AT526068A4

AT526068A4 - Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: AT526068A4
Application number: ATA50606/2022A
Authority: AT
Inventors: Davydov Vitaly; Fuckar Dipl -Ing Gernot (Fh); gruber Manuel
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2022-08-09
Filing date: 2022-08-09
Publication date: 2023-11-15
Also published as: WO2024031121A1; AT526068B1

Abstract

Eine Antriebseinheit (12) für ein Kraftfahrzeug weist eine Primärantriebsmaschine (ICE), eine Sekundärantriebsmaschine (EM) und ein Getriebe (13) mit einem Planetenradsatz (PGS) und einer Zahnradpaaranordnung (20) auf. Über ein erstes Schaltelement (C1L) können zwei Glieder (P1, P3) des Planetenradsatzes (PGS) miteinander drehfest und die Primärantriebsmaschine (ICE) und/oder die zweite Eingangswelle (15) mit einem Gehäuse (H) des Getriebes (13) verbunden werden. Zwei Losräder (2L, 6L) einer ersten Gruppe (A) an Zahnradpaaren (1/2, 4/6) sind auf einer Zwischenwelle (16) drehbar gelagert und über ein zweites Schaltelement (C2) aktivier- oder deaktivierbar, zwei Festräder (2L, 6L) der ersten Gruppe (A) sind auf der ersten Eingangswelle (14) drehfest angeordnet. Zwei Losräder (3L, 5L) einer zweiten Gruppe (B) an Zahnradpaaren (3, 5) sind auf der Zwischenwelle (16) drehbar gelagert und über ein drittes Schaltelement (C3) aktivier- oder deaktivierbar, wobei zwei Festräder (2L, 6L) dieser zweiten Gruppe (B) auf der zweiten Eingangswelle (15) drehfest angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, mit einer Primärantriebsmaschine, einer Sekundärantriebsmaschine

und einem Getriebe, welche Antriebseinheit aufweist:

e eine erste Eingangswelle und eine zweite Eingangswelle, wobei die zweite Eingangswelle koaxial zur ersten Eingangswelle angeordnet und drehfest mit der Primärantriebsmaschine verbunden ist;

e eine Ausgangswelle;

e eine Zwischenwelle, die parallel zu der ersten und der zweiten Eingangswelle angeordnet und mit der Ausgangswelle verbunden ist;

e einen Planetenradsatz mit einem ersten, zweiten und dritten Glied, wobei das erste Glied mit der Primärantriebsmaschine, das zweite Glied mit der Sekundärantriebsmaschine und das dritte Glied mit der ersten Eingangswelle verbunden sind;

e Zzumindest ein erstes Schaltelement, welches ausgebildet ist, um in einer Schaltstellung zwei Glieder des Planetenradsatzes und/oder die erste Eingangswelle und die zweite Eingangswelle miteinander drehfest zu verbinden und einer weiteren Schaltstellung die Antriebsmaschine und/oder die zweite Eingangswelle mit dem Gehäuse zu verbinden und zu blockieren;

e einer Zahnradpaaranordnung mit mehreren Zahnradpaaren, wobei jedes Zahnradpaar ein Festrad und ein Losrad aufweist, wobei jedes Losrad über ein Schaltelement aktivier- oder deaktivierbar ist, und wobei

e zwei Losräder einer aus zwei Zahnradpaaren bestehenden ersten Gruppe der Zahnradpaare auf der Zwischenwelle drehbar gelagert und über ein zweites Schaltelement aktivier- oder deaktivierbar sind, und zwei Festräder dieser ersten Gruppe an Zahnradpaaren auf der ersten Eingangswelle drehfest angeordnet sind,

e wobei die Zahnräder auf der ersten Eingangswelle mit den Zahnrädern auf

den Zwischenwellen die Übersetzungsverhältnisse ie2 und ice aufweisen.

Weiters betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Motorrad, mit

einer solchen Antriebseinheit.

Aus der EP 3 106 337 A1 ist ein Getriebe bekannt, welches über eine Eingangswelle

mit einer Brennkraftmaschine und einer weiteren Eingangswelle mit einer

elektrischen Maschine verbunden ist. Die beiden Eingangswellen sind koaxial angeordnet und wirken über eine Zwischenwelle auf eine Abtriebswelle ein, wobei zwischen den Eingangswellen und der Zwischenwelle eine Zahnradpaaranordnung mit mehreren Zahnradpaaren vorgesehen ist, deren Losräder über Schaltelemente mittels durch eine Schaltwalze betätigbaren Schaltgabeln schaltbar sind. Das Übersetzungsverhältnis ipss zwischen dem zweiten Glied und dem dritten Glied bei angehaltenem ersten Glied ist kleiner als Null. Mit diesem negativen Übersetzungsverhältnis, welches auf die Anbindung der Brennkraftmaschine an den Steg des Planetenradsatzes zurückzuführen ist, sind die meisten der Gangstellungen durch die elektrische Maschine nur passiv drehmomentgestützt, wobei das Drehmoment der elektrischen Maschine - insbesondere während den Schaltvorgängen, beim Laden der Batterie und beim Verbrauchen von elektrischer Energie - positiv und die Drehzahl negativ ist. Fig. 8 zeigt ein Leistungsflussdiagramm aus der EP 3 106 337 A1 für Schaltvorgänge zwischen den Schaltstufen S1 bis S4 bei weit geöffneter Drosselklappe. Die Positionen PTF S1-S2, PFT S3-S4, PFT G4-G5 zeigen passiv drehmomentgestützte Schaltvorgänge. Die Position ATF G2-G3 zeigt einen aktiv drehmomentgestützten Schaltvorgang. Mit PDL ist die generierte elektrische Leistung der elektrischen Maschine und mit TF ist das Drehmomentfüllniveau bezeichnet. Das Bezugszeichen LA bezeichnet den Start des Fahrzeuges. Deutlich ist zu erkennen, dass passive drehmomentgestützte Schaltvorgänge überwiegen.

Der Schaltkomfort bei passiv drehmomentgestützten Schaltvorgängen ist wesentlich schlechter als der Schaltkomfort bei aktiv drehmomentgestützten

Schaltvorgängen.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Schaltkomfort von Schaltvorgängen bei einem

Getriebe der eingangs genannten Art zur verbessern.

Die Aufgabe wird mit einem Getriebe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwei Losräder einer aus zwei Zahnradpaaren bestehenden zweiten Gruppe der Zahnradpaaren ebenfalls auf der Zwischenwelle drehbar gelagert und über ein drittes Schaltelement aktivier- oder deaktivierbar sind, und zwei Festräder dieser zweiten Gruppe an Zahnradpaaren auf der zweiten Eingangswelle drehfest angeordnet sind, wobei bei den Zahnradpaaren der zweiten

Gruppe die Zahnräder auf der zweiten Eingangswelle mit den Zahnrädern auf der

Zwischenwelle die Übersetzungsverhältnisse ic3 und iss aufweisen, und dass gilt: ® lıprcs> 1,

wobei i1pGs ein Übersetzungsverhältnis des Planetenradsatzes von der zweiten Eingangswelle zur ersten Eingangswelle mit angehaltener

Sekundärantriebsmaschine ist, und dass

e die Übersetzungsverhältnisse ic2, ic3, Ice, Iırcs Mindestens eine der folgenden Ungleichungen - vorzugsweise beide folgende Ungleichungen -

erfüllen:

® icz2 Siaz3 X Iıpos «2 . . . ® lG3 S*162 X Lc6 X pas

Eine weitere Verbesserung der Schaltqualität lässt sich erzielen, wenn zusätzlich die

Übersetzungsverhältnisse ic3, ics, Ice, Iırcs folgende Ungleichung erfüllen: «2 «2 . . 66 X Upas S*lc3 X las

In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zusätzlich

die Übersetzungsverhältnisse ics, ice, Iırcs folgende Ungleichung erfüllen:

«2 «2 . lGs = 166 X Lıpas

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Getriebe eine progressive Gangabstufung

aufweist, wobei für die Übersetzungen icı, ic2, ic3, Ica, Ics, Is gilt:

i i i i i 65 < GA < 63 < 2 < G1 LG6 LG5 LG4 1G3 LG2

Günstiger Weise ist vorgesehen, dass für die Übersetzungen I1Pcs, Icı, Ic2 gilt:

P= ic 1PGS ie»

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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Glied des Planetenradsatzes als Hohlrad, das zweite Glied des Planetenradsatzes als Sonnenrad und das dritte Glied des Planetenradsatzes als Steg ausgebildet ist.

Dabei gilt bevorzugt:

i _— Z1+Z2 1PGS zz, 7

wobei zı die Anzahl der Zähne desSonnenrades und z, die Anzahl der Zähne des

Hohlrades ist.

Eine erste Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass der Planetenradsatz zwischen der Zahnradpaaranordnung und der Sekundärantriebsmaschine angeordnet ist.

Eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Sekundärantriebsmaschine zwischen der Zahnradpaaranordnung und dem

Planetenradsatz angeordnet ist.

Eine dritte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Zahnradpaaranordnung zwischen der Sekundärantriebsmaschine und dem Planetenradsatz angeordnet ist, wobei die Sekundärantriebsmaschine und der Planetenradsatz an einander abgewandten Stirnseiten des Getriebes angeordnet

sind.

Eine vierte Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Primärantriebsmaschine koaxial mit dem Planetenradsatz und die Sekundärantriebsmaschine parallel und distanziert zur ersten und zweiten

Eingangswelle angeordnet ist.

Die Sekundärantriebsmaschine kann gemäß einer Ausbildung der Erfindung koaxial mit dem Planetenradsatz angeordnet sein.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist die Primärantriebsmaschine koaxial mit der Sekundärantriebsmaschine angeordnet.

In Ausführungen für Motorräder kann jeweils auf eine Parksperre verzichtet werden. Bei Anwendungen für Kraftfahrzeuge ist es vorteilhaft, wenn eine Parksperrvorrichtung vorgesehen ist, wobei die Parksperrvorrichtung ein auf der

Zwischenwelle angeordnetes Parksperrenrad aufweist.

In einer äußerst kompakten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest ein Schaltelement durch eine axial verschiebbare Schalthülse gebildet ist. Zumindest ein Schaltelement weist günstigerweise zwei Schaltstellungen und vorzugsweise zwischen einer ersten und einer zweiten

Schaltstellung eine Neutralstellung auf.

Durch das zweite Schaltelement können die Losräder der zweiten Gruppe an Zahnradpaaren und durch das dritte Schaltelement die Losräder der zweiten Gruppe an Zahnradpaaren geschaltet, also aktiviert bzw. deaktiviert werden. Dabei ist in jeder der Schaltstellungen zumindest ein Losrad aktiviert und das andere deaktiviert. In der Neutralstellung sind beide Losräder der benachbarten Zahnradpaare deaktiviert. Aktiviert bedeutet dabei, dass das Losrad mit der Zwischenwelle drehfest verbunden wird. Deaktiviert bedeutet, dass das entsprechende Losrad von der Zwischenwelle entkoppelt wird, also auf dieser frei drehbar ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Schaltelement einstückig mit den Festrädern der beiden benachbarten Zahnradpaare der zweiten Gruppe ausgebildet ist. Dadurch kann Bauraum und die Teileanzahl gespart werden. Die beiden Festräder werden beim Schaltvorgang mit dem ersten Schaltelement axial mitverschoben. Diese Ausführung bedingt eine Gradverzahnung der betroffenen

Zahnradpaare.

Alternativ dazu kann - insbesondere bei Getrieben mit schrägverzahnten Zahnrädern - vorgesehen sein, dass das erste Schaltelement relativ zu den Festrädern von benachbarten Zahnradpaaren axial verschiebbar, aber drehfest mit den Festrädern verbunden ist.

Günstigerweise ist die Primärantriebsmaschine durch eine Brennkraftmaschine und

die Sekundärantriebsmaschine durch eine elektrische Maschine gebildet.

Die Aufgabe kann weiters mit einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem Motorrad, mit einer Antriebseinheit gelöst werden, bei dem erfindungsgemäß das Getriebe ausgebildet ist, um zumindest die Mehrzahl aller Gangwechsel mit aktiver Drehmomentauffüllung durch die Sekundärantriebsmaschine durchzuführen. Dadurch kann der Schaltkomfort von Schaltvorgängen wesentlich verbessert

werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren gezeigten nicht

einschränkenden Ausführungsbeispielen näher erläutert. Darin zeigen schematisch:

Fig. 1 ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit in einer ersten

Ausführungsvariante,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit in einer zweiten

Ausführungsvariante,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit in einer dritten

Ausführungsvariante,

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit in einer vierten

Ausführungsvariante,

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Antriebseinheit in einer fünften

Ausführungsvariante,

Fig. 7 ein Gangwechselkennfeld der erfindungsgemäßen Antriebseinheit,

Fig. 8 ein Leistungsflussdiagramm einer bekannten Getriebeanordnung für

verschiedene Schaltvorgänge,

Fig. 9 ein Leistungsflussdiagramm der erfindungsgemäßen Antriebseinheit für

verschiedene Schaltvorgänge, und

Fig. 10 ein Drehzahl-/Drehmoment-Diagramm der erfindungsgemäßen

Antriebseinheit für verschiedene Schaltvorgänge.

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Fig. 1 zeigt ein Motorrad 11 mit einem erfindungsgemäßen Antriebseinheit 12, bestehend aus einer Primärantriebsmaschine ICE, eine Sekundärantriebsmaschine EM und einem Getriebe 13 mit quer angeordneten parallelen Eingangs- 14, 15, Zwischen- 16 und Ausgangswellen 17. Die Ausgangswelle 17 ist über einen im dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Zugmittelgetriebe gebildeten Finaltrieb FD beispielsweise über eine Antriebskette 18 mit einem Hinterrad 19 des Motorrades 1 antriebsverbunden. Die Primärantriebsmaschine ICE ist in den Ausführungsbeispielen durch eine Brennkraftmaschine und die

Sekundärantriebseinheit EM durch eine elektrische Maschine gebildet.

In Fig. 2 ist die Antriebseinheit 12 aus Fig. 1 im Detail dargestellt. Das Getriebe 13 der Antriebseinheit 12 ist in jeder der Ausführungsvarianten ausgebildet, um zumindest zwei Gangwechsel mit aktiver Drehmomentstützung durch die

Sekundärantriebsmaschine EM durchzuführen.

Das Getriebe 13 weist eine erste Eingangswelle 14 und eine zweite Eingangswelle 15 auf, wobei die zweite Eingangswelle 15 koaxial zur ersten Eingangswelle 14 angeordnet und drehfest mit der Primärantriebsmaschine ICE verbunden ist. Die Ausgangswelle 17 ist mit der einer Zwischenwelle 16 drehfest verbunden oder mit dieser einstückig ausgeführt. Die Zwischenwelle 16 ist parallel zu der ersten 14 und der zweiten Eingangswelle 15 angeordnet. Das Getriebe 13 weist einen Planetenradsatz PGS mit einem ersten P1, zweiten P2 und dritten Glied P3 auf, wobei das erste Glied P1 mit der Primärantriebsmaschine ICE, das zweite Glied P2 mit der Sekundärantriebsmaschine EM und das dritte Glied P3 mit der ersten Eingangswelle 4 verbunden sind. Im in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist die Primärantriebsmaschine über einen durch eine Stirnradstufe gebildeten Primärtrieb PD mit dem ersten Glied P1 des Planetenradsatzes PGS

antriebsverbunden.

Zu Durchführung von Gangwechseln sind ein erstes Schaltelement C1, ein zweites Schaltelement C2 und ein drittes Schaltelement C3 vorgesehen. Jedes der Schaltelemente C1, C2, C3 weist zwei Schaltstellungen und eine mittlere Neutralposition auf. In den Schaltstellungen werden drehende Getriebeelemente wie beispielsweise Losräder 2L, 3L, 5L, 6L oder axial verschiebbare Festräder 3F, 5F von im Folgenden noch näher erläuterten Zahnradpaaren 1/2, 3, 5, 4/6 in drehfeste

Verbindung mit einem drehmomentübertragenden oder -abstützenden Partner,

beispielsweise der ersten Eingangswelle 14 oder mit dem Gehäuse H des Getriebes 13 oder der tragenden Zwischenwelle 16 gebracht. In der Neutralposition ist die drehfeste Verbindung mit dem drehmomentübertragenden oder -abstützenden Partner unterbrochen und beispielsweise das Losrad 2L, 3L, 5L, 6L des geschalteten Zahnradpaares 1/2, 3, 5, 4/6 frei auf der tragenden Zwischenwelle 16 drehbar.

Das erste Glied P1 und das dritte Glied P3 des Planetenradsatzes PGS und/oder die erste Eingangswelle 14 und die zweite Eingangswelle 15 können mittels des ersten Schaltelementes C1 in der ersten Schaltstellung miteinander drehfest verbunden

werden.

In der zweiten Schaltstellung des ersten Schaltelementes C1 können die Primärantriebsmaschine ICE und/oder die zweite Eingangswelle 15 mit dem Gehäuse H verbunden und blockiert werden.

Das Getriebe 13 weist eine Zahnradpaaranordnung 20 mit vier Zahnradpaaren 1/2, 3, 5, 4/6 - nämlich einer ersten Gruppe A von Zahnradpaaren 1/2, 4/6 und einer zweiten Gruppe B von Zahnradpaaren 3, 5 - auf, wobei jedes Zahnradpaar 1/2, 3, 4/6, 5 ein Festrad 2F, 3F, 5F, 6F und ein Losrad 2L, 3L, 5L, 6L aufweist, welche miteinander korrespondieren und im Zahneingriff stehen. Festräder sind Zahnräder, welche drehfest mit der jeweils tragenden Welle - der ersten Eingangswelle 14 oder der zweiten Eingangswelle 15 - verbunden sind. Losräder sind Zahnräder, welche drehbar auf der tragenden Welle - der Zwischenwelle 16 - gelagert sind. Das Losrad 2L, 3L, 5L, 6L und das Festrad 2F, 3F, 5F, 6F jedes Zahnradpaares 1/2, 3, 5, 4/6 sind also auf verschiedenen tragenden Wellen angeordnet, wobei die tragenden Wellen parallel und voneinander beabstandet im Getriebe 13 angeordnet sind.

Die vier Losräder 2L, 3L, 5L, 6L der vier Zahnradpaare 1/2, 3, 5, 4/6 sind auf der Zwischenwelle 16 drehbar angeordnet. Zwei jeweils durch ein Festrad 2F, 6F gebildete Zahnräder von zwei Zahnradpaaren 1/2, 4/6 sind auf und drehfest mit der ersten Eingangswelle 14 und zwei jeweils durch ein Festrad 3F, 5F gebildete Zahnräder von zwei weiteren Zahnradpaaren 3, 5 sind auf und drehfest mit der

zweiten Eingangswelle 15 angeordnet.

Jedes Losrad 2L, 3L, 5L, 6L ist über ein entsprechendes zweites Schaltelement C2 oder drittes Schaltelement C3 mit der jeweiligen tragenden Welle - beispielsweise der Zwischenwelle 16 - drehfest verbindbar.

Die Zahnräder auf der ersten Eingangswelle 14 weisen mit den Zahnrädern auf der Zwischenwelle 16 Übersetzungsverhältnisse ie2z - für das Zahnradpaar 1/2 - und ice —- für das Zahnradpaar 4/6 - auf. Die Zahnräder auf der zweiten Eingangswelle 15 weisen mit den Zahnrädern auf der Zwischenwelle 16 Übersetzungsverhältnisse ic3 —- für das Zahnradpaar 3 - und iss - für das Zahnradpaar 5 - auf.

Mit iı1pcs ist ein Übersetzungsverhältnis des Planetenradsatzes PGS von der zweiten Eingangswelle 15 zur ersten Eingangswelle 14 bei angehaltener Sekundärantriebsmaschine EM bezeichnet. Dieses Übersetzungsverhältnis i1Ppcs ist in

allen erfindungsgemäßen Ausführungsvarianten größer als 1 ausgebildet.

Weiters ist vorgesehen, dass die Übersetzungsverhältnisse iec2, ic3, Ics, Ice, I1rcs

mindestens eine der folgenden Ungleichungen erfüllen:

® icz2 SiGc3 X I1pcs (1) ® 63 < 162 X Ice X pcs (2) ® ice X pcs < ic3 X ics (3) ° ige < ie X l1pas (4)

Das Getriebe 13 weist in allen Ausführungsvarianten der Erfindung eine progressive Gangabstufung der Gänge G1, G2, G3, G4, G5, G6 auf, wobei für die

Übersetzungen icı, ic2, ic3, ic4, ics, i6 gilt:

i i i i i ° 1G5 < IG4 < 163 < 1G2 < lG1 (5) 1G6 1G5 1G4 1G3 1G2

für die Übersetzungen I1PGs, icı, ic2 gilt:

i = 1a (6)

1PGS ic,

Fig. 7 zeigt ein ein Gangwechselkennfeld der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 12. Die progressive Gangabstufung ist durch die strichlierten Linien deutlich zu

erkennen.

In allen in Fig. 2 bis 6 gezeigten Ausführungsvarianten ist das erste Glied P1 des Planetenradsatzes PGS als Hohlrad, das zweite Glied P2 des Planetenradsatzes PGS als Sonnenrad und das dritte Glied P3 des Planetenradsatzes PGS als

Planetenträger ausgebildet ist. Dabei gilt:

; _— Z1+Z2

I pcs” z, / (7) wobei zı die Anzahl der Zähne des Sonnenrades und z,2 die Anzahl der Zähne des Hohlrades ist.

Das Getriebe 13 weist insgesamt 6 Gänge G1, G2, G3, G4, G5, G6 für ICE- oder Hybrid-Betriebsweise auf. ICE- oder Hybrid-Betriebsweisen sind Betriebsweisen der Antriebseinheit 12 mit der Primärantriebsmaschine ICE allein oder mit der Primärantriebsmaschine ICE und der Sekundärantriebsmaschine EM in Kombination. Dabei kann in vier festen Gängen G2, G3, G5, G6 die Primärantriebsmaschine ICE mit Drehmomentunterstützung der Sekundärantriebsmaschine EM betrieben werden. Zwei weitere „virtuelle“ Gänge G1 und G4 können mit elektrisch blockiertem Rotor der die Sekundärantriebsmaschine EM bildenden elektrischen Maschine oder mit deren Drehzahlunterstützung gefahren werden. Alle diese Gangwechsel für ICE- oder Hybrid-Betriebsweise

erfolgen drehmomentgefüllt, also ohne Drehmomentunterbrechung.

Das Getriebe 13 weist weiters zwei Gänge E1, E2 für EV-Betriebsweise auf. EVBetriebsweisen sind Betriebsweisen mit der Sekundärantriebsmaschine EV allein. Die Gangwechsel für EV-Betriebsweise erfolgen mit Drehmomentunterbrechung.

Ein Start der Primärantriebsmaschine ICE kann durch die Sekundärantriebsmaschine EM erfolgen. Im Stillstand des Kraftfahrzeuges kann die Primärantriebsmaschine kalt - also ungefeuert - geschleppt werden. Ein warmes also gefeuertes - Schleppen der Primärantriebsmaschine ICE kann ebenfalls bei

stillstehendem Kraftfahrzeug oder im Segelbetrieb des Kraftfahrzeuges erfolgen.

Weiters ist es möglich im Stillstand die Sekundärmaschine EM durch die Primärantriebsmaschine ICE generatorisch - beispielsweise zum Laden L der

Fahrzeugbatterie - zu betreiben.

Vorteilhafterweise weist das Getriebe 13 eine vollständig progressive Gangabstufung auf. Die Gangabstufungen zwischen dem ersten Gang 1 und dem zweiten Gang 2 und auch zwischen dem vierten Gang 4 und dem sechsten Gang 6

sind gleich und werden jeweils durch dasselbe Zahnradpaar 22, 26 gebildet.

Die vier Zahnradpaare 1/2, 3, 5, 4/6 sind in vier parallelen Getriebeebenen &€,, &;,

Es, £6 des Getriebes 13 angeordnet.

Die drei Schaltelemente C1, C2, C3 sind durch Schalthülsen gebildet und weisen jeweils zwei Schaltpositionen zur Aktivierung von Drehverbindungen und eine Neutralposition zur Deaktivierung der Drehverbindungen auf. Die Schaltelemente C1, C2 und C3 können als einfache Klauenkupplungen ausgeführt sein. Damit

kommt das Getriebe 13 völlig ohne Reibungskupplungen aus.

Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen Ausführungsvarianten von erfindungsgemäßen Antriebseinheiten 11, welche besonders für einspurige Kraftfahrzeuge insbesondere Motorräder 11 - geeignet sind. Bei Anwendung der Antriebseinheit 12 für ein einspuriges Kraftfahrzeug kann im Allgemeinen auf eine Parksperre und

einen Rückwärtsgang verzichtet werden.

In den Fig.2 bis 4 und 6 ist jeweils die Sekundärantriebsmaschine EM koaxial mit dem Planetenradsatz PGS angeordnet. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der die Primärantriebsmaschine ICE koaxial mit der Sekundärantriebsmaschine EM

angeordnet ist.

Bei den in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Ausführungsvarianten sind die Zahnräder der Zahnradanordnung 20 gerade verzahnt. Dies ermöglicht es, das erste Schaltelement C1 durch eine axial verschiebbare Schalthülseneinheit auszubilden, welche fest mit den angrenzenden Festrädern 3F und 5F der benachbarten Zahnradpaare 3, 5 verbunden, beispielsweise einstückig mit diesen ausgebildet

sind.

Bei der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsvariante ist der Planetenradsatz PGS zwischen der Zahnradpaaranordnung 20 und der Sekundärantriebsmaschine EM angeordnet. Die Primärantriebsmaschine ist über einen beispielsweise durch eine

Zahnradstufe gebildeten Primärtrieb PD und einen Drehschwingungsdämpfer D der

zweiten Eingangswelle 15 des Getriebes 13 antriebsverbunden. Alle Zahnräder

können geradeverzahnt ausgeführt werden, sodass keine axialen Kräfte auftreten.

Das erste Schaltelement C1 ist als Gleithülseneinheit ausgeführt die auch die

Festräder 3F und 5F antreibt, beispielsweise einstückig mit diesen ausgebildet ist.

Die erste Eingangswelle 14, welche mit dem durch einen Planetenträger gebildeten dritten Glied P3 des Planetenradsatzes PGS drehfest verbunden ist, ist als innere Welle ausgebildet. Die zweite Eingangswelle 15, welche mit dem durch ein Hohlrad gebildeten ersten Glied P1 des Planetenradsatzes PGS drehfest verbunden ist, ist

als die innere Welle aufnehmende Hohlwelle ausgebildet.

Das Getriebe 13 weist in der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsvariante (und in

der in Fig. 4 gezeigten dritten Ausführungsvariante) folgendes Schaltschema auf:

Stationäre Modi:

Mode Gang ICE EM C1|IC2| C3 vollkommen N aus aus neutral Laden im . . Stillstand SC antreibend Generatorbetrieb L . . E1 blockiert Motorbetrieb RI L elektrische Modi E2 blockiert Motorbetrieb R| R . Rotorstillstand oder G1 antreibend Drehzahlerhöhung L G2 antreibend Drehmomentsteigerung LI L G3A | antreibend Drehmomentsteigerung L L ICE- und . . Hybrid-Modi G3B | antreibend Drehmomentsteigerung R L G4 antreibend Rotorstillstand oder R Drehzahlerhöhung G5 antreibend Drehmomentsteigerung R R G6 antreibend Drehmomentsteigerung L | R Transiente Modi: Mode ICE EM C1|IC2/|C3 Bemerkung

Hinterradbremse muss Kaltstart kurbelnd | antreibend R angezogen sein, hohes Kurbeldrehmoment

Fahren möglich, geringes

Warmstart kurbeind | antreibend | L Kurbeldrehmoment

Herunter- schnelleres Abschalten Abschalthilfe bremsend L der ICE vor dem Wechsel fahren i in den Elektromodus

. Synchronielektrischer . . . sieren von DrehmomentBetrieb, blockiert R Schalt- unterbrechung Gangwechsel element C2

Passive DrehmomentICE Start antreibend | bremsend L auffüllung PTF (Batterieladung)

40..100% . drehmoment- aktive N antreibend | antreibend L Drehmomentauffüllung aufgefüllte G1-G2 ATF (Batterieentladung) Schaltung g 25..60% drehmoment- . . aktive Drehmomentaufgefüllte G2-G3 | 3Ntreibend | antreibend L auffüllung Schaltung Synchronisier Gangvorwahl bei antreibend en von während der Gangvorwahl G3 Schalt- ist kein Boost verfügbar element C2 35..70% drehmoment- antreibend | bremsend passive Drehmomentaufgefüllte G3-G4 auffüllung PTF Schaltung R (Batterieladung) 60..100% drehmoment- antreibend | antreibend aktive Drehmomentaufgefüllte G4-G5 auffüllung ATF Schaltung R (Batterieentladung) 35..80% drehmoment- antreibend | antreibend aktive Drehmomentaufgefüllte G5-G6 auffüllung ATF Schaltung R (Batterieentladung) In der Schalttabelle bedeutet L Schaltung nach links (bezogen auf Fig. 2 oder Fig. 4) R Schaltung nach rechts (bezogen auf Fig. 2 oder Fig. 4)

N neutral

SC Laden der Fahrzeugbatterie

E1 erster Gang im EV-Modus

E2 zweiter Gang im EV-Modus

G1 erster Gang im ICE- und Hybridmodus

G2 zweiter Gang im ICE- und Hybridmodus

G3 dritter Gang im ICE- und Hybridmodus

G3A, G3B, G3C Varianten des dritten Ganges im ICE- und Hybridmodus G4 vierter Gang im ICE- und Hybridmodus

G5 fünfter Gang im ICE- und Hybridmodus

G6 sechster Gang im ICE- und Hybridmodus

Im Folgenden wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der ersten Ausführungsvariante gezeigt. Das Getriebe 13 weist folgende Parameter auf:

zZ = 30 1

z_= 75 2

i__ =2,83 G2

i__ =2.16 G3

i__ =1.45 G5

i__ =1.24 G6

mit

zZ Anzahl der Zähne des Sonnenrades des Planetenradsatzes PGS; zZ Anzahl der Zähne des Hohlrades des Planetenradsatzes PGS;

i Übersetzungsverhältnis für das Zahnradpaar 1/2;

i Übersetzungsverhältnis für das Zahnradpaar 5;

i Übersetzungsverhältnis für das Zahnradpaar 4/6.

Berechnung:

. Z1+Z 30475 1PGS Zz 75

i__ 1. __=3.96

G1 'G2 1PGS

=) 1 .=1.73 G4 G6 1PGS

Prüfen der progressiven Getriebeabstufung des beispielhaften Getriebedesign anhand der durch die Ungleichungen (1) bis (5) definierten Kriterien:

® ic2 Sic3 X pcs (1) 2.83 < 3.03 v ° ic3 1.45 1.73 = 2.16 2.83 3.96 1.24 145 173 2.16 2,83 117<1.19<1.25< 131 < 1.4 v Somit werden die Ungleichungen (1) bis (5) erfüllt. Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsvariante ist die Sekundärantriebsmaschine EM zwischen der Zahnradpaaranordnung 20 und dem Planetenradsatz PGS angeordnet. Diese Anordnung ist insbesondere für Motorräder geeignet, bei denen die Primärantriebsmaschine ICE eine relativ große axiale Erstreckung aufweist, und beispielsweise durch eine Brennkraftmaschine mit zumindest drei Zylinder gebildet ist. Im Vergleich zu der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsvariante sind die Eingangswellen 14, 15 und die Getriebeebenen g,, &;, Es, £6 des Getriebes 13 vertauscht. Die erste Eingangswelle 14, welche mit dem durch einen Planetenträger gebildeten dritten Glied P3 des Planetenradsatzes PGS drehfest verbunden ist, ist also als Hohlwelle ausgebildet. Die zweite Eingangswelle

1.24 145 173 2.16 2,83

117<1.19<1.25< 131 < 1.4 v

Somit werden die Ungleichungen (1) bis (5) erfüllt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten zweiten Ausführungsvariante ist die Sekundärantriebsmaschine EM zwischen der Zahnradpaaranordnung 20 und dem Planetenradsatz PGS angeordnet. Diese Anordnung ist insbesondere für Motorräder geeignet, bei denen die Primärantriebsmaschine ICE eine relativ große axiale Erstreckung aufweist, und beispielsweise durch eine Brennkraftmaschine mit zumindest drei Zylinder gebildet ist. Im Vergleich zu der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsvariante sind die Eingangswellen 14, 15 und die Getriebeebenen g,, &;, Es, £6 des Getriebes 13 vertauscht. Die erste Eingangswelle 14, welche mit dem durch einen Planetenträger gebildeten dritten Glied P3 des Planetenradsatzes PGS

drehfest verbunden ist, ist also als Hohlwelle ausgebildet. Die zweite Eingangswelle

15, welche mit dem durch ein Hohlrad gebildeten ersten Glied P1 des Planetenradsatzes PGS drehfest verbunden ist, ist hier innerhalb der Hohlwelle ausgebildet.

Das Getriebe 13 weist in der in Fig. 3 gezeigten zweiten Ausführungsvariante folgendes Schaltschema auf:

Stationäre Modi:

Mode Gang ICE EM C1|C2 | C3

vollkommen N aus aus neutral Laden im | | Stillstand SC antreibend Generatorbetrieb R Elektrische E1 blockiert Motorbetrieb L| R Modi E2 blockiert Motorbetrieb L L

G1 antreibend Rotorstillstand oder R

Drehzahlerhöhung G2 antreibend Drehmomentsteigerung R| R

G3A | antreibend Drehmomentsteigerung R | R ICE- und G3C_ | antreibend Drehmomentsteigerun L R Hybrid-Modi Roto tillstand od N . rsti er G4 antreibend Drehzahlerhöhung L G5 antreibend Drehmomentsteigerung L L

G6 antreibend Drehmomentsteigerung RI L

Transiente Modi:

Mode ICE EM C1|IC2/|C3 Bemerkung

Hinterradbremse muss Kaltstart kurbelnd | antreibend L angezogen sein, hohes Kurbeldrehmoment

Fahren möglich, geringes

Warmstart kurbelnd antreibend | R Kurbeldrehmoment Herunter- schnelles Abschalten der Abschalthilfe bremsend R ICE vor dem Wechsel in fahren den Elektromodus Synchronielektrischer blockiert sieren von Betrieb, Schalt- DrehmomentGangwechsel element C2 | L unterbrechung

passive DrehmomentICE Start antreibend | bremsend R auffüllung PTF (Batterieladung)

40..100% . drehmoment- aktive . antreibend | antreibend R Drehmomentauffüllung aufgefüllte G1-G2 ATF (Batterieentladung) Schaltung g 25..60% drehmoment- . . aktive Drehmomentaufgefüllte G2-G3 | 3Ntreibend | antreibend R auffüllung ATF Schaltung Synchronisier Gangvorwahl bei antreibend en von während der Gangvorwahl G3 Schalt- ist kein Boost verfügbar element C2 35..70% drehmoment- . passive Drehmomentaufgefüllte G3-G4 | 3Ntreibend | bremsend - auffüllung PTF Schaltung (Batterieladung) 60..100% drehmoment- . . aktive Drehmomentaufgefüllte G4-G5 | 9ntreibend | antreibend - auffüllung ATF Schaltung (Batterieentladung) 35..80% drehmoment- . . aktive Drehmomentaufgefüllte G5-G6 | 3"treibend | antreibend L auffüllung ATF Schaltung (Batterieentladung) In der Schalttabelle bedeutet L Schaltung nach links (bezogen auf Fig. 3) R Schaltung nach rechts (bezogen auf Fig. 3) N neutral SC Laden der Fahrzeugbatterie E1 erster Gang im EV-Modus E2 zweiter Gang im EV-Modus G1 erster Gang im ICE- und Hybridmodus G2 zweiter Gang im ICE- und Hybridmodus G3 dritter Gang im ICE- und Hybridmodus

G3A, G3B, G3C Varianten des dritten Ganges im ICE- und Hybridmodus

G4 vierter Gang im ICE- und Hybridmodus G5 fünfter Gang im ICE- und Hybridmodus G6 sechster Gang im ICE- und Hybridmodus

Fig. 4 zeigt eine dritte Ausführungsvariante der Erfindung, bei der die Zahnradpaaranordnung 20 zwischen der Sekundärantriebsmaschine EM und dem Planetenradsatz PGS angeordnet ist, wobei die Sekundärantriebsmaschine EM und der Planetenradsatz PGS an einander abgewandten Stirnseiten des Getriebes 13 angeordnet sind. Auch diese Anordnung ist insbesondere für Motorräder geeignet, bei denen die Primärantriebsmaschine ICE eine relativ große axiale Erstreckung aufweist, und beispielsweise durch eine Brennkraftmaschine mit zumindest drei Zylinder gebildet ist. Im Vergleich zu der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsvariante sind die Eingangswellen 14, 15 und im Vergleich zu der in Fig.3 gezeigten Ausführungsvariante die Getriebeebenen &€,, £3, Es, £6 des Getriebes 13 vertauscht. Die erste Eingangswelle 14, welche mit dem durch einen Planetenträger gebildeten dritten Glied P3 des Planetenradsatzes PGS drehfest verbunden ist, ist - wie in Fig. 3 - also als Hohlwelle ausgebildet. Die zweite Eingangswelle 15, welche mit dem durch ein Hohlrad gebildeten ersten Glied P1 des Planetenradsatzes PGS drehfest verbunden ist, ist innerhalb der Hohlwelle ausgebildet.

Das Schaltschema entspricht dem der in Fig. 2 gezeigten ersten

Ausführungsvariante.

Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsvariante, bei der die Primärantriebsmaschine ICE koaxial mit dem Planetenradsatz PGS und die Sekundärantriebsmaschine EM

parallel und distanziert zur ersten 14 und zweiten Eingangswelle 15 angeordnet ist.

Fig. 6 zeigt eine fünfte Ausführungsvariante der Erfindung, die sich von der vierten Ausführungsvariante dadurch unterscheidet, dass die Primärantriebsmaschine ICE und die Sekundärantriebsmaschine EM koaxial mit dem Planetenradsatz PGS und koaxial zur ersten Eingangswelle 14 und zweiten Eingangswelle 15 angeordnet sind.

Die vierte Ausführungsvariante und die fünfte Ausführungsvariante sind insbesondere für Personenkraftfahrzeuge geeignet, wobei die Antriebseinheit 12 beispielsweise für Vorderradantrieb quer verbaut wird. Mit Bezugszeichen 30 ist bei jeder der beiden vierten und fünften Ausführungsvarianten ein Differential

bezeichnet. Auf der Zwischenwelle 16 ist ein Parksperrenrad P einer Parksperre angeordnet. Die Antriebseinheit 12 weist eine durch elektrischen Betrieb durch die Sekundärantriebsmaschine EM gebildete Rückwärtsfahrfunktion auf. Die Sekundärantriebsmaschine EM ist als schnelllaufende Offset-Elektromaschine ausgebildet und mit dem beispielsweise als Sonnenrad ausgebildeten zweiten Glied

P2 des Planetenradsatzes PGS über ein Stirnradgetriebe antriebsverbunden.

Im Vergleich zu der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsvariante sind die Eingangswellen 14, 15 und auch die Getriebeebenen E,, E3, Es, £6 des Getriebes 13 vertauscht. Die erste Eingangswelle 14, welche mit dem durch einen Planetenträger gebildeten dritten Glied P3 des Planetenradsatzes PGS drehfest verbunden ist, ist — wie in Fig. 3 - als Hohlwelle ausgebildet und die zweite Eingangswelle 15, welche mit dem durch ein Hohlrad gebildeten ersten Glied P1 des Planetenradsatzes PGS

drehfest verbunden ist, ist innerhalb der Hohlwelle angeordnet.

Die Zahnradpaare 1/2, 3, 5, 4/6 der Zahnradpaaranordnung 20 sind als Schrägverzahnung ausgeführt. Die dadurch auftretenden Axialkräfte lassen die Ausführung des ersten Schaltelementes C1 als Gleithülseneinheit mit kombinierten Festrädern 3F und 5F nicht zu. Das in Fig. 5 in der rechten Position dargestellte erste Schaltelement C1 ist daher als einfache Schalthülse ausgeführt, die im Raum zwischen den Festrädern 3F und 3F axial verschiebbar ist. Die Festräder 3F, 5F weisen dabei in der Zahnradscheibe Öffnungen 23, 25 auf, durch welche axiale Stege der ersten Schalthülse durchdringen. Somit ist das erste Schaltelement C1 mit den Festrädern 3F und 5F drehfest verbunden, aber relativ zu diesen axial verschiebbar.

Mit Bezugszeichen 28 ist ein Reibungsmomentbegrenzer bezeichnet.

Das Getriebe 13 weist in der in Fig. 5 gezeigten vierten Ausführungsvariante und in

der in Fig. 6 gezeigten fünften Ausführungsvariante folgendes Schaltschema auf:

Stationäre Modi:

G6 | antreibend |Drehmomentsteigerung| R | L

Transiente Modi:

Mode ICE EM C1|C2/|C3I| P Bemerkung

Hinterradbremse muss Kaltstart kurbelnd antreibend | R X angezogen sein, hohes Kurbeldrehmoment

in Bewegung möglich, Warmstart kurbelnd antreibend | R geringeres Kurbeldrehmoment

Schnelleres Abschalten des

Abschalthilfe Herunter- bremsend | R Motors vor dem Wechsel in fahren den Elektromodus elektrischer SynchroniBetrieb, . sieren von Gang- blockiert Schalt- L Drehmomentwechsel element C2 unterbrechung

passive DrehmomentICE Start | antreibend | bremsend R auffüllung PTF (Batterieladung)

40..100% drehmoment- aktive aufgefüllte | antreibend | antreibend R Drehmomentauffüllung ATF G1-G2 (Batterieentladung) Schaltung 25..60% drehmoment- . aufgefüllte | antreibend | antreibend R aktıve Drehmoment G2-G3 MUNG Schaltung Gangvorwahl antreibend |Synchronisier L während der Gangvorwahl bei G3 en von ist kein Boost verfügbar

Schaltelement C2 35..70% drehmomentaufgefüllte | antreibend | bremsend L passive DrehmomentG3-G4 auffüllung PTF Schaltung (Batterieladung) 60..100% drehmomentaufgefüllte | antreibend | antreibend L aktive DrehmomentG4-G5 auffüllung ATF Schaltung (Batterieentladung) 35..80% drehmomentaufgefüllte | antreibend | antreibend L aktive DrehmomentG5-G6 auffüllung ATF Schaltung (Batterieentladung)

In der Schalttabelle bedeutet

L Schaltung nach links (bezogen auf Fig. 5 oder Fig. 6) R Schaltung nach rechts (bezogen auf Fig. 5 oder Fig. 6) X aktiviert

N neutral

SC Laden der Fahrzeugbatterie

E1 erster Gang im EV-Modus

E2 zweiter Gang im EV-Modus

G1 erster Gang im ICE- und Hybridmodus

G2 zweiter Gang im ICE- und Hybridmodus

G3 dritter Gang im ICE- und Hybridmodus

G5 fünfter Gang im ICE- und Hybridmodus

G6 sechster Gang im ICE- und Hybridmodus

Alle Ausführungsvarianten der Erfindung weisen folgende Eigenschaften auf:

e Sechs Gänge G1 bis G6 mit progressiver Gangabstufung über nur 4 Zahneingriffe

e Keine Reibungskupplungen und Synchronisierungen

e Kurze Bauweise

e Geringe Anzahl von Komponenten

e Geringes Gewicht

e Die Gänge G5 und G6 bilden Reiseübersetzungen mit hohem Wirkungsgrad aus. Dabei ist keine Drehmomentstützung der Sekundärantriebsmaschine EM wie bei den Gängen G1 und G4 erforderlich.

e In allen ICE-Betriebsweisen erfolgt mittels der Sekundärantriebsmaschine EM eine Drehmomentauffüllung bei Gangwechsel;

e Es lässt sich ein energieeffizienter Start der Primärantriebsmaschine ICE auch bei niedrigem Batterie-Ladezustand durchführen. Dabei wird die Sekundärantriebsmaschine EM im Generatormodus betrieben;

e Es ist ein Kaltstart der Primärantriebsmaschine ICE mit hohem Drehmoment (im Stillstand) möglich;

e Es ist ein Warmstart der Primärantriebsmaschine ICE während der Fahrt (Umschalten von Elektro- auf Hybridbetrieb) möglich;

e 48 V Mildhybrid ist möglich. Die Sekundärantriebsmaschine EM mit einer Leistung von 10..15% der ICE-Leistung ermöglicht den vollen Funktionsumfang (Kalt-/Warmschleppen, Start der Primärantriebsmaschine

ICE, Boost/Regeneratives Bremsen, EV-Fahren im Stau);

Fig. 8 zeigt ein Leistungsflussdiagramm eines aus der EP 3 106 337 A1 bekannten Getriebes für Schaltvorgänge zwischen den Schaltstufen S1 bis S4 bei weit geöffneter Drosselklappe. Bei diesem Getriebe ist eine Eingangswelle mit einer Brennkraftmaschine und eine weitere Eingangswelle mit einer elektrischen Maschine verbunden. Die beiden Eingangswellen sind koaxial angeordnet und wirken über eine Zwischenwelle auf eine Abtriebswelle ein, wobei zwischen den Eingangswellen und der Zwischenwelle eine Zahnradpaaranordnung mit mehreren Zahnradpaaren vorgesehen ist, deren Losräder über Schaltelemente mittels durch eine Schaltwalze betätigbaren Schaltgabeln schaltbar sind. Das Übersetzungsverhältnis ipss zwischen dem zweiten Glied und dem dritten Glied bei angehaltenem ersten Glied ist kleiner als Null. Mit diesem Übersetzungsverhältnis n, welche auf die Anbindung der Brennkraftmaschine an den Steg des Planetenradsatzes zurückzuführen ist, sind die meisten der Gangstellungen durch die elektrische Maschine nur passiv drehmomentgestützt, wobei das Drehmoment

der elektrischen Maschine - insbesondere während den Schaltvorgängen, beim

Laden der Batterie und beim Verbrauchen von elektrischer Energie - positiv und die Drehzahl negativ ist. In Fig. 8 zeigen die Positionen PTF S1-S2, PFT S3-S4, PFT G4G5 passiv drehmomentaufgefüllte Schaltvorgänge. Die Position ATF G2-G3 zeigt einen aktiv drehmomentaufgefüllte Schaltvorgang. Mit PDL ist die generierte elektrische Leistung der elektrischen Maschine und mit TF ist das Drehmomentauffüllniveau bezeichnet. Das Bezugszeichen LA bezeichnet den Start des Fahrzeuges. Deutlich ist zu erkennen, dass passive drehmomentgestützte

Schaltvorgänge PTF überwiegen.

Fig. 9 zeigt ein Leistungsflussdiagramm der erfindungsgemäßen Antriebseinheit für verschiedene Schaltvorgänge und Fig. 10 ein Drehzahl-/Drehmoment-Diagramm

der erfindungsgemäßen Antriebseinheit für verschiedene Schaltvorgänge.

Bei der vorliegenden Erfindung ist in jeder dargestellten Ausführungsvariante die Primärantriebsmaschine ICE mit dem Hohlrad des Planetenradsatzes PGS verbunden, so dass die meisten Schaltvorgänge mit aktiver Drehmomentauffüllung ATF erfolgen können (positives Drehmoment der Sekundärantriebsmaschine EM, positive Drehzahl der Sekundärantriebsmaschine EM während des Schaltvorgangs, Batterie wird geladen und/oder elektrische Energie wird abgeführt). Aktiv drehmomentaufgefüllte Schaltvorgänge ATF liefern mehr Leistung am Ausgang und der Prozentsatz der Drehmomentauffüllung ist höher als bei passiver

Drehmomentauffüllung PTF.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Antriebseinheit (12) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Motorrad (11), mit einer Primärantriebsmaschine (ICE), einer Sekundärantriebsmaschine (EM)

und einem Getriebe (13), welche Antriebseinheit (12) aufweist:

e eine erste Eingangswelle (14) und eine zweite Eingangswelle (15), wobei die zweite Eingangswelle (15) koaxial zur ersten Eingangswelle (14) angeordnet und drehfest mit der Primärantriebsmaschine (ICE) verbunden ist;

e eine Ausgangswelle (17);

e eine Zwischenwelle (16), die parallel zu der ersten (14) und der zweiten Eingangswelle (15) angeordnet und mit der Ausgangswelle (17) verbunden ist;

e einen Planetenradsatz (PGS) mit einem ersten (P1), zweiten (P2) und dritten Glied (P3), wobei das erste Glied (P1) mit der Primärantriebsmaschine (ICE), das zweite Glied (P2) mit der Sekundärantriebsmaschine (EM) und das dritte Glied (P3) mit der ersten Eingangswelle (14) verbunden sind;

e Zzumindest ein erstes Schaltelement (C1L), welches ausgebildet ist, um in einer Schaltstellung zwei Glieder (P1, P3) des Planetenradsatzes (PGS) und/oder die erste Eingangswelle (14) und die zweite Eingangswelle (15) miteinander drehfest zu verbinden und einer weiteren Schaltstellung die Primärantriebsmaschine (ICE) und/oder die zweite Eingangswelle (15) mit einem Gehäuse (H) des Getriebes (13) zu verbinden und zu blockieren;

e einer Zahnradpaaranordnung (20) mit mehreren Zahnradpaaren (1/2, 3, 5, 4/6) wobei jedes Zahnradpaar (20) ein Festrad (2F, 3F, 5F, 6F) und ein Losrad (2L, 3L, 5L, 6L) aufweist, wobei jedes Losrad (2L, 3L, 5L, 6L) über ein Schaltelement (C2, C3) aktivier- oder deaktivierbar ist, und wobei

e Zwei Losräder (2L, 6L) einer aus zwei Zahnradpaaren (1/2, 4/6) bestehenden ersten Gruppe (A) der Zahnradpaare (1/2, 3, 5, 4/6) auf der Zwischenwelle (16) drehbar gelagert und über ein zweites Schaltelement (C2) aktivier- oder deaktivierbar sind, und zwei Festräder (2L, 6L) dieser ersten Gruppe (A) an Zahnradpaaren (1/2, 4/6) auf der ersten Eingangswelle (14) drehfest angeordnet sind;

e wobei bei den Zahnradpaaren (1/2, 4/6) der ersten Gruppe (A) an Zahnradpaaren (1/2, 4/6) die Zahnräder auf der ersten Eingangswelle (14)

mit den Zahnrädern auf den Zwischenwelle (16) die

Übersetzungsverhältnisse is2z und ics aufweisen,

dadurch gekennzeichnet, dass zwei Losräder (3L, 5L) einer aus zwei Zahnradpaaren (3, 5) bestehenden zweiten Gruppe (B) der Zahnradpaare (1/2, 3, 5, 4/6) ebenfalls auf der Zwischenwelle (16) drehbar gelagert und über ein drittes Schaltelement (C3) aktivier- oder deaktivierbar sind, und zwei Festräder (2L, 6L) dieser zweiten Gruppe (B) an Zahnradpaaren auf der zweiten Eingangswelle (15) drehfest angeordnet sind, wobei bei den Zahnradpaaren (3, 5) der zweiten Gruppe (B) die Zahnräder auf der zweiten Eingangswelle (15) mit den Zahnrädern auf der

Zwischenwelle (16) die Übersetzungsverhältnisse iss und ies aufweisen, und dass

gilt: ® lıprcs> 1,

wobei i1res ein Übersetzungsverhältnis des Planetenradsatzes (PGS) von der zweiten Eingangswelle (15) zur ersten Eingangswelle (14) mit

angehaltener Sekundärantriebsmaschine (EM) ist, und dass

e die Übersetzungsverhältnisse ic2, ics, Ice, Iırcs Mindestens eine der

folgenden Ungleichungen erfüllen:

® iGcz Sic3 X l1pcs

‚2 . . . ® iGc3 Sic2 X Ice X pas

Antriebseinheit (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die

Übersetzungsverhältnisse ic3, ics, Ice, Iırcs folgende Ungleichung erfüllen:

+2 +2 . . ® iGc6 X lipas S Ic3 X Ic5

Antriebseinheit (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass

die Übersetzungsverhältnisse iG5, iG6, iLPGS folgende Ungleichung erfüllen:

® iGcs S 166 X l1pas

26

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (13) eine progressive Gangabstufung

aufweist, wobei für die Übersetzungen icı, ic2, ic3, Ica, Ics, Is gilt:

i i i i i 1G5 < IG4 < 163 < 1G2 < lG1 1G6 1G5 1G4 1G3 1G2

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass für die Übersetzungen i1Pcs, Icı, Icz gilt:

; = 1PGS iG2

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Glied (P1) des Planetenradsatzes (PGS) als Hohlrad, das zweite Glied (P2) des Planetenradsatzes (PGS) als Sonnenrad und das dritte Glied (P3) des Planetenradsatzes (PGS) als Steg ausgebildet ist.

Antriebseinheit (12) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass gilt

_— Zı1+Z2 1PGS z2 /

1 wobei z;ı die Anzahl der Zähne des Sonnenrades und z, die Anzahl der Zähne

des Hohlrades ist.

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradsatz (PGS) zwischen der Zahnradpaaranordnung (20) und der Sekundärantriebsmaschine (EM) angeordnet ist.

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärantriebsmaschine (EM) zwischen der

Zahnradpaaranordnung (20) und dem Planetenradsatz (PGS) angeordnet ist.

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpaaranordnung (20) zwischen der

Sekundärantriebsmaschine (EM) und dem Planetenradsatz (PGS) angeordnet

27137

12.

13.

14.

15.

16.

17.

27

ist, wobei die Sekundärantriebsmaschine (EM) und der Planetenradsatz (PGS)

an einander abgewandten Stirnseiten des Getriebes (13) angeordnet sind.

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärantriebsmaschine (ICE) koaxial mit dem Planetenradsatz (PGS) und die Sekundärantriebsmaschine (EM) parallel und

distanziert zur ersten (14) und zweiten Eingangswelle (15) angeordnet ist.

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärantriebsmaschine (EM) koaxial mit dem

Planetenradsatz (PGM) angeordnet ist.

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärantriebsmaschine (ICE) koaxial mit der Sekundärantriebsmaschine (EM) angeordnet ist.

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (12) eine Parksperrvorrichtung aufweist, wobei auf der Zwischenwelle ein Parksperrenrad (P) der Parksperrvorrichtung angeordnet ist.

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schaltelement (C1, C2, C3) durch eine axial verschiebbare Schalthülse gebildet ist

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (C1) einstückig mit zwei Festrädern (2F, 5F) eines benachbarten Zahnradpaares (3, 5) der zweiten Gruppe (B) ausgebildet ist.

Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (C1) relativ zu den Festrädern (3F, 5F) von benachbarten Zahnradpaaren (3, 5) der zweiten Gruppe (B) axial verschiebbar, aber drehfest mit den Festrädern (3F, 5F)

verbunden ist.

18. Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest ein Schaltelement (C1, C2, C3) zwei Schaltstellungen und eine - vorzugsweise zwischen einer ersten (L) und einer

zweiten Schaltstellung (R) angeordneten - Neutralstellung aufweist.

19. Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärantriebsmaschine (ICE) eine Brennkraftmaschine und die Sekundärantriebsmaschine (EM) eine elektrische

Maschine ist.

20. Kraftfahrzeug, insbesondere Motorrad (11) , mit einer Antriebseinheit (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (13) ausgebildet ist, um zumindest die Mehrzahl aller Gangwechsel mit aktiver Drehmomentauffüllung durch die Sekundärantriebsmaschine (EM)

durchzuführen.

09.08.2022 FU/iv