe 16 mit der Vorgelegeeinheit 17 gekoppelt, wobei die Vorgelegeeinheit 17 die integrierte erste Kupplung 18 aufweist und somit mit den Radantriebswellen 15a, 15b, über das Differential 24, weiter koppelbar ist. In Abhängigkeit der Stellung der ersten Kupplung 18 ist die Verbrennungskraftmaschine 3 in einem ersten Betriebsmo- dus über die zweite Übersetzungsstufe 16 sowie die fünfte Übersetzungsstufe 26 mit dem Radantrieb 36 / dem Differential 24 gekoppelt (geschlossene Stellung der ersten Kupplung 18) oder in einem zweiten Betriebsmodus von dem Radantrieb 36 / dem Dif- ferential 24 rotatorisch entkoppelt (geöffnete Stellung der ersten Kupplung 18).
In Verbindung mit den Fign. 2 und 3 sind die beiden Betriebsmodi umgesetzt, wobei jeweils der zwischen der Verbrennungskraftmaschine 3 und dem Differential 24 reali- sierte Drehmomentübertragungsweg 52, 53 gekennzeichnet ist.
In Fig. 2 ist die zweite Kupplung 21 geöffnet und die erste Kupplung 18 geschlossen. Folglich findet eine Drehmomentübertragung (erster Drehmomentübertragungsweg 52) von dem Antriebsbestandteil 11 über die zweite Übersetzungsstufe 16 zu der ers- ten Vorgelegewelle 19, über die erste Kupplung 18, über die zweite Vorgelegewelle 20 sowie die fünfte Übersetzungsstufe 25 hin zu dem Differential 24 und von dort auf die einzelnen Radantriebswellen 15a, 15b statt. Die Ausgangswelle 10 / der Antriebsbe- standteil 11 ist dadurch über eine erste Gesamtübersetzung (gebildet durch Überset- zungsstufen 16 und 25 sowie die Übersetzung des Differentials 24) mit der jeweiligen Radantriebswelle 15a, 15b gekoppelt / verbunden.
In Fig. 3 ist die erste Kupplung 18 geöffnet sowie die zweite Kupplung 21 geschlos- sen. Folglich findet eine Drehmomentübertragung (zweiter Drehmomentübertragungs- weg 53) von dem Antriebsbestandteil 11 , über die erste Übersetzungsstufe 9, über die erste Triebwelle 12, über die zweite Kupplung 21 , über die zweite Triebwelle 13, über die dritte Übersetzungsstufe 22, die vierte Übersetzungsstufe 25 sowie über das Diffe- rential 24 hin zu den Radantriebswellen 15a, 15b statt. Die Ausgangswelle 10 / der Antriebsbestandteil 11 ist dadurch über eine zweite Gesamtübersetzung (gebildet durch Übersetzungsstufen 9, 22 und 25 sowie die Übersetzung des Differentials 24) mit der jeweiligen Radantriebswelle 15a, 15b gekoppelt / verbunden. Zurückkommend auf Fig. 1 ist des Weiteren zu erkennen, dass mit der dritten Vorgele- gewelle 23 eine Parksperreneinrichtung 51 (auch vereinfacht als Parksperre bezeich- net) wirkverbunden ist, die in ihrem aktivierten Zustand ein Verdrehen der dritten Vor- gelegewelle 23 blockiert und in einem deaktivierten Zustand ein Verdrehen der dritten Vorgelegewelle 23 ermöglicht / freigibt. Die Parksperreneinrichtung 51 ist elektrisch betätigt / zwischen ihren Zuständen umschaltbar.
Auch sei prinzipiell darauf hingewiesen, dass die erste und die zweite Kupplung 18, 21 jeweils als Lamellenkupplung ausgebildet sind. In weiteren Ausführungen sind die erste und die zweite Kupplung 18, 21 unabhängig voneinander jeweils als Klauen- kupplung oder als Magnetkupplung oder als magnetrheologische Kupplung ausgebil- det.
In anderen Worten ausgedrückt, weist die erfindungsgemäße Antriebseinheit 1 für Hybridfahrzeuge eine Verbrennungskraftmaschine 3, zwei zueinander koaxial ange- ordnete elektrische Maschinen EM1 (erste elektrische Maschine 4) und EM2 (zweite elektrische Maschine 7), eine Übersetzungsstufe (erste Übersetzungsstufe 9) zwi- schen der Verbrennungskraftmaschine 3 und den beiden elektrischen Maschinen 4, 7 bzw. deren An- bzw. Abtriebswellen (erste Triebwelle 12 und zweite Triebwelle 13) und eine Übersetzungsstufe (zweite Übersetzungsstufe 16) zwischen der Verbren- nungskraftmaschine 3 und der ersten Vorlegewelle 19 mit integrierter Trennkupplung (erste Kupplung 18) auf. Es sind also zwei Trennelemente KO und K1 (erste Kupplung 18 und zweite Kupplung 21 ) vorgesehen. Die Trennkupplungen 18, 21 sind entweder jeweils als Lamellenkupplung oder als Klauenkupplung oder als Magnetkupplung oder magnetrheologische Kupplung ausgeführt. Auch eine elektrisch betätigte Parksperre 51 ist vorhanden. Optional werden/wird die erste elektrische Maschine 4 und/oder die zweite elektrische Maschine 7 mittels eines Fluids, wie Öl oder Wasser, gekühlt. Auch ist in der Antriebseinheit 1 eine Leistungselektronik integriert.
Somit ermöglicht eine zusätzliche Vorgelegewelle 9 mit einer integrierten Trennkupp- lung 18 weitere Übersetzungsmöglichkeit zwischen der Verbrennungskraftmaschine 3 und dem Abtrieb 36 bzw. Fahrzeugrädern. Die erste Vorgelegewelle 9 steht mit der Übersetzungsstufe 16 zur Verbrennungskraftmaschine 3 sowie einer weiteren Über- setzungsstufe (fünfte Übersetzungsstufe 26) zum Differenzial rad 48 in Verbindung. Je nach Fahrstrategie des Hybridfahrzeuges sind mit dieser Antriebseinheit 1 zwei vonei- nander unabhängige, unterschiedliche Übersetzungsstufen (Gesamtübersetzungen) einstellbar. Bei der ersten Übersetzungsstufe (zweite Gesamtübersetzung) erfolgt der Momentenfluss der Verbrennungskraftmaschine 3 zum Rad durch die (dritte) Vorgele- gewelle 23. Dabei ist die Trennkupplung KO 18 auf der ersten Vorgelegewelle 19 of- fen. Die Trennkupplung K1 21 ist gekoppelt / geschlossen und überträgt das einlei- tende Moment der Verbrennungskraftmaschine 3 weiter an das Differenzial 24 bzw. die Fahrzeugräder. Bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten mit der Verbrennungskraft- maschine 3 als Antrieb ist die Trennkupplung K1 21 geöffnet und die integrierte Trenn- kupplung K0 18 auf der ersten Vorgelegewelle 19 geschlossen. Der Momentenfluss der Verbrennungskraftmaschine 3 erfolgt durch die erste Vorgelegewelle 19 und das Differenzial 24 auf die Fahrzeugräder. In dieser Gangübersetzung (erste Gesamtüber- setzung) kann die Fahrmaschine EM2 7 aktiv und/ oder inaktiv sein (Fig. 3). Beson- ders vorteilhaft für den Kraftstoffverbrauch und den CO2 Ausstoß ist eine kurze Über- setzungsstufe zwischen der Verbrennungskraftmaschine 3 und dem Fahrzeugabtrieb 36. Für eine Überlappungsschaltung zwischen den beiden Übersetzungsstufen (erste und zweite Gesamtübersetzung) ist es besonders vorteilhaft, wenn die beiden Kupp- lungen 18, 21 als reibschlüssige Kupplungen (Reibungskupplungen) ausgeführt sind.
In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen (9) eine erste Übersetzungsstufe zwischen der Verbrennungskraftmaschine 3 bzw. einem Antriebsflansch 11 und den beiden elektrischen Maschinen EM1 4 und EM2 7 bzw. An- und Abtriebswellen 12 und 13 der beiden E- Maschinen EM1 4 und EM2 7, bezeichnet das Bezugszeichen (21 ) eine Trennkupplung K1 , bezeichnet das Bezugszeichen (22) eine (dritte) Übersetzungs- stufe zwischen den An- und Abtriebswellen 12 und 13 der beiden elektrischen Maschi- nen EM1 4 und EM2 7 und einer (dritten) Vorlegewelle 23, bezeichnet das Bezugszei- chen (23) die dritte Vorlegewelle, bezeichnet das Bezugszeichen (25) eine (vierte) Übersetzungsstufe zwischen der dritten Vorlegewelle 23 und einem Differential 24, bezeichnet das Bezugszeichen (24) das Differential, bezeichnet das Bezugszeichen (51 ) eine Parksperre, bezeichnet das Bezugszeichen (11 ) einen Antriebsflansch, be- zeichnet das Bezugszeichen (12) die An- bzw. Abtriebswelle der ersten elektrischen Maschine EM1 4, bezeichnet das Bezugszeichen (13) die An- bzw. Abtriebswelle der zweiten elektrischen Maschine EM2 7, bezeichnet das Bezugszeichen (27) einen Dämpfer (Dämpfungseinheit), der optional eine integrierte Rutschkupplung aufweist, bezeichnet das Bezugszeichen (16) eine (zweite) Übersetzungsstufe zwischen einer ersten Vorlegewelle 19 und dem Antriebsflansch 11 , bezeichnet das Bezugszeichen (26) eine (fünfte) Übersetzungsstufe zwischen der zweiten Vorlegewelle 19 und dem Differential 24, bezeichnet das Bezugszeichen (19) die erste Vorlegewelle und be- zeichnet das Bezugszeichen (18) eine Trennkupplung KO (erste Kupplung). Somit ermöglicht die Antriebseinheit 1 für Hybridfahrzeuge zwei unterschiedliche Ab- triebsübersetzungen (Gesamtübersetzungen) der Verbrennungskraftmaschine 3 zu den Rädern. Durch eine Integration einer zusätzlichen Vorgelegewelle 19 mit einer in- tegrierten Trennkupplung 18 in die Antriebseinheit 1 ist eine zweite Übersetzungsstufe (erste Gesamtübersetzung) der Verbrennungskraftmaschine 3 zum Rad möglich. Zwei unterschiedlich zuschaltbare Übersetzungen der Verbrennungskraftmaschine zum Rad sind vorteilhaft je nach Fahrmodus für den Verbrauch an CO2.
Bezuqszeichenliste Antriebseinheit
Antriebsstang
Verbrennungskraftmaschine
erste elektrische Maschine
Rotor der ersten elektrischen Maschine Drehachse
zweite elektrische Maschine
Rotor der zweiten elektrischen Maschine erste Übersetzungsstufe
Ausgangswelle
Antriebsbestandteil
erste Triebwelle
zweite Triebwelle
Getriebeteileinheit
a erste Radantriebswelle
b zweite Radantriebswelle
zweite Übersetzungsstufe
Vorgelegeeinheit
erste Kupplung
erste Vorgelegewelle
zweite Vorgelegewelle
zweite Kupplung
dritte Übersetzungsstufe
dritte Vorgelegewelle
Differential
vierte Übersetzungsstufe
fünfte Übersetzungsstufe
Dämpfungseinheit
Stator der ersten elektrischen Maschine Stator der zweiten elektrischen Maschine erstes Lager zweites Lager
drittes Lager
erster Verzahnungsbereich des Antriebsbestandteils Verzahnung der ersten Triebwelle
Rotorverbindungsbereich
Radantrieb
zweiter Verzahnungsbereich des Antriebsbestandteils Verzahnung der ersten Vorgelegewelle
viertes Lager
fünftes Lager
sechstes Lager
zweite Drehachse
erster Kupplungsbestandteil
zweiter Kupplungsbestandteil
Verzahnung der zweiten Triebwelle
erster Verzahnungsbereich der dritten Vorgelegewelle zweiter Verzahnungsbereich der dritten Vorgelegewelle Verzahnung des Differentials
a erster Ausgang
b zweiter Ausgang
Verzahnung der zweiten Vorgelegewelle
Parksperreneinrichtung
erster Drehmomentübertragungsweg
zweiter Drehmomentübertragungsweg

Claims

Patentansprüche
1. Antriebseinheit (1 ) für einen Antriebsstrang (2) eines Hybridkraftfahrzeuges, mit einer Verbrennungskraftmaschine (3), einer ersten elektrischen Maschine (4), einer hinsichtlich ihres Rotors (8) koaxial zu einer Drehachse (6) eines Rotors (5) der ersten elektrischen Maschine (4) angeordneten zweiten elektrischen Ma- schine (7), einer ersten Übersetzungsstufe (9) angeordnet zwischen einem drehfest mit einer Ausgangswelle (10) der Verbrennungskraftmaschine (3) ge- koppelten oder koppelbaren Antriebsbestandteil (1 1 ) und einer Triebwelle (12, 13) der ersten elektrischen Maschine (4) und/oder der zweiten elektrischen Ma- schine (7), sowie einer Getriebeteileinheit (14), über die die Triebwelle (12, 13) der jeweiligen elektrischen Maschine (4, 7) mit Radantriebswellen (15a, 15b) gekoppelt oder koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsbe- standteil (11 ) der Verbrennungskraftmaschine (3) über eine zweite Überset- zungsstufe (16) mit einer Vorgelegeeinheit (17) gekoppelt ist, wobei die Vorge- legeeinheit (17) eine integrierte Kupplung (18) aufweist und so mit den Radan- triebswellen (15a, 15b) weiter verbunden ist, dass in Abhängigkeit der Stellung dieser Kupplung (18) die Verbrennungskraftmaschine (3) über zumindest die zweite Übersetzungsstufe (16) mit den Radantriebswellen (15a, 15b) gekoppelt oder von diesen Radantriebswellen (15a, 15b) entkoppelt ist.
2. Antriebseinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vor- gelegeeinheit (17) eine erste Vorgelegewelle (19), die über die zweite Überset- zungsstufe (16) drehfest mit dem Antriebsbestandteil (11 ) der Verbrennungs- kraftmaschine (3) verbunden ist, sowie eine zweite Vorgelegewelle (20), die über die Kupplung (18) mit der ersten Vorgelegewelle (19) wirkverbunden ist, aufweist.
3. Antriebseinheit (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorgelegewelle (19) und die zweite Vorgelegewelle (20) koaxial zueinander an- geordnet sind.
4. Antriebseinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Triebwelle (12) der ersten elektrischen Maschine (4) über eine weitere Kupplung (21 ) mit einer zweiten Triebwelle (13) der zweiten elektri- schen Maschine (7) wirkverbunden ist.
5. Antriebseinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Triebwelle (12) direkt über die erste Übersetzungsstufe (9) mit dem Antriebsbestandteil (11 ) der Verbrennungskraftmaschine (3) drehfest verbunden ist.
6. Antriebseinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Triebwelle (13) über eine dritte Übersetzungsstufe (22) mit den Radantriebswellen (15a, 15b) weiter rotatorisch gekoppelt ist.
7. Antriebseinheit (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Triebwelle (13) mittels der dritten Übersetzungsstufe (22) mit einer wei- teren dritten Vorgelegewelle (23) rotatorisch verbunden ist.
8. Antriebseinheit (1 ) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Vorgelegewelle (23) mit einem Differential (24) drehgekoppelt ist.
9. Antriebseinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Vorgelegewelle (20) mit dem Differential (24) rotatorisch verbunden ist.
10. Antriebseinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (10) über eine Dämpfungseinheit (27) und/oder eine Rutschkupplung mit dem Antriebsbestandteil (11 ) gekoppelt ist.
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