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1. WO2020193564 - ANTRIEBSEINHEIT FÜR EIN FAHRZEUG UND VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER ANTRIEBSEINHEIT FÜR EIN FAHRZEUG

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Beschreibung

Antriebseinheit für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Antriebseinheit.

Aus dem Stand der Technik sind Antriebseinheiten für Fahrzeuge, beispielsweise Flybridantriebseinheiten, und Verfahren zu deren Betrieb allgemein bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte, insbesondere kompakte Antriebseinheit für ein Fahrzeug anzugeben. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein geeignetes Verfahren zum Betrieb einer solchen Antriebseinheit anzugeben.

Hinsichtlich der Antriebseinheit wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Antriebseinheit für ein Fahrzeug umfasst einen

Verbrennungsmotor, mindestens einen Elektromotor und ein Getriebe, welches jeweils eine separate Eingangswelle für den Verbrennungsmotor und für den Elektromotor aufweist. Der Elektromotor ist dabei fest mit einer Abtriebseinheit des Getriebes gekoppelt, wobei ein Kraftfluss zwischen dem Elektromotor und der Abtriebseinheit unterbrechungsfrei ist, wenn das Getriebe in einer Neutralstellung ist.

Die Antriebseinheit ist als ein Hybridantrieb für ein Fahrzeug ausgebildet und ermöglicht einen rein elektrischen Betrieb des Fahrzeugs, wenn der

Verbrennungsmotor funktional vom Getriebe abgekoppelt ist. Dadurch, dass der Elektromotor fest mit der Abtriebseinheit gekoppelt ist, ist ein Kupplungselement zur funktionalen Kopplung des Elektromotors mit dem Getriebe nicht erforderlich. Mit anderen Worten: Der Elektromotor ist mit einer Untersetzung direkt ohne

Abkoppeleinheit mit der Abtriebseinheit gekoppelt. Das Getriebe kann somit einfach und kompakt hergestellt werden, so dass die Antriebseinheit gegenüber

konventionellen Antriebseinheiten kostengünstiger ist. Zudem benötigt das

Getriebe weniger Bauraum als ein Getriebe eines herkömmlichen Hybridantriebs.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Getriebe bei jedem Anfahrvorgang des Fahrzeugs in der Neutralstellung. Somit wird das Fahrzeug bei jedem

Anfahrvorgang zwingend elektrisch angetrieben. Dies hat den Vorteil, dass eine sogenannte Anfahrkupplung zur funktionalen Einkopplung des

Verbrennungsmotors beim Anfahren des Fahrzeugs nicht erforderlich ist. Dies begünstigt die kompakte Bauweise des Getriebes weiterhin. Darüber hinaus kann ein vom Verbrennungsmotor erzeugtes Drehmoment mit einem vom Elektromotor erzeugten Drehmoment beaufschlagt werden, wenn das Fahrzeug ab einer bestimmten Geschwindigkeit vom Verbrennungsmotor angetrieben wird. Mit anderen Worten: Ein vom Elektromotor erzeugtes Drehmoment kann im

Fährbetrieb zum Boosten - also zum Unterstützen - des Verbrennungsmotors verwendet werden.

Das Getriebe ist insbesondere als ein zahnradgetriebenes, automatisiertes

Schaltgetriebe mit einer Anzahl von Getriebegängen ausgebildet. Ein

automatisiertes Schaltgetriebe zeichnet sich durch einen verhältnismäßig einfachen mechanischen Aufbau und gute Wirkungsgrade auf. Zudem kann die Anzahl der Getriebegänge gegenüber dem Stand der Technik verringert werden. Für die derart ausgebildete Antriebseinheit ist beispielsweise eine Anzahl von vier

Getriebegängen ausreichend, ohne dass ein Verlust eines Fahrkomforts gegenüber konventionellen Antriebseinheiten entsteht. Denkbar ist auch eine Anzahl von zwei oder drei Getriebegängen.

Das Getriebe umfasst weiterhin eine mit dem Verbrennungsmotor funktional gekoppelte, insbesondere bewegungsgekoppelte Antriebswelle. Parallel zur Antriebswelle ist eine Vorgelegewelle angeordnet, die mit der Antriebswelle, insbesondere über Zahnräder, in Eingriff bringbar ist. Mittels der parallel angeordneten Vorgelegewelle kann eine Drehzahl der Antriebswelle im Kraftfluss des Getriebes verringert und ein Drehmoment erhöht werden. Die Vorgelegewelle umfasst dabei eine zahnradgetriebene Endübersetzung, mittels welcher die

Abtriebseinheit unmittelbar antreibbar ist. Die Abtriebseinheit ist beispielsweise ein Differentialgetriebe, welches Achsantriebswellen für Antriebsräder des Fahrzeuges, z. B. Frontantriebsräder, antreibt.

Darüber hinaus umfasst das Getriebe mindestens eine Klauenkupplung zur Schaltung wenigstens eines Getriebegangs. Die Klauenkupplung ist auf einfache Art und Weise und damit kostengünstig herstellbar und begünstigt einen einfachen und kompakten Aufbau des Getriebes der Antriebseinheit.

Des Weiteren ist der Elektromotor über die Vorgelegewelle mit der Abtriebseinheit gekoppelt. Damit kann der Elektromotor die Abtriebseinheit unabhängig von der mit dem Verbrennungsmotor gekoppelten Antriebswelle antreiben.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Elektromotor über ein mittels der mindestens einen Klauenkupplung drehfest mit der Antriebswelle verbindbares Zahnrad für den ersten Getriebegang mit der Vorgelegewelle verbunden. Damit wird der Elektromotor mittels einer bereits für den Verbrennungsmotor verwendeten Getriebekomponente mit der Vorgelegewelle gekoppelt. Eine derartige

Mehrfachnutzung einer Getriebekomponente reduziert weiterhin den

Bauraumbedarf des Getriebes.

Das Zahnrad für den ersten Getriebegang ist dabei relativ zur Antriebswelle drehbar, wenn die mindestens eine Klauenkupplung in einem geöffneten Zustand ist. Insbesondere wird eine Kraft vom Zahnrad für den ersten Getriebegang nicht auf die Antriebswelle übertragen, wenn die Klauenkupplung geöffnet und dabei der Verbrennungsmotor funktional vom Getriebe entkoppelt ist. Dies ermöglicht die Nutzung des Zahnrads für den ersten Getriebegang sowohl für die Einkopplung des Verbrennungsmotors in das Getriebe als auch für die Einkopplung ausschließlich des Elektromotors in das Getriebe. Der Elektromotor kann somit auch die Funktion als Antriebsaggregat während eines Schaltvorgangs übernehmen, bei dem die Klauenkupplung temporär geöffnet ist. Dies ermöglicht ein Schalten ohne

Zugkraftunterbrechung mit Verzicht auf kostenintensive

Synchronisierungseinheiten.

Die Kopplung des Elektromotors und der Abtriebseinheit erfolgt ferner mittels einer sogenannten Untersetzung, bei welcher die Drehzahl in Richtung des Kraftflusses im Getriebe verkleinert, ein übertragenes Drehmoment jedoch vergrößert wird. Dazu ist der Betrag eines Übersetzungsverhältnisses zwischen einer Drehzahl des Elektromotors und einer Drehzahl der Abtriebseinheit größer als eins. Dies ermöglicht die Übersetzung der Drehzahl des Elektromotors in eine für einen optimalen Anfahrbetrieb notwendige Raddrehzahl. Darüber hinaus kann bei einem Gangwechsel ein Drehmomenteinbruch unterbrechungsfrei durch den Elektromotor ausgeglichen werden.

Bei einem Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit wird eine Kraft zum Antrieb der Abtriebseinheit ausschließlich vom Elektromotor übertragen, wenn das Getriebe in einer Neutralstellung ist. Somit ist ein rein elektrischer Antrieb für das Fahrzeug möglich, wenn der Verbrennungsmotor funktional nicht mit dem Getriebe gekoppelt ist. Die funktionale Abkopplung des Verbrennungsmotors vom Getriebe und damit die ausschließliche Einkopplung des Elektromotors als Antriebsaggregat ist dabei auf einfache Art und Weise mittels der direkten Kopplung des Elektromotors über die Untersetzung ohne Abkoppeleinheit mit der Abtriebseinheit möglich.

Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Getriebe bei jedem

Anfahrvorgang in eine Neutralstellung gebracht, wobei die Kraft zum Antrieb der Abtriebseinheit ab einer vorgegebenen Geschwindigkeit größer als Null vom Verbrennungsmotor übertragen wird. Da somit jeder Anfahrvorgang des Fahrzeugs elektrisch angetrieben wird, kann auf eine Anfahrkupplung zur funktionalen

Einkopplung des Verbrennungsmotors in das Getriebe verzichtet werden. Dies ermöglicht eine kompakte und einfache Bauweise des Getriebes mit einem gegenüber dem Stand der Technik verringerten Bauraumbedarf und somit eine kostengünstigere Antriebseinheit.

Für höhere Geschwindigkeiten nach dem Anfahrvorgang wird der

Verbrennungsmotor als Antriebsaggregat verwendet. Dabei wird der

Verbrennungsmotor ab einer vorgegebenen Geschwindigkeit von größer als Null über einen Getriebegang an die Vorgelegewelle angekoppelt, so dass die Kraft zum Antrieb der Abtriebseinheit zusätzlich oder ausschließlich vom Verbrennungsmotor übertragen wird. Während der Schaltvorgänge kann weiterhin der Elektromotor die Funktion als Antriebsaggregat übernehmen, so dass Drehmomenteinbrüche während des Schaltens nahezu vermeidbar sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von

Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Fahrzeug mit einer Antriebseinheit und

Fig. 2 schematisch die Antriebseinheit für das Fahrzeug.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen

Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt ein Fahrzeug F in stark vereinfachter Darstellung mit einer

Antriebseinheit 1 . Figur 2 zeigt schematisch die Antriebseinheit 1 des Fahrzeugs F mit einem Verbrennungsmotor 2, einem Elektromotor 3, einem Getriebe 4 und einer Abtriebseinheit 5.

Die Antriebseinheit 1 bildet einen Flybrid-Antrieb für das Fahrzeug F, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, und kann beispielsweise als Frontantrieb mit quer- oder längseingebautem Frontantriebsaggregat oder als Heckantrieb eingesetzt werden. Das Fahrzeug F ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Geländefahrzeug, ein Nutzfahrzeug oder ein Kraftrad.

Als Antriebsaggregate weist die Antriebseinheit 1 im gezeigten Ausführungsbeispiel den Verbrennungsmotor 2 und den Elektromotor 3 auf. Der Verbrennungsmotor 2 und der Elektromotor 3 sind jeweils mit einer eigenen Eingangswelle E1 , E2 mit dem Getriebe 4 gekoppelt. Der Elektromotor 3 ist fest mit der Abtriebseinheit 5 gekoppelt, wobei ein Kraftfluss zwischen dem Elektromotor 3 und der

Abtriebseinheit 5 unterbrechungsfrei ist, wenn das Getriebe 4 in einer

Neutralstellung N ist.

Des Weiteren ist eine mit der Eingangswelle E1 für den Verbrennungsmotor 2 gekoppelte und koaxial dazu verlaufende Antriebswelle A des Getriebes 4 mit einem elektrischen Startergenerator 6 gekoppelt, welcher den

Verbrennungsmotor 2 startet, eine Synchronisierung unterstützt und im Betrieb des Fahrzeugs F als Generator eingesetzt wird. Die Antriebseinheit 1 bildet hierbei beispielsweise einen parallelen Hybridantrieb mit einer Kombination aus einer sogenannten P1 -Anordnung und P3-Anordnung.

Die Bezeichnung der Anordnungen ist abhängig von einem Einbauort des

Elektromotors 3 innerhalb der Antriebseinheit 1 . Da der Elektromotor 3 im gezeigten Ausführungsbeispiel direkt mit einem Abtrieb des Getriebes 4 gekoppelt ist (siehe nähere Erläuterung weiter unten), liegt eine P3-Anordnung vor. Die Kombination mit der P1 -Anordnung resultiert aus dem zusätzlichen elektrischen Startergenerator 6, welcher fest mit der Antriebswelle A verbunden ist.

Das nachfolgend näher beschriebene Getriebe 4 basiert auf einem aus dem Stand der Technik bekannten automatisierten Handschaltgetriebe, insbesondere einem mehrgängigen Stirnradgetriebe mit formschlüssigen Schaltelementen.

Bei dem gezeigten Getriebe 4 ist zu der Antriebswelle A parallel verlaufend eine sogenannte Vorgelegewelle V angeordnet, die gleichzeitig eine Ausgangswelle des Getriebes 4 bildet und die über eine Endübersetzung aus zwei Zahnrädern Z1 , Z2 unmittelbar die Abtriebseinheit 5 antreibt. Die Abtriebseinheit 5 ist beispielsweise ein Differentialgetriebe, welches Achsantriebswellen für Antriebsräder des

Kraftfahrzeuges, z. B. Frontantriebsräder, antreibt.

Auf der Antriebswelle A sind mehrere Zahnräder Z3 bis Z6 angeordnet, die paarweise mit auf der Vorgelegewelle V angeordneten Zahnrädern Z7 bis Z10 in ständigem Eingriff stehen und damit verschiedene Übersetzungen für verschiedene Gänge zur Verfügung stellen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das

Getriebe 4 vier Getriebegänge G1 bis G4 auf. Alternativ kann das Getriebe 4 auch weniger als vier Getriebegänge G1 bis G4, z. B. zwei oder drei

Getriebegänge G1 bis G4, aufweisen. Denkbar sind auch mehr als vier

Getriebegänge G1 bis G4.

Pro Zahnradpaar ist jeweils eines der Zahnräder Z3 bis Z10 drehfest auf der entsprechenden Welle, d. h. entweder der Antriebswelle A oder der

Vorgelegewelle V, angeordnet und das andere der Zahnräder Z3 bis Z10 ist frei drehend und axial fixiert auf der entsprechenden Welle angeordnet.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel umfassen die Zahnradpaare für den vierten Getriebegang G4 das fest auf der Antriebswelle A angeordnete Zahnrad Z6 (auch als Festrad bezeichnet) und das lose auf der Vorgelegewelle V angeordnete Zahnrad Z10 (auch als Losrad bezeichnet). Das fest auf der Antriebswelle A angeordnete Zahnrad Z6 steht weiterhin in ständigem Eingriff mit einem

Zahnrad Z1 1 , welches mit einer Eingangswelle E3 des Startergenerators 6 verbunden ist. Das lose angeordnete Zahnrad Z10 ist insbesondere auf einem beispielsweise als Hohlwelle ausgebildeten Wellenabschnitt V1 der

Vorgelegewelle V angeordnet, welcher eine erste Klauenkupplung K1 umfasst, die auf der Vorgelegewelle V verdrehsicher und axial verschiebbar befestigt ist.

Das Zahnradpaar für den dritten Getriebegang G3 umfasst das fest auf der Antriebswelle A angeordnete Zahnrad Z5 und das lose auf der Vorgelegewelle V angeordnete Zahnrad Z9. Das lose angeordnete Zahnrad Z9 ist ebenfalls auf einem weiteren die erste Klauenkupplung K1 umfassenden Wellenabschnitt V2 der Vorgelegewelle V angeordnet.

Das Zahnradpaar für den zweiten Getriebegang G2 umfasst das lose auf der Antriebswelle A angeordnete Zahnrad Z4, welches auf einem beispielsweise als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswellenabschnitt A1 der Antriebswelle A

angeordnet ist. Dieser Antriebswellenabschnitt A1 umfasst eine zweite

Klauenkupplung K2. Das Zahnradpaar für den zweiten Getriebegang G2 umfasst weiterhin das fest auf der Vorgelegewelle V angeordnete Zahnrad Z8.

Das Zahnradpaar für den ersten Getriebegang G1 umfasst das lose auf der Antriebswelle A angeordnete Zahnrad Z3, welches ebenfalls auf einem die zweite Klauenkupplung K2 umfassenden weiteren Antriebswellenabschnitt A2 der

Antriebswelle A angeordnet ist, sowie das fest auf der Vorgelegewelle V

angeordnete Zahnrad Z7.

Die Klauenkupplungen K1 , K2 dienen zum Schalten der Getriebegänge G1 bis G4. Dabei weisen die Klauenkupp-Iungen K1 , K2 jeweils ein erstes

Klauenelement K1 .1 , K2.1 auf, welches drehfest auf der Antriebswelle A bzw. auf der Vorgelegewelle V angeordnet ist. Insbesondere ist das erste

Klauenelement K1 .1 , K2.1 so angeordnet, dass sich dieses gemeinsam mit der Antriebswelle A bzw. mit der Vorgelegewelle V dreht, jedoch axial zur

Antriebswelle A bzw. zur Vorgelegewelle V verschiebbar ist.

Die Klauenkupplungen K1 , K2 weisen weiterhin jeweils zwei zweite

Klauenelemente K1 .2, K2.2 auf, die sich jeweils mit dem ersten

Klauenelement K1 .1 , K2.1 koaxial gegenüberliegend auf der Antriebswelle A bzw. auf der Vorgelegewelle V angeordnet sind. Weiterhin sind die zweiten

Klauenelemente K1 .2 und K2.2 mit den Zahnrädern Z9, Z10 bzw. Z3, Z4 einstückig ausgebildet. D. h. beispielsweise, ein zweites Klauenelement K2.2 der einen Klauenkupplung K2 ist mit dem Zahnrad Z3 des ersten Getriebegangs G1 einstückig ausgebildet. Das andere zweite Klauenelement K2.2 dieser

Klauenkupplung K2 ist mit dem Zahnrad Z4 des zweiten Getriebegangs G2 einstückig ausgebildet und ein zweites Klauenelement K1 .2 der anderen

Klauenkupplung K1 ist mit dem Zahnrad Z9 des dritten Getriebegangs G3 einstückig ausgebildet. Das andere zweite Klauenelement K1 .2 der anderen Klauenkupplung K1 ist mit dem Zahnrad Z10 des vierten Getriebegangs G2 einstückig ausgebildet.

Die den Zahnrädern Z3, Z4 zugewandten Oberflächen des ersten

Klauenelements K2.1 weisen jeweils eine Mehrzahl von nicht näher dargestellten Klauenzähnen auf. Ebenso ist an den jeweils dem ersten Klauenelement K2.1 zugewandten Oberflächen der zweiten Klauenelemente K2.2 eine Mehrzahl von korrespondierenden Klauenzähnen ausgebildet, so dass die Klauenzähne miteinander in Eingriff gebracht werden können.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind beide

Klauenkupplungen K1 , K2 in einem geöffneten Zustand dargestellt. D. h., das Getriebe 4 befindet sich in einer Neutralstellung N, wobei keines der schaltbaren Zahnräder Z3, Z4 mit der Antriebswelle A und keines der schaltbaren

Zahnräder Z9, Z10 mit der Vorgelegewelle V verbunden ist. Es wird daher keine Kraft vom Verbrennungsmotor 2 auf die Antriebswelle A übertragen. Somit ist der Verbrennungsmotor 2 funktional nicht mit dem Getriebe 4 gekoppelt oder nicht mit dem Getriebe 4 bewegungsgekoppelt.

Zum Schalten des ersten Getriebegangs G1 wird die zweite Klauenkupplung K2 in Richtung des Zahnrads Z3 für den ersten Getriebegang G1 bewegt. Dadurch werden die Klauenzähne des ersten Klauenelements K2.1 und die Klauenzähne des mit dem Zahnrad Z3 des ersten Getriebegangs G1 einstückig ausgebildeten zweiten Klauenelements K2.2 in gegenseitigen Eingriff miteinander gebracht. Infolgedessen wird das Zahnrad Z3 für den ersten Getriebegang G1 über die zweite Klauenkupplung K2 drehfest mit der Antriebswelle A verbunden, so dass die Vorgelegewelle V mittels des Zahnradpaars für den ersten Getriebegang G1 funktional mit den Zahnrädern Z1 , Z2 und somit bewegungsgekoppelt verbunden wird. Das Getriebe 4 ist nun in eine Erster-Gang-Stellung geschaltet.

Zum Schalten des zweiten Getriebeganges G2 wird beispielsweise das erste Klauenelement K2.1 der zweiten Klauenkupplung K2 in Richtung des Zahnrads Z4 für den zweiten Getriebegang G2 bewegt, während das Fahrzeug F fährt, werden die Klauenzähne des ersten Klauenelements K2.1 und die Klauenzähne des mit dem Zahnrad Z4 des zweiten Getriebegangs G2 einstückig ausgebildeten zweiten Klauenelements K2.2 in gegenseitigen Eingriff miteinander gebracht. Infolgedessen wird das Zahnrad Z4 für den zweiten Getriebegang G2 über die zweite Klauenkupplung K2 drehtest mit der Antriebswelle A verbunden, so dass die Vorgelegewelle V mittels des Zahnradpaars für den zweiten Getriebegang G2 funktional, insbesondere bewegungsgekoppelt, mit den Zahnrädern Z1 , Z2 verbunden wird. Das Getriebe 4 ist nun in eine Zweiter-Gang-Stellung geschaltet.

Zum Schalten des dritten und vierten Getriebegangs G3, G4 erfolgt die zuvor beschriebene Vorgehensweise analog mit der ersten Klauenkupplung K1 .

Bei konventionellen Antriebseinheiten 1 werden zur schonenden Gestaltung des Schaltvorgangs Synchronisierungseinheiten verwendet, beispielsweise in Form von Synchronringen, die seitlich an den Klauenkupplungen K1 , K2 angeordnet werden. Diese gleichen vor dem Einlegen eines Gangs eine Drehzahl des entsprechenden Zahnrades Z1 bis Z13 an eine Drehzahl der entsprechenden Welle an. Bei der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1 kann auf derartige

Synchronisierungseinheiten verzichtet werden.

Des Weiteren übernimmt während des Schaltvorgangs der Elektromotor 3 aufgrund der festen Kopplung mit der Antriebseinheit 1 den Antrieb des Fahrzeugs F, wodurch ein üblicherweise auftretender Drehmomenteinbruch während des Schaltvorgangs ausgeglichen werden kann. Der Elektromotor 3 ist dazu direkt mit der Vorgelegewelle V und damit direkt mit den die Endübersetzung des Getriebes 4 umfassenden Zahnrädern Z1 , Z2, welche die Abtriebseinheit 5 ansteuern, verbindbar. Dies wird im Folgenden näher erläutert.

Der Elektromotor 3 ist beispielsweise eine elektrische Traktionsmaschine. Der Elektromotor 3 ist über die separate Eingangswelle E2 mit dem Getriebe 4 mechanisch verbunden. Dazu umfasst das Getriebe 4 ein Zwischenzahnradpaar, welches die Zahnräder Z12, Z13 umfasst. Das Zahnrad Z13 steht in ständigem Eingriff mit dem auf der Antriebswelle A angeordneten Zahnrad Z3 des ersten Getriebegangs G1 , welches wiederum in ständigem Eingriff mit dem auf der Vorgelegewelle V angeordneten Zahnrad Z7 des ersten Getriebegangs G1 steht.

Befindet sich die zweite Klauenkupplung K2 im geöffneten Zustand, so ist das Getriebe 4 in der Neutralstellung N und der Verbrennungsmotor 2 ist funktional nicht mit dem Getriebe 4 gekoppelt. D. h., es erfolgt eine Kraftübertragung direkt vom Elektromotor 3 auf die Vorgelegewelle V, welche die Abtriebseinheit 5 über die Endübersetzung mittels der Zahnräder Z1 , Z2 antreibt. Mit anderen Worten: Der Elektromotor 3 treibt die Abtriebseinheit 5 direkt an, solange der

Verbrennungsmotor 2 funktional nicht mit dem Getriebe 4 gekoppelt ist.

Der Elektromotor 3 ist somit fest, d. h. mit einem festen Übersetzungsverhältnis, mit dem Getriebe 4 verbunden, wobei kein Schalten von Getriebegängen G1 bis G4 möglich ist, solange ausschließlich der Elektromotor 3 als Antriebsaggregat mit dem Getriebe 4 verbunden ist.

Das Übersetzungsverhältnis ist definiert als der Quotient aus einer Drehzahl des Antriebsaggregats, hierbei des Elektromotors 3, und einer Drehzahl der

Abtriebseinheit 5. Ist ein Betrag des Übersetzungsverhältnisses größer als eins, spricht man von einer sogenannten Untersetzung, bei welcher die Drehzahl in Richtung des Kraftflusses im Getriebe 4 verkleinert, ein übertragenes Drehmoment jedoch vergrößert wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Antriebseinheit 1 ist der Elektromotor 3 mittels einer Untersetzung mit der Abtriebseinheit 5 gekoppelt.

Wie im gezeigten Ausführungsbeispiel weiterhin zu erkennen ist, weist das

Getriebe 4 keine Anfahrkupplung auf. Somit erfolgt ein Antrieb des Fahrzeugs F bei einem Anfahrvorgang zwingend mit dem Elektromotor 3. Ab einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit kann der erste Getriebegang G1 eingelegt werden, so dass der Verbrennungsmotor 2 funktional mit dem Getriebe 4 verbunden wird. Der Elektromotor 3 ist aufgrund der festen Verbindung mit dem Getriebe 4 zu jedem Zeitpunkt mit diesem verbunden und kann daher zusätzlich zum Anfahrvorgang während der Schaltvorgänge temporär als Antriebsaggregat für das Fahrzeug F verwendet werden. Des Weiteren wird ein Rückfahrvorgang des Fahrzeugs F mittels des Elektromotors 3 angetrieben, so dass ebenfalls auf einen

Rückwärtsgang im Getriebe 4 verzichtet werden kann.

Der Verzicht auf die Anfahrkupplung sowie der Verzicht auf kostenintensive

Getriebekomponenten, wie beispielsweise Synchronisierungseinheiten und dem Rückwärtsgang, ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise der

Antriebseinheit 1 , wobei insbesondere das Getriebe 4 gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht und damit kostengünstiger hergestellt werden kann. Ein Fahrkomfort wird aufgrund der temporären Nutzung des Elektromotors 3 als Antriebsaggregat kaum oder gar nicht eingeschränkt. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Elektromotor 3 einen elektrischen Betrieb des

Fahrzeugs F, ein als komfortabel erlebbaren Anfahrvorgang und ein Schalten nahezu ohne einen Drehmomenteinbruch ermöglicht.

Die kompakte Bauweise wird weiterhin dadurch begünstigt, dass der Elektromotor 3 über das Zahnradpaar für den ersten Getriebegang G1 mit der Abtriebseinheit 5 verbindbar ist. Insbesondere wird das lose auf der Antriebswelle A angeordnete Zahnrad Z3 sowohl als Schaltelement des Getriebes 4 als auch als Zwischenrad zur Kopplung des Elektromotors 3 mit der Abtriebseinheit 5 verwendet. Somit kann diese bereits für den Verbrennungsmotor 2 vorhandene Getriebekomponente für die Kraftübertragung vom Elektromotor 3 zur Abtriebseinheit 5 verwendet werden.

Des Weiteren kann aufgrund der Anordnung der lose auf der Antriebswelle A angeordneten Zahnräder Z3, Z4 und der gegenüberliegenden Abtriebseinheit 5 eine Radsatzbreite des Fahrzeugs F reduziert werden. Dies ermöglicht zudem die Nutzung des Zahnrads Z3 als Zwischenrad für den Elektromotor 3.

Die Anordnung der lose auf der Vorgelegewelle V angeordneten Zahnräder Z9, Z10 des dritten und vierten Getriebegangs G3, G4 ermöglichen die direkte Anbindung des Startergenerators 6 sowohl aus Gründen des Bauraums als auch zur

Realisierung der notwendigen Übersetzung des Getriebes 4.

Die beschriebene Antriebseinheit 1 kann alternativ auch als ein serieller

Flybridantrieb verwendet werden. Hierbei ist der Kraftfluss zwischen dem

Elektromotor 3 und der Abtriebseinheit 5 unterbrechungsfrei, wenn das Getriebe 4 mit im Betrieb laufenden Verbrennungsmotor 2 in der Neutralstellung N ist, wobei der Verbrennungsmotor 2 von der Abtriebseinheit 5 abgekoppelt ist, und eine Batterie (nicht gezeigt) des Fahrzeugs F vom Startergenerator 6 geladen wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Startergenerator 6 auch direkt Energie für den Elektromotor 3 bereitstellen.

Der Startergenerator 6 wird hierbei ebenfalls zur Drehzahlsynchronisierung des Verbrennungsmotors 2 bei Schaltvorgängen verwendet. Damit kann auch hier auf mechanische Synchronisierungselemente verzichtet werden, so dass eine

Reduzierung des Bauraums und eine Kostensenkung des Getriebes 4 sowie eine Reduzierung von Getriebeverlusten möglich ist.

Ferner kann mittels des Startergenerators 6 sowohl auf einen Kurbelwellenstarter, insbesondere einen Anlasser, als auch auf eine konventionelle Lichtmaschine verzichtet werden. Insbesondere kann aufgrund der Anbindung des

Startergenerators 6 an die Antriebswelle A des Verbrennungsmotors 2 über das fest auf der Antriebswelle A angeordnete Zahnrad Z6 des vierten

Getriebegangs G4 die Integration des Startergenerators 6 in das Getriebe 4 mit einer minimalen Anzahl an zusätzlichen Komponenten unter Berücksichtigung der notwendigen Übersetzung und des Bauraums ermöglicht werden.

Bezugszeichenliste

1 Antriebseinheit

2 Verbrennungsmotor

3 Elektromotor

4 Getriebe

5 Abtriebseinheit

6 elektrischer Startergenerator

A Antriebswelle

A1 , A2 Antriebswellenabschnitt E1 , E2, E3 Eingangswelle

F Fahrzeug

G1 bis G4 Getriebegang

K1 , K2 Klauenkupplung

K1.1 , K1.2 erstes Klauenelement K2.1 , K2.2 zweites Klauenelement N Neutralstellung

V Vorgelegewelle

V1 , V2 Wellenabschnitt

Z1 bis Z13 Zahnrad