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DE19952625A1 - Antriebssystem - Google Patents

Antriebssystem

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DE19952625A1
DE19952625A1 DE19952625A DE19952625A DE19952625A1 DE 19952625 A1 DE19952625 A1 DE 19952625A1 DE 19952625 A DE19952625 A DE 19952625A DE 19952625 A DE19952625 A DE 19952625A DE 19952625 A1 DE19952625 A1 DE 19952625A1
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rotor
gear
torque
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DE19952625A
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Armin Denner
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Mannesmann Sachs AG
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Abstract

Ein Antriebssystem umfasst eine Elektromaschine (12) und ein mit einer Antriebswelle (18) eines Antriebsaggregates (16) zur Drehung koppelbares oder gekoppeltes Ausgangsglied (52), durch welche Elektromaschine (12) die Antriebswelle (18) zur Drehung antreibbar ist oder/und bei der Drehung der Antriebswelle (18) elektrische Energie gewinnbar ist, wobei die Elektromaschine (12) eine Statoranordnung (30) umfasst. Das System weist eine mit dem Ausgangsglied (52) über eine Getriebeanordnung (14) mit veränderbarem Drehzahl-Umsetzungsverhältnis zur Drehung verbundene oder verbindbare Rotoranordnung (20) und eine erste Kupplungsanoerdnung (56) auf, durch welche eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Rotoranordnung (20) und dem Ausgangsglied (52) herstellbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem, umfassend eine Elektromaschine und ein mit einer Antriebswelle eines Antriebsaggregates zur Drehung koppelbares oder gekoppeltes Ausgangsglied, durch welche die Elektromaschine die Antriebswelle zur Drehung antreibbar ist oder/und bei Drehung der Antriebswelle elektrische Energie gewinnbar ist, wobei die Elektromaschine eine Statoranordnung umfasst.
Aus der WO 98/40647 ist ein Antriebssystem bekannt, bei welchem durch eine Brennkraftmaschine über eine Kupplung und ein Getriebe ein Antriebs­ moment zu Antriebsrädern geleitet werden kann. Es ist ferner eine Elektromaschine vorgesehen, durch welche die Brennkraftmaschine angelassen werden kann und durch welche bei Drehung der Brennkraftma­ schine elektrische Energie erzeugt werden kann. Die Elektromaschine ist in das Getriebe integriert bzw. drehmomentenübertragungsmäßig an das Getriebe angekoppelt, wobei ein Ausgangsglied der Elektromaschine durch verschiedene Drehzahl-Umsetzstufen des Getriebes in hinsichtlich der Drehmomentübertragungsverhältnisse veränderbarer Art und Weise mit dem Antriebsaggregat gekoppelt werden kann. Dieser Aufbau eines Antriebssystems ist relativ komplex und erfordert insbesondere eine massive Abwandlung herkömmlicher Getriebe, da im Bereich des Getriebes die Wechselwirkung zwischen der Elektromaschine und dem Antriebsaggregat bereitgestellt werden muss.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem bereitzustellen, bei welchem ohne erhebliche bauliche Änderung von sonstigen Komponenten eines Antriebsstranges in einfacher Art und Weise eine hinsichtlich ihrer drehmomentübertragungsmäßigen Ankopplung an ein Antriebsaggregat veränderbare Elektromaschine vorgesehen werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Antriebssystem, umfassend eine Elektromaschine und ein mit einer Antriebswelle eines Antriebsaggregates zur Drehung koppelbares oder gekoppeltes Ausgangs­ glied, durch welche die Elektromaschine die Antriebswelle zur Drehung antreibbar ist oder/und bei Drehung der Antriebswelle elektrische Energie gewinnbar ist, wobei die Elektromaschine eine Statoranordnung umfasst.
Das erfindungsgemäße System weist eine mit dem Ausgangsglied über eine Getriebeanordnung mit veränderbarem Drehzahl-Umsetzverhältnis zur Drehung verbundene oder verbindbare Rotoranordnung und eine erste Kupplungsanordnung auf, durch welche eine Drehmomentübertragungs­ verbindung zwischen der Rotoranordnung und dem Ausgangsglied herstellbar ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem ist also die Elektromaschine derart ausgebildet, dass letztendlich das zur Änderung des Drehmoment­ übertragungsverhältnisses herangezogene Getriebe bereits mit der Elektromaschine zu einer Funktionseinheit zusammengefasst ist, d. h. im Wirkungsbereich zwischen der Rotoranordnung und dem Ausgangsglied derselben liegt. Dies bedeutet letztendlich, dass eine geschlossene Einheit gebildet ist, in welcher durch entsprechende Ansteuerung Drehzahl- Umsetzverhältnisse geändert werden können. Eine konstruktive Umgestaltung im Bereich des normalen Fahrzeuggetriebes ist nicht erforderlich. Ferner ist das erfindungsgemäße Antriebssystem insbesondere hinsichtlich der Relativpositionierung der Elektromaschine bezüglich des Antriebsaggregats deutlich weniger eingeschränkt als die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme, da, wie vorangehend erwähnt, die Elektromaschine mit dem ihr zugeordneten Getriebe eine eigenständige Einheit bildet und beispielsweise auch an der Nebenantriebsseite des Antriebsaggregats vorgesehen werden kann.
Ein besonders einfacher Aufbau, bei welchem der Ansteueraufwand zum Umschalten verschiedener Drehzahl-Umsetzverhältnisse minimiert werden kann, kann dadurch erhalten werden, dass die erste Kupplungsanordnung eine Freilaufanordnung umfasst, durch welche ein Drehmoment im wesentlichen nur vom Ausgangsglied zur Rotoranordnung hin übertragbar ist.
Um insbesondere im Anlassbetrieb, also im Starterbetrieb, das zum Anlassen von Brennkraftmaschinen mit größerem Hubraum erforderliche Drehmoment zu erhalten, wird vorgeschlagen, dass die Getriebeanordnung wenigstens eine wahlweise aktivierbare Getriebe-Umsetzstufe aufweist, bei welcher im aktivierten Zustand derselben ein Drehzahlverhältnis Drehzahl der Rotoranordnung/Drehzahl des Ausgangsgliedes größer als 1 ist.
Ferner kann vorgesehen sein, dass im nicht aktivierten Zustand der wenigstens einer Getriebe-Umsetzstufe mit von 1 unterschiedlichem Drehzahlverhältnis bei Drehmoment übertragender erster Kupplungs­ anordnung das Drehzahlverhältnis 1 ist.
Um die im Anlassbetrieb auftretenden Drehmomente in geeigneter Weise abstützen zu können, wird vorgeschlagen, dass die wenigstens eine Getriebe-Umsetzstufe mit von 1 unterschiedlichem Drehzahlverhältnis durch wahlweises Aktivieren einer Reaktionsmomentenabstützanordnung aktivierbar ist. Hierbei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Reaktions­ momentenabstützanordnung eine vorzugsweise elektromagnetisch aktivierbare oder/und deaktivierbare und vorzugsweise formschlüssig oder/und reibschlüssig wirkende zweite Kupplungsanordnung umfasst.
Eine sehr platzsparende Ausgestaltung, welche dennoch zur Übertragung sehr großer Drehmomente ohne der Gefahr eines übermäßigen Verschleißes geeignet ist, kann dadurch erhalten werden, dass die Getriebeanordnung ein Planetengetriebe umfasst, welches ein mit der Rotoranordnung verbundenes Sonnenrad, ein Hohlrad, welches wahlweise gegen Drehung festlegbar ist oder zur Drehung freigegeben ist, und wenigstens ein an einem Planetenradträger drehbar getragenes Planetenrad, welches mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Drehmomentübertragungsverbindung steht, wobei der Planetenradträger das Ausgangsglied bildet oder mit diesem verbunden ist.
Hier ist es vorteilhaft, wenn das Hohlrad durch die Reaktionsmomenten­ abstützanordnung gegen Drehung festlegbar ist.
Um im Drehbetrieb, entweder im Anlassbetrieb oder einem generatorischen Betrieb oder einem Drehmomentunterstützungsbetrieb, dafür zu sorgen, dass auftretende Drehungleichförmigkeiten, entweder im Bereich des Antriebsaggregats oder auch im Bereich der Elektromaschine, nicht oder nur vermindert auf die jeweils andere Einheit übertragen werden, wird vor­ geschlagen, dass ein Wechselwirkungsbereich der Rotoranordnung über eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung in Verbindung mit dem Sonnenrad steht.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem ist vorzugsweise derart aufgebaut, dass die Rotoranordnung die Statoranordnung radial außen umgibt.
Gemäß einem weiteren vorteilhaften eigenständigen Aspekt der vor­ liegenden Erfindung kann dadurch, dass die Statoranordnung einen Statorträger umfasst, der in einem radial außen liegenden Bereich einen Wechselwirkungsbereich der Statoranordnung trägt, und der wenigstens einen Teil einer Getriebeanordnung radial außen umgibt, für eine sehr platzsparende Bauweise gesorgt werden.
Diese Bauweise, bei welcher in radialer Staffelung der Statorträger zwischen dem Wechselwirkungsbereich der Statoranordnung und wenigstens einem Teil der Getriebeanordnung liegt, kann gleichzeitig durch eine Kühlanordnung, durch welche der Wechselwirkungsbereich der Statoranordnung und die Getriebeanordnung gekühlt werden können, dafür gesorgt werden, dass diese beiden Funktionsgruppen Wechselwirkungsbereich der Statoranordnung und Getriebeanordnung durch eine gemeinsame Kühlanordnung gekühlt werden. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Kühlanordnung eine Kühlmittel­ kanalanordnung in dem Statorträger umfasst, wobei die Kühlmittelkanal­ anordnung in Verbindung mit einer Kühlmittelquelle bringbar ist oder steht.
Wie bereits vorangehend angesprochen, ist durch das Ausgestalten des erfindungsgemäßen Antriebssystems mit der mit der Getriebeanordnung zusammengefassten Elektromaschine eine Positionierung beispielsweise an der Nebenantriebsseite des Antriebsaggregats unter Beibehalt der Möglich­ keit, das Drehmomentübertragungsverhältnis zu ändern, geschaffen.
Ferner ist durch den Einsatz der Getriebeanordnung im Bereich zwischen der Rotoranordnung und dem Ausgangsglied der Elektromaschine die Möglichkeit geschaffen, dass bei mit der Antriebswelle gekoppeltem Ausgangsglied die Rotoranordnung zur Antriebswelle koaxial angeordnet ist. Auch dies trägt zu einer sehr kleinen Bauweise bei.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Elektromaschine vorzugsweise im Bereich eines Statorträgers über eine elastische Verbindungsanordnung mit einer feststehenden Baugruppe, vorzugsweise dem Antriebsaggregat, verbunden oder verbindbar ist. Auf diese Art und Weise wird weiterhin vermieden, dass im Betrieb auftretende Schwingungen oder Taumelbewegungen im Bereich der Antriebswelle durch eine sehr starre Ankopplung des erfindungsgemäßen Systems an eine feststehende Baugruppe im Bereich von Lageranordnungen der verschiedenen bewegbaren Bauteile zur Beschädigung derselben führen können.
Bei einem Antriebssystem, wie es vorangehend beschrieben worden ist, bei welchem im Drehmomentübertragungsweg zwischen der Rotoranordnung der Elektromaschine und einer Antriebswelle durch Änderung des Drehzahl- Umsetzverhältnisses eine Anpassung an verschiedene Betriebszustände vorgenommen werden kann, besteht grundsätzlich die Gefahr, dass bei dieser Änderung des Drehzahl-Umsetzverhältnisses Schaltstöße auftreten. Um dies zu vermeiden, ist es im Stand der Technik bekannt, verschiedene zur Durchführung der Schaltvorgänge eingesetzte Kupplungen bei der Durchführung der Schaltvorgänge schleifen zu lassen, was jedoch zu einem erheblichen Verschleiß führt.
Es wird daher gemäß der vorliegenden Erfindung ferner ein Verfahren zum Ansteuern eines Antriebssystems vorgeschlagen, wobei das Antriebssystem eine Elektromaschine und ein mit einer Antriebswelle eines Antriebsaggregates zur Drehung gekoppeltes Ausgangsglied aufweist, wobei durch die Elektromaschine die Antriebwelle zur Drehung antreibbar ist oder/und bei Drehung der Antriebswelle elektrische Energie gewinnbar ist, wobei die Elektromaschine ferner eine Statoranordnung und eine mit dem Ausgangsglied über eine Getriebeanordnung mit veränderbarem Drehzahl-Umsetzverhältnis zur Drehung verbundene oder verbindbare Rotoranordnung aufweist, wobei die Getriebeanordnung wenigstens zwei Getriebe-Umsetzstufen mit unterschiedlichem Drehzahlverhältnis Drehzahl der Rotoranordnung/Drehzahl des Ausgangsgliedes aufweist, wobei das Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs von einer eingerichteten Getriebe-Umsetzstufe zu einer einzurichtenden Getriebe-Umsetzstufe folgende Schritte umfasst:
  • a) Ermitteln der Drehzahl der Antriebswelle oder/und Ermitteln der Drehzahl der Rotoranordnung,
  • b) dann, wenn die Drehzahl der Antriebswelle bzw. die Drehzahl der Rotoranordnung eine vorbestimmte Grenzdrehzahl erreicht, Verändern eines zwischen der Rotoranordnung und dem Ausgangsglied übertragenen Drehmomentes auf einen Ent­ kopplungswert,
  • c) dann, wenn das zwischen der Rotoranordnung und dem Ausgangs­ glied übertragene Drehmoment im Bereich des Entkopplungswertes ist, Unterbrechen der Drehmomentübertragungsverbindung zwischen dem Ausgangsglied und der Rotoranordnung,
  • d) Verändern der Drehzahl der Rotoranordnung in Richtung auf eine der einzurichtenden Getriebe-Umsetzstufe zugeordnete Soll- Rotordrehzahl zu,
  • e) dann, wenn die Drehzahl der Rotoranordnung im Bereich der Soll- Rotordrehzahl ist, Herstellen der Drehmomentübertra­ gungsverbindung zwischen dem Ausgangsglied und der Rotoranordnung zum Erhalt der einzurichtenden Getriebe- Umsetzstufe.
Mit einem derartigen Verfahren wird erzielt, dass durch die Heranführung oder Anpassung der Drehzahlen der miteinander wechselwirkenden Baugruppen auch bei Einsatz beispielsweise formschlüssig wirkender Kupplungsanordnungen das Auftreten von Schaltstößen vermieden werden kann, so dass zum einen der Fahrkomfort erhöht wird und zum anderen die im Bereich des Antriebssystems auftretenden Belastungen gemindert werden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Soll-Rotordrehzahl eine Drehzahl ist, welche durch Multiplizieren der Drehzahl der Antriebswelle mit dem Drehzahlverhältnis der einzurichtenden Getriebe-Umsetzstufe erhalten wird.
Da bei der Anpassung der Drehzahlen der miteinander wechselwirkenden Baugruppen auch dann, wenn eine drehzahlmäßige Übereinstimmung vorliegt, Schaltstöße auftreten können, nämlich dann, wenn die Drehzahl­ änderungen dieser beiden Baugruppen stark unterschiedlich sind, wird erfindungsgemäß ferner vorgeschlagen, dass der Schritt e) einen Schritt e') umfasst, bei welchem dann, wenn die Drehzahl der Rotoranordnung im Bereich der Soll-Rotordrehzahl ist, eine Drehzahländerung der Rotoranord­ nung an eine Drehzahländerung der Antriebswelle angepasst wird, wobei die Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Rotoranordnung und dem Ausgangsglied dann hergestellt wird, wenn ferner die Drehzahl­ änderung der Rotoranordnung an die Drehzahländerung der Antriebswelle angepasst ist. Dabei ist es dann vorteilhaft, wenn der Schritt e') nur dann durchgeführt wird, wenn die Drehzahländerung der Antriebswelle höher ist als eine Schwellendrehzahländerung.
Es kann bei wenigstens einer Getriebe-Umsetzstufe eine Freilaufanordnung vorgesehen sein, durch welche ein Drehmoment im wesentlichen nur von dem Ausgangsglied zur Rotoranordnung hin übertragen werden kann.
Beim Einsatz einer derartigen Freilaufanordnung vereinfacht sich die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens insofern, als dieses beispielsweise beim Schalten von der einen Getriebe-Umsetzstufe zu einer anderen (Betriebe-Umsetzstufe mit höherem Drehzahlverhältnis der Schritt b) einen Schritt b') zum Erzeugen eines Antriebs-Drehmomentes bei der Rotoranordnung umfasst, um das zwischen der Rotoranordnung und dem Ausgangsglied übertragene Drehmoment auf einen Wert im Bereich von 0 als den Entkopplungswert zu verändern, und dass im Schritt c) das Unterbrechen der Drehmomentübertragungsverbindung selbständig auftritt, wenn der Entkopplungswert erreicht beziehungsweise überschritten wird.
Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass bei einer der Getriebe-Umsetz­ stufen das Drehzahlverhältnis 1 ist und dass in wenigstens einer anderen der Getriebe-Umsetzstufen das Drehzahlverhältnis größer als 1 ist. In diesem Falle ist die Freilaufanordnung vorzugsweise bei derjenigen Getriebe-Umsetzstufe vorgesehen, deren Drehzahlverhältnis 1 ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass beim Schalten von einer Getriebe-Umsetzstufe mit niedrigerem Drehzahlverhältnis in eine Getriebe-Umsetzstufe mit höherem Drehzahlverhältnis der Schritt d) das Erzeugen eines Antriebs- Drehmomentes bei der Rotoranordnung umfasst. In diesem Falle ist es vorteilhaft, wenn im Schritt e) dann, wenn die Drehzahl der Rotoranordnung im Bereich der Soll-Rotordrehzahl ist, die Erzeugung des Antriebs-Drehmomentes beendet wird. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren derart durchgeführt werden, dass beim Schalten von einer Getriebe-Umsetzstufe mit höherem Drehzahlverhältnis in eine Getriebe-Umsetzstufe mit niedrigerem Drehzahlverhältnis der Schritt d) das Erzeugen eines Brems-Drehmomentes bei der Rotoranordnung umfasst. Auch hier ist es vorteilhaft, wenn im Schritt e) dann, wenn die Drehzahl der Rotoranordnung im Bereich der Soll-Rotordrehzahl ist, die Erzeugung des Brems-Drehmomentes beendet wird.
Um insbesondere auch bei der Durchführung eines Abkoppelvorgangs, also beim Auslegen oder Beenden einer Getriebe-Umsetzstufe, das Auftreten von Schaltstößen zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass der Schritt b) das Vermindern eines bei der Rotoranordnung erzeugten Brems- Drehmomentes, vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 0, und gegebenenfalls das Erzeugen eines Antriebs-Drehmomentes bei der Rotoranordnung umfasst.
Auch bei derartigen Anordnungen, bei welchen durch gezieltes Ansteuern der Getriebeanordnung das Auftreten von Schaltstößen vermieden wird, ist es vorteilhaft, die Anzahl der durchzuführenden Schaltvorgänge klein zu halten. Es wird daher weiterhin vorgeschlagen, dass im Schritt b) das zwischen dem Ausgangsglied und der Rotoranordnung übertragene Drehmoment erst dann verändert wird, wenn seit dem Erreichen der Grenzdrehzahl eine vorbestimmte Zeitdauer vergangen ist. Kurzzeitige Drehzahländerungen können somit nicht zu einer vorschnellen Durchführung von Schaltvorgängen führen.
Weiterhin ist es zum Vermeiden unnötiger Schaltvorgänge vorteilhaft, wenn im Schritt b) das zwischen dem Ausgangsglied und der Rotoranordnung übertragene Drehmoment nur dann verändert wird, wenn nach dem Erreichen des Grenzwertes die Drehzahl der Antriebswelle beziehungsweise der Rotoranordnung für eine vorbestimmte Zeitdauer jenseits der Grenzdrehzahl bleibt.
Mit einer vorangehend beschriebenen Verfahrensweise ist es möglich, verschiedene Schaftstrategien zu verfolgen, um somit ein derartiges System in optimaler Weise nutzen zu können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Grenzdrehzahl als eine Drehzahl bestimmt wird, bei deren Überschreiten bei der einzurichtenden Getriebe-Umsetzstufe die maximale Leistungsabgabe der Elektromaschine bei Erzeugung elektrischer Energie höher ist als bei der eingerichteten Getriebe-Umsetzstufe. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Grenzdrehzahl für einen jeweiligen Betriebszustand als eine Drehzahl bestimmt wird, bei deren Überschreiten bei der einzurichtenden Getriebe-Umsetzstufe der Wirkungsgrad der Elektromaschine bei Erzeugung elektrischer Energie höher ist als bei der eingerichteten Getriebe-Umsetzstufe, wobei beispielsweise der Betriebszustand wenigstens durch die Leistungsanforderung an die Elektromaschine bestimmt ist.
Die Effizienz einer derartigen Vorgehensweise bzw. die Effizienz eines derartigen Systems kann unter Heranziehung derartiger Schaltstrategien dadurch optimiert werden, dass die Grenzdrehzahl zum Optimieren der maximalen Leistungsabgabe der Elektromaschine bei Erzeugung elektrischer Energie bestimmt wird, wenn in einem durch die Elektromaschine mit elektrischer Energie versorgten System eine hohe Leistungsanforderung, vorzugsweise im Bereich von 60%-100% der Maximalleistung der Elektromaschine, bei Erzeugung elektrischer Energie vorhanden ist, und dass die Grenzdrehzahl zur Optimierung des Wirkungsgrades der Elektromaschine bei Erzeugung elektrischer Energie bestimmt wird, wenn die Leistungsanforderung des Systems im Bereich von weniger 60% der Maximalleistung der Elektromaschine bei Erzeugung elektrischer Energie liegt.
Eine weitere Optimierung des Einsatzes eines erfindungsgemäßen Systems bzw. der erfindungsgemäßen Verfahrensweise kann dadurch erhalten werden, dass zum Starten des Antriebsaggregates eine Getriebe-Umsetz­ stufe mit höherem Drehzahlverhältnis, vorzugsweise im Bereich von 4, eingerichtet wird, und dass nach Erreichen der Grenzdrehzahl eine Getriebe- Umsetzstufe mit niedrigerem Drehzahlverhältnis, vorzugsweise im Bereich von 1, eingerichtet wird, wobei auch hier vorgesehen sein kann, dass nach Einrichten der Getriebe-Umsetzstufe mit niedrigerem Drehzahlverhältnis ein Umschalten der Getriebe-Umsetzstufen unabhängig von der Drehzahl der Antriebswelle beziehungsweise der Rotoranordnung im wesentlichen unterbleibt. Auch auf diese Art und Weise kann die Durchführung unnötiger Schaltvorgänge vermieden werden.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Umschalten der Getriebe- Umsetzstufe dann im wesentlichen unterbleibt, wenn eine Leistungsanforderung eines von der Elektromaschine mit elektrischer Energie versorgten Systems in einem niederen Bereich, vorzugsweise weniger als 30% der Maximalleistung der Elektromaschine bei Erzeugung elektrischer Energie, liegt.
Die vorangehend beschriebene erfindungsgemäße Vorgehensweise kann bevorzugt bei einer Getriebeanordnung durchgeführt werden, die ein Planetengetriebe umfasst. Dieses Planetengetriebe weist dann vorzugsweise auf: ein mit der Rotoranordnung verbundenes Sonnenrad, ein Hohlrad, welches durch eine Kupplungsanordnung wahlweise gegen Drehung festlegbar ist, wenigstens ein an einem Planetenradträger drehbar getragenes Planetenrad, welches mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad in Drehmomentübertragungsverbindung steht, wobei der Planetenradträger das Ausgangsglied bildet oder mit diesem verbunden ist, und eine weitere Kupplungsanordnung, durch welche eine vorzugsweise im wesentlichen direkte Drehmomentübertragungsverbindung zwischen dem Planetenrad­ träger und der Rotoranordnung herstellbar ist, wobei zum Einrichten einer Getriebe-Umsetzstufe mit höherem Drehzahlverhältnis das Hohlrad durch die Kupplungsanordnung im wesentlichen drehfest gehalten wird und die weitere Kupplungsanordnung im wesentlichen keine Drehmomentüber­ tragungsverbindung zwischen der Rotoranordnung und dem Planetenrad­ träger vorsieht, und wobei zum Einrichten einer Getriebe-Umsetzstufe mit niedrigerem Drehzahlverhältnis, vorzugsweise einem Drehzahlverhältnis von 1, die Kupplungsanordnung das Hohlrad im wesentlichen nicht gegen Drehung festlegt und die weitere Kupplungsanordnung eine Drehmoment­ übertragungsverbindung zwischen dem Planetenradträger und der Rotor­ anordnung vorsieht.
Wie bereits vorangehend ausgeführt kann dabei die zweite Kupplungsanordnung eine Freilaufanordnung umfassen, durch welche ein Drehmoment im wesentlichen nur vom Planetenradträger zur Rotoranordnung hin übertragbar ist.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausgestaltungsformen detailliert beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht eines erfindungs­ gemäßen Antriebssystems;
Fig. 2 eine Prinzip-Axialansicht des bei dem Antriebssystem gemäß Fig. 1 eingesetzten Planetengetriebes;
Fig. 3 eine Längsschnittansicht einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems;
Fig. 4a) ein Zeitdiagramm der Drehzahländerung einer Antriebswelle und der Drehzahländerung einer Rotoranordnung;
Fig. 4b) ein der Fig. 4a) zugeordnetes Zeitdiagramm des Drehmomen­ tenverlaufs einer bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem eingesetzten Elektromaschine;
Fig. 5a) ein Zeitdiagramm der Drehzahländerung einer Antriebswelle und der Drehzahländerung einer Rotoranordnung;
Fig. 5b) ein der Fig. 5a) zugeordnetes Zeitdiagramm des Drehmomen­ tenverlaufs einer bei dem erfindungsgemäßen Antriebssystem eingesetzten Elektromaschine;
Fig. 6 die Abhängigkeit der maximal erzeugbaren elektrischen Leistung der Elektromaschine von der Drehzahl einer Antriebs­ welle und für verschiedene Umsetzverhältnisse einer Getrie­ beanordnung;
Fig. 7 ein der Fig. 6 entsprechendes Diagramm, in welchem ferner Linien konstanten Wirkungsgrades für unterschiedliche Getriebe-Umsetzstufen dargestellt sind.
Zunächst wird mit Bezug auf die Fig. 1-3 der Aufbau eines erfindungs­ gemäßen Antriebssystems beschrieben. Dieses Antriebssystem 10 umfasst als wesentliche Funktionsgruppen eine Elektromaschine 12, eine Getriebeanordnung 14, wobei diese Funktionsgruppen mit einem in Fig. 3 schematisch angedeuteten Antriebsaggregat 16, d. h. dessen Antriebswelle 18, beispielsweise der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine, zusammenwirken.
Die Elektromaschine 12, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Außenläufermaschine ist, umfasst eine Rotoranordnung 20 mit einem Rotorträger 22, der in seinem radial äußeren Bereich einen Rotorwechselwirkungsbereich 24 trägt. Dieser kann, wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, mehrere Blechplatten o. dgl. 26 umfassen, die an ihrer Außenseite mit dem Rotorträger 22 verbunden sind und an ihrer Innenseite mehrere Permanentmagnete 28 tragen.
Die Elektromaschine 12 umfasst ferner eine allgemein mit 30 bezeichnete Statoranordnung mit einem Statorträger 32 und einem auf dem Statorträger radial außen getragenen Wechselwirkungsbereich 34 der Statoranordnung 30. Dieser Wechselwirkungsbereich kann mehrere Spulen 36 umfassen, die durch eine Leitungsanordnung 38 in an sich bekannter Weise mit Energie versorgt werden. Wie vorangehend dargestellt, ist vorzugsweise die Elektromaschine 12 eine permanent erregte Synchronmaschine mit Außenläuferrotor.
Die Rotoranordnung 20, d. h. der Rotorträger 22, kann eine Torsions­ schwingungsdämpferanordnung 40 aufweisen, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, die mehrere in Umfangsrichtung aufeinander folgende Federn oder Federanordnungen 42 aufweist, die sich in Umfangsrichtung an zwei Teilen 44, 46 des Rotorträgers 22 abstützen und somit eine Umfangs­ relativbewegung dieser beiden Teile 44, 46 bezüglich einander ermöglichen. Diese zur Bereitstellung einer Schwingungsdämpfungsfunktion vorteilhafte Ausgestaltung ist jedoch, wie in Figur a erkennbar, nicht unbedingt erforderlich.
Das Teil 46 des Rotorträgers 22 ist in seinem radial inneren Bereich mit einem Sonnenrad 48 der Getriebeanordnung 14, welche also eine Planeten­ getriebeanordnung bildet, drehfest verbunden und ist über ein Lager 50 am Statorträger 32 drehbar getragen. Ferner ist an dem Teil 46 des Rotorträgers 22 ein allgemein mit 52 bezeichneter Planetenradträger über ein Lager 54 drehbar getragen. Zwischen dem Teil 46 des Rotorträgers 22 und dem Planetenradträger 52 ist ferner eine Freilaufanordnung 56 vorgesehen, welche in einer Drehrichtung eine im wesentlichen freie Drehbarkeit des Planetenradträgers 52 bezüglich des Rotorträgers 22 und somit der Rotoranordnung 20 zulässt, in der anderen Relativdrehrichtung jedoch die beiden Teile oder Baugruppen Rotoranordnung 20 und Planetenradträger 52 drehfest miteinander koppelt.
Der Planetenradträger 52 ist ferner über ein Lager 58 am Statorträger 32 oder einer damit fest verbundenen Komponente oder Baugruppe drehbar gelagert.
Der Planetenradträger 52 trägt eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung aufeinander folgend angeordneten Planetenrädern 60, die radial innen mit dem Sonnenrad 48 kämmen und die radial außen in Kämmeingriff mit einem Hohlrad 62 stehen. Das Hohlrad 62 ist innerhalb des vom Statorträger 32 umschlossenen Raums im wesentlichen schwimmend angeordnet, d. h. kann sich grundsätzlich bezüglich des Statorträgers 32 frei drehen. Es ist jedoch eine Kupplungsanordnung 64 vorgesehen, durch welche das Hohlrad 62 bei Aktivierung derselben wahlweise gegen Drehung festlegbar ist. In der dargestellten Ausgestaltungsform ist die Kupplungsanordnung 64 eine elektromagnetisch wirkende Kupplungsanordnung mit einer erregbaren Spulenanordnung 66, welcher über eine Leitung 68 elektrische Energie zugeführt wird. Bei Erregung der Spulenanordnung 66 wird das Hohlrad 62 axial auf diese zu angezogen und beispielsweise unter Zwischenlagerung einer Reibfläche oder eines Reibbelags 70 o. dgl. dann durch Reibschlüssigkeit drehfest gehalten. Hier kann ebenso eine Formschlusseingriffsanordnung an dem Hohlrad 62 bzw. der Kupplungsanordnung 64 oder einer dabei vorgesehenen Komponente realisiert sein, so dass im eingerückten oder aktivierten Zustand der Kupplungsanordnung 64 das Hohlrad 62 durch Formschluss gegen Drehung gehalten ist. Auch sei darauf hingewiesen, dass die Kupplungsanordnung beispielsweise durch hydraulisch betätigbare Stempel o. dgl. eine drehfeste Halterung des Hohlrads 32 erzielen kann.
Ferner erkennt man, dass die gesamte Baugruppe, gebildet aus Elek­ tromaschine 12 und Getriebeanordnung 14 im Bereich des Statorträgers 32 in elastischer Art und Weise an einer feststehenden Baugruppe, beispiels­ weise dem Antriebsaggregat 16, festgelegt ist. Dies kann über elastisch federnde Gummiaufhängungselemente, Federn oder sonstige Aufhängungs­ elemente 72 erfolgen, die eine Schwingungsentkopplung dieser Baugruppen 12, 14 vom Antriebsaggregat 16 ermöglichen. Es kann somit vermieden werden, dass radiale und axiale Schwingungen der Antriebswelle oder Kurbelwelle 18 in übermäßigem Ausmaß auf diese Baugruppen 12, 14 übertragen werden. Den Aufhängungselementen 72 kann ferner eine Reibeinrichtung zugeordnet sein, so dass auftretende Schwingungen nicht nur abgefangen sondern auch in ihrer Amplitude gedämpft werden können.
Mit Bezug auf die Fig. 3 werden im Folgenden noch einige vorteilhafte konstruktive Details einer Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems 10 beschrieben. So erkennt man in Fig. 3, dass der Statorträger 32 aus mehreren Komponenten zusammengesetzt ist. Dies umfasst eine erste Komponente 74, an deren Außenumfangsbereich ein nutartiges Kanalsystem gebildet ist, das durch ein ring- oder zylinderartiges Abdeckelement 76 verschlossen ist, auf dem letztendlich die Spulen 36 getragen sind. Die Komponente 74 erstreckt sich an der dem Antriebs­ aggregat 16 zugewandten Seite der Spulen 32 radial über diese hinaus nach außen und weist in diesem Bereich mehrere Zuleitungskanäle 78 auf, die mit den nutartigen Kanälen 80 in Verbindung stehen. In diesem radial äußeren Bereich bildet durch einen axialen zylindrischen Vorsprung 82 der Statorträger 32 mit einem sich damit überlappenden zylindrischen Bereich 84 des Rotorträgers 22 eine Labyrinthdichtung, so dass das gesamte System gegen den Eintritt von Verunreinigung geschützt ist. Der Rotorträger 22 weist im radial äußeren Bereich Kühlrippen 86 auf, kann in diesem Bereich jedoch auch zum Antrieb eines Riemengetriebes ausgebildet sein, das beispielsweise den Kompressor einer Klimaanlage o. dgl. antreibt. Dies kann jedoch auch dadurch realisiert werden, dass mit dem Rotorträger 22 drehfest eine separate Riemenscheibe verbunden wird. Ferner ist im radial äußeren Bereich am Statorträger 32 eine Sensoranordnung 90 vorgesehen, die eine in Fig. 2 schematisch angedeutete Markierung 92, beispielsweise durch eine Mehrzahl an Vorsprüngen o. dgl. am Rotorträger 22 gebildet, abtastet und auf diese Art und Weise Information über die Drehlage und die Drehgeschwindigkeit der Rotoranordnung 20 erzeugen kann. Die Information über die Drehlage ist insbesondere für die Kommutierung der Statorspulen 36 erforderlich. Da der Rotorträger 22 nach radial außen hin und axial das Gesamtsystem abschließt und somit eine Art Gehäuse dafür bildet, kann auf das Vorsehen eines zusätzlichen Gehäuseteils verzichtet werden, so dass der Kühlluftstrom besser an das erfindungsgemäße Antriebssystem herangelangen kann.
Zur Kühlung wird ferner in den Statorträger 32 über die Kanäle 78 und das Kanalsystem 80 ein Kühlfluid, beispielsweise Kühlwasser, geleitet, so dass aufgrund der Anordnung dieses Kanalsystems 78, 80 im Statorträger 32 in einem Bereich radial zwischen den Statorspulen 36 und der Getriebeanord­ nung 14 das Kühlkanalsystem 78, 80 zum Kühlen dieser beiden Funktions­ gruppen genutzt werden kann. Es muss nicht ein separates Kühlsystem für das Getriebe 14 und ein separates Kühlsystem für den Wechselwirkungs­ bereich 34 der Statoranordnung 30 bereitgestellt werden. Einen wesentli­ chen Aspekt hierfür liefert die Ausgestaltung als Außenläufermaschine, so dass zwischen dem Wechselwirkungsbereich 34 der Statoranordnung 30 und der Getriebeanordnung 14 keine Baugruppen der Rotoranordnung 20 liegen müssen.
Es sei roch darauf hingewiesen, dass die Kanäle 78 mit einer Kühlmittel­ quelle über ein flexibles Leitungssystem verbunden werden, um die vorangehend beschriebene elastische Aufhängung der Elektromaschine 12 zusammen mit der Getriebeanordnung 14 zu ermöglichen.
Eine weitere Komponente 94 des Statorträgers 32 ist mit der Komponente 74 durch Schraubbolzen o. dgl. fest verbunden und stützt radial innen über das Lager 50 ein das Sonnenrad 48 tragendes oder bildendes Bauteil 96. Dieses Bauteil 96 kann, wie in Fig. 3 erkennbar, durch Schraubbolzen o. dgl. mit dem Rotorträger 22 fest verbunden sein. Zwischen den Kom­ ponenten 94 und 74 ist ein ringartiges Blockierelement 98 eingeklemmt, welches einen Axialbewegungsanschlag für das Hohlrad 62 bildet. In dem nicht durch die Kupplungsanordnung 64 gegen Drehung blockierten Zustand kann somit das Hohlrad 62 sich axial nur geringfügig von der Kupplungsanordnung 64, d. h. der Spulenanordnung 66, wegbewegen.
Der Planetenradträger 52, welcher in seinem zentralen Bereich über eine Befestigungsschraube 100 mit der Antriebswelle oder Kurbelwelle 18 fest verbunden ist, weist in seinem radial äußeren Bereich mehrere Lagerungs­ abschnitte 102 auf, an welchen die Planetenräder 60 mit jeweiligen Lagerungswellen 104 drehbar getragen sind. An ihrer anderen axialen Seite sind die Planetenräder mit ihren Lagerungswellen 104 in einem Lagerungs­ ring 106 drehbar gelagert, der mit dem Planetenradträger 52 in einem Umfangsbereich jeweils zwischen zwei Planetenrädern 62 durch Schraub­ bolzen o. dgl. fest verbunden ist, und der weiterhin durch ein Lager 108 auf dem Teil 96, welches das Sonnenrad 48 trägt oder bildet, drehbar abgestützt ist.
Das Antriebssystem, wie es in den Fig. 1-3 dargestellt ist, ist derart ausgestaltet, dass es vorzugsweise an der Nebenantriebsseite N des Antriebsaggregats 16 angebracht werden kann, d. h. an derjenigen Seite, an welcher das Antriebsaggregat 16 nicht in Drehantriebsverbindung mit einem beispielsweise eine Kupplung, ein Getriebe u. dgl. enthaltenden Antriebsstrang steht. Auf diese Art und Weise kann der in einem Fahrzeug zur Verfügung stehende Bauraum optimal genutzt werden. Da darüber hinaus die wesentlichen Baugruppen Elektromaschine 12 und Getriebeanordnung 14 zur Drehachse A des gesamten Antriebssystems, d. h. insbesondere der Antriebswelle 18, koaxial positioniert sind, kann auf das Verbinden über ein Riemengetriebe o. dgl. verzichtet werden. Auch dies führt zu einer Verminderung des durch das erfindungsgemäße System eingenommenen Bauraums und reduziert gleichzeitig den Verschleiß auf ein nicht nennenswertes Ausmaß, da derartige Planetengetriebe, wie sie in den Fig. 1-3 dargestellt sind, im wesentlichen verschleißfrei arbeiten können und ansonsten keine stark verschleißten Baugruppen wie Riemengetriebe o. dgl. vorgesehen sein müssen.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Antriebssystems wird im Folgenden insbesondere mit Bezug auf die Fig. 2 beschrieben. Es sei zunächst angenommen, dass im Anlassbetrieb, also in einem Betrieb, in welchem das erfindungsgemäße System, insbesondere die Elektromaschine 12, als Starter arbeitet, durch entsprechende Erregung der Statorspulen 36 und die dadurch erzeugte magnetische Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld der Statorspulen 36 und dem Magnetfeld der Rotor-Permanent­ magnete 28 die Rotoranordnung 20 in Richtung eines Pfeils P1 in Fig. 2 gedreht wird. Dies führt dazu, dass sich auch das mit der Rotoranordnung 20 drehfest verbundene Sonnenrad 48 in der gleichen Richtung, nämlich der Richtung des Pfeils P2, dreht. Die Planetenräder 60, welche mit dem Sonnenrad 48 kämmen, werden dadurch in der Richtung eines Pfeils P3 zur Drehung angetrieben. In diesem Startzustand ist das Hohlrad 62 beispiels­ weise durch Erregen der Spulenanordnung 64 gegen Drehung festgehalten, so dass die sich drehenden Planetenräder 60 nicht zur Drehung des Hohlrads 62 führen können, sondern sich aufgrund ihrer induzierten Abrollbewegung in Richtung eines Pfeils P4 entlang des Innenumfangs des Hohlrads 62 bewegen werden. Dabei nehmen die Planetenräder 60 den Planetenradträger 52 in der gleichen Richtung mit, so dass auch die Antriebswelle 18 sich in der gleichen Richtung wie der Planetenradträger 52 und somit auch in der gleichen Richtung wie die Rotoranordnung 20 drehen wird. Die Antriebswelle 18 dreht sich jedoch mit verminderter Drehzahl entsprechend dem Drehzahl-Umsetzverhältnis dieser Getriebe- Umsetzstufe, die dann aktiviert ist, wenn die Kupplungsanordnung 64 erregt, d. h. aktiviert und somit das Hohlrad 62 gegen Drehung blockiert ist. In einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist das Drehzahl-Umsetzverhältnis zwischen der Drehzahl der Rotoranordnung 20 und der Drehzahl des Planetenradträgers 52, welcher hier ein Ausgangsglied der Getriebeanordnung 14 und somit des gesamten Systems 10 bildet, im Bereich von 4. Es wird somit durch die Verminderung der Drehzahl eine Übersetzung des Drehmomentes erzielt, so dass das erfindungsgemäße Antriebssystem sich insbesondere auch zum Starten von größeren Brennkraftmaschinen eignet.
Ist die Brennkraftmaschine gestartet, so kann das Erregen der Statorspulen 36 beendet werden und bei immer noch aktiviert gehaltener Kupplungs­ anordnung 64 wird nunmehr über diese aktivierte Getriebe-Umsetzstufe die Rotoranordnung mit einer höheren Drehzahl gedreht, als die Antriebswelle 18. Die Elektromaschine 12 kann nunmehr als Generator arbeiten, d. h. sie kann kinetische Energie der Rotoranordnung 20 in elektrische Energie umsetzen und diese in ein elektrisches System eines Fahrzeugs oder einen Akkumulator einspeisen.
Da derartige elektromechanisch arbeitende Generatoren eine von der Rotordrehzahl abhängige Effizienz aufweisen, kann es jedoch erforderlich sein, bei höheren Drehzahlen der Antriebswelle 18 dafür zu sorgen, dass das zum Startbetrieb bereitgestellte relativ hohe Drehzahl-Umsetzverhältnis dieser Getriebe-Umsetzstufe, welche bei aktivierter Kupplungsanordnung 64 eingerichtet ist, verlassen wird und auf ein niedrigeres Umsetzverhältnis, beispielsweise ein Umsetzverhältnis von 1, zurückgegriffen wird. Dies wird automatisch erreicht, wenn das Aktivieren der Kupplungsanordnung 64 beendet wird, d. h. das Hohlrad 62 zur Drehung freigegeben wird. In diesem Zustand, in welchem dann eine Drehmomentenabstützung der Sonnenräder 16 über das Hohlrad 62 an dem Statorträger 32 nicht mehr erfolgt, wird dann, wenn die Drehzahl der Rotoranordnung 20 mit der Drehzahl der Antriebswelle 18 übereinstimmt bzw. die Drehzahl der Antriebswelle 18 höher werden würde als die Drehzahl der Rotoranordnung 20, der Freilauf 56 derart wirksam, dass er nunmehr eine direkte drehfeste Verbindung zwischen der Rotoranordnung 20, d. h. dem Rotorträger 22, umfassend das in Fig. 3 dargestellte Teil 96, und dem Planetenradträger 52 und somit der Antriebswelle 18 erzeugt. In diesem Zustand dreht nunmehr die Rotoranordnung 20 mit der gleichen Drehzahl wie die Antriebswelle 18.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Getriebeanordnung 14 mit ihren zwei Getriebe-Umsetzstufen, von welchen eine ein von 1 verschiede­ nes Drehzahlverhältnis zwischen der Drehzahl der Rotoranordnung 20 und der Drehzahl des als Ausgangsglied wirkenden Planetenradträgers 52 bereitstellt und von welchen eine eine direkte Kopplung zwischen der Rotoranordnung 20 und der Antriebswelle 18 bereitstellt, wird ein sehr einfacher und effizient wirkender Aufbau geschaffen. Das Drehzahl- Umsetzverhältnis von 1 ist nämlich im allgemeinen nur dann erforderlich, wenn ein generatorischer Betrieb stattfinden soll und somit ein Drehmoment von der Antriebswelle 18 zur Elektromaschine 12 hin übertragen werden soll. In diesem Zustand wird jedoch der Freilauf 56 automatisch wirksam, wenn nicht die Kupplungsanordnung 64 aktiviert ist. Das heißt, ohne Aktivierung der Kupplungsanordnung 64 sind keine Maßnahmen erforderlich, um diesen Drehmomentenfluss von der Antriebswelle 18 zur Elektromaschine 12 hin bereitzustellen. In der entgegengesetzten Drehmomentenflussrichtung ist jedoch ein Übersetzungsverhältnis von 1 praktisch nicht erforderlich, da zum Anlassen des Antriebsaggregats 16 vorzugsweise auf diejenige Getriebe- Umsetzstufe zurückgegriffen wird, bei welcher das Hohlrad 62 durch Aktivieren der Kupplungsanordnung 64 drehfest gehalten ist und somit eine Drehmomentenübersetzung stattfindet. Die Folge ist, dass mit minimalem Ansteueraufwand, nämlich lediglich durch entsprechende Ansteuerung der Kupplungsanordnung 64, zwischen verschiedenen Getriebe-Umsetzstufen umgeschaltet werden kann. Es lässt sich somit der Startbetrieb, eine Hochlaufunterstützung des Antriebsaggregats, der generatorische Betrieb oder der Motorbremsbetrieb sowie die Erzeugung eines Unterstüt­ zungsmomentes mit minimalem Schaltaufwand erzeugen.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass anstelle des Freilaufs 56 selbstver­ ständlich auch eine durch Ansteuerung schaltbare Kupplung vorgesehen sein kann, was insbesondere dann von Vorteil sein kann, wenn die Elektromaschine 12 beispielsweise bei kleineren Fahrzeugen als Antriebs­ aggregat oder als unterstützendes Antriebsaggregat genutzt werden soll.
Um bei der Durchführung von Schaltvorgängen zwischen den beiden vorangehend beschriebenen Getriebe-Umsetzstufen das Auftreten von Schaltstößen zu vermeiden, was insbesondere dann der Fall sein kann, wenn die Kupplungsanordnung 64 durch Formschlusswirkung das Hohlrad 62 gegen Drehung festlegt, kann eine Prozedur durchgeführt werden, wie sie nachfolgend mit Bezug auf die Fig. 4 und 5 beschrieben wird. Dabei ist in der Fig. 4 ein Vorgang dargestellt, bei welchem zum Zeitpunkt 0 begonnen wird, im Starterbetrieb so wie vorangehend beschrieben das Antriebsaggregat 16 anzulassen. In diesem Zustand ist also die Kupplungs­ anordnung 64 aktiviert, das Hohlrad 62 ist gegen Drehung festgelegt und es ist diejenige Getriebe-Umsetzstufe aktiviert, bei welcher ein relativ hohes Drehzahl-Umsetzverhältnis zwischen Rotordrehzahl und Planetenradträger­ drehzahl beispielsweise im Bereich von 4 vorgesehen ist. Bis zum Zeitpunkt t1 die Leerlaufdrehzahl des Antriebsaggregats im Bereich von 500 Um­ drehungen pro Minute erreicht ist, was durch die Kurve AA in Fig. 4a) erkennbar ist, wird, wie in Fig. 4b) erkennbar, durch das Antriebsaggregat ein Drehmoment erzeugt. Der positive Drehmomentenbereich in Fig. 4b) bedeutet also den Zustand, in dem an der Rotoranordnung 20 ein Antriebs- Drehmoment durch entsprechende Bestromung der Statorspulen 36 erzeugt wird. Zum Zeitpunkt t1 wird dieses Erzeugen eines Antriebs- Drehmomentes beendet und die Elektromaschine 12 wird in einen generatorisch wirkenden Betriebszustand gebracht, bei welchem durch entsprechende Beschaltung der Statorspulen 36 vermittels einer nicht dargestellten Leistungselektronik durch die magnetische Wechselwirkung mit den sich bewegenden Rotor-Permanentmagneten 28 nunmehr ein Stromfluss in den Wicklungen der Statorspulen 36 induziert wird und dementsprechend ein Brems-Drehmoment an der Rotoranordnung 20 erzeugt wird. Aufgrund des eingerichteten Drehzahl-Umsetzverhältnisses zwischen Rotoranordnung 20 und Antriebswelle 18 bzw. Planetenradträger 52 dreht sich bei einer Leerlaufdrehzahl des Antriebsaggregats von etwa 500 Umdrehungen pro Minute die Rotoranordnung 20 mit etwa 2000 Umdrehungen pro Minute. Zum Zeitpunkt t2 betätigt der Fahrer eines Fahrzeugs ein Gaspedal, so dass nunmehr die Drehzahl des Antriebs­ aggregats ansteigt und der Leerlaufdrehzahlbereich verlassen wird. Entsprechend steigt nunmehr auch die durch die Kurve R wiedergegebene Drehzahl der Rotoranordnung 20 an, aufgrund des eingerichteten Drehzahl­ umsetzverhältnisses jedoch steiler. Um, wie im Folgenden noch dargelegt, die Elektromaschine 12 im generatorischen Betrieb mit größtmöglicher Effizienz arbeiten zu lassen und um weiterhin zu verhindern, dass die Rotoranordnung 20 in einen Drehzahlbereich gelangt, in welchem irrever­ sible Beschädigungen derselben nicht ausgeschlossen werden können, beispielsweise in einen Drehzahlbereich von mehr als 6000 Umdrehungen pro Minute, wird bei Überschreiten einer bestimmten Grenzdrehzahl nSchalt von z. B. 4000 Umdrehungen pro Minute zum Zeitpunkt t3 nunmehr ein Schaltvorgang ausgelöst, bei welchem von der Getriebe-Umsetzstufe mit höherem Umsetzverhältnis auf eine oder die Getriebe-Umsetzstufe mit geringerem Umsetzverhältnis, beispielsweise die dargestellte oder be­ schriebene Getriebe-Umsetzstufe mit einem Umsetzverhältnis von 1 geschaltet wird. Wird also zum Zeiptunkt t3 die Schalt- oder Grenzdrehzahl nSchalt erreicht und überschritten, was beispielsweise durch eine fortlaufende Erfassung oder Überwachung der Drehzahl der Antriebswelle 18 bzw. der Drehzahl der Rotoranordnung 20 erfasst werden kann, so wird durch veränderte Beschaltung der Statorspulen 36 das an der Rotoranordnung 20 erzeugte Bremsmoment auf ein kleines Bremsmoment, beispielsweise im Bereich von 0, zurückgenommen. Die Folge davon ist, dass zwischen der Rotoranordnung 20 und dem Planetenradträger 52 nunmehr im wesentlichen kein Drehmoment mehr übertragen wird und somit such das Hohlrad 62 über die Kupplungsanordnung 64 nunmehr drehmomentenmäßig im wesentlichen nicht mehr am Statorträger 32 abgestützt ist. Ist dieser im wesentlichen drehmomentenfreie Zustand zum Zeitpunkt t4 erreicht, so wird nunmehr das Öffnen oder Deaktivieren der Kupplungsanordnung 64 induziert, welche dann zum Zeitpunkt t5 ausgerückt ist. Zu diesem Zeitpunkt t5 ist also das Hohlrad 62 nicht mehr gegen Drehung blockiert und der Drehmomentenfluss über diese Getriebe- Umsetzstufe ist vollständig unterbrochen. Dies kann beispielsweise durch den Vergleich der Drehzahl der Antriebswelle 18 und der Drehzahl der Rotoranordnung 20 erfasst werden. Ist zum Zeitpunkt t5 die Kupplungs­ anordnung 64 deaktiviert und das Hohlrad 62 zur Drehung freigegeben, wobei dieses Freigeben aufgrund des Fehlens eines zu übertragenden Drehmomentes auch bei formschlüssig wirkender Kupplungsanordnung 64 im wesentlichen ruckfrei erfolgt, so wird nun durch Änderung der Beschal­ tung der Statorspulen 36 zum Zeitpunkt t5 begonnen, an der Rotoranord­ nung 20 wieder ein erhöhtes Bremsmoment aufzubauen, welches letzt­ endlich dann zum Zeitpunkt t6 erreicht ist. Je nach den vorliegenden Betriebsbedingungen kann hierzu bis zum maximal zulässigen Brems­ drehmoment gegangen werden, was dann zu einer schnellstmöglichen Verzögerung der Rotoranordnung 20 führt. Bei im wesentlichen konstantem Brems-Drehmoment wird zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 die Drehzahl der Rotoranordnung 20 sich im wesentlichen konstant ändern und der sich ebenfalls ändernden Drehzahl des Antriebsaggregats 16, welche hier die bei der Rotoranordnung einzustellende Solldrehzahl vorgibt, annähern.
Aufgrund der fortwährenden Überwachung der Drehzahl des Antriebs­ aggregats 16 und der Drehzahl der Rotoranordnung 20 kann zum Zeitpunkt t7 erfasst werden, dass die Differenz zwischen diesen Drehzahlen nunmehr sehr gering ist, d. h. die Drehzahlabweichung zwischen der Drehzahl der Rotoranordnung 20 und der Drehzahl des Antriebsaggregats 16 ist nunmehr in einem Bereich, in welchem grundsätzlich eine im wesentlichen stoßfreie Ankopplung der Rotoranordnung 20 an die Antriebswelle 18 über den Freilauf 56 oder auch ggf. eine schaltbare Kupplung erfolgen könnte. Ist zum Zeitpunkt t7 der Zustand erreicht, in welchem die Drehzahl der Rotoranordnung 20 mit der Drehzahl des Antriebsaggregats 16 bis auf eine minimale Abweichung übereinstimmt, so wird das Erzeugen des Brems- Drehmomentes an der Rotoranordnung 20 beendet, so dass nunmehr letztendlich wieder ein im wesentlichen drehmomentübertragungsfreier Zustand erreicht wird. Hier wird jedoch erfindungsgemäß zusätzlich der Drehzahlgradient des Antriebsaggregats 16 überwacht. Ändert sich die Drehzahl des Antriebsaggregats 16 nur relativ langsam, so kann davon ausgegangen werden, dass auch bei einem spontan einsetzenden Freilauf 56 oder bei einer spontan eingreifenden Kupplung aufgrund der relativ geringen Drehzahldifferenz oder der sich langsam ändernden Drehzahl des Antriebsaggregats 16 im wesentlichen kein Schaltstoß erzeugt wird. Ist jedoch die Drehzahländerung des Antriebsaggregats 16 relativ hoch, beispielsweise in einem Bereich von mehr als . . . Umdrehungen/min2, so würde das abrupte Einsetzen des Freilaufs 56 oder das Einrücken einer möglicherweise formschlüssig wirkenden Kupplung zu einer schlagartigen Drehzahlerhöhung bei der Rotoranordnung 20 und somit zu einem sich im Fahrzeug unangenehm merkbar machenden Schaltstoß führen. Erfindungs­ gemäß wird daher in diesem Zustand, in dem die Drehzahländerung des Antriebsaggregats über dem Schwellenwert liegt, zum Zeitpunkt t8 damit begonnen, die Drehzahländerung der Rotoranordnung 20 an die Drehzahl­ änderung des Antriebsaggregats 16 anzupassen. Da zuvor die Rotoranord­ nung 20 in einem Abbremszustand war, muss daher zur Anpassung an eine sich erhöhende Drehzahl des Antriebsaggregats 16 nunmehr, wie in Fig. 4b) erkennbar, ab dem Zeitpunkt t8 ein Antriebs-Drehmoment an der Rotoranordnung 20 erzeugt werden, um diese nunmehr zu beschleunigen und deren Drehzahländerung an die Drehzahländerung des Antriebsaggregates anzupassen. Dies dauert bis zu einem Zeitpunkt t9 an, in welchem dann sowohl eine im wesentlichen vollständige Übereinstimmung zwischen der Drehzahl der Antriebswelle 18 und der Drehzahl der Rotor­ anordnung 20 und dem Drehzahlgradienten der Antriebswelle 18 und dem Drehzahlgradienten der Rotoranordnung 20 vorliegt. Es wird daher bei Einsatz einer steuerbaren Kupplung beginnend mit dem Zeitpunkt t9 diese eingerückt und somit begonnen, die Drehmomentverbindung zwischen dem Planetenradträger 52 und der Rotoranordnung 20 herzustellen. Bei Einsatz eines Freilaufs wird dieser dann, wenn die Drehzahlübereinstimmung erzielt ist, automatisch wirksam, so dass dann ab dem Zeitpunkt t10 der voll­ ständige Kraftschluss zwischen der Antriebswelle 18 und der Rotoranord­ nung 20 hergestellt ist, wobei nunmehr jedoch das niedrigere Umsetz­ verhältnis von 1 vorliegt. Ab dem Zeitpunkt t10 drehen sich daher die Rotoranordnung 20 und die Antriebswelle 18 mit der gleichen Drehzahl und die Rotoranordnung 20 bzw. die Elektromaschine 12 kann nunmehr wieder zur Erzeugung elektrischer Energie genutzt werden.
In diesem Zustand, welcher ab dem Zeitpunkt t10 vorliegt und eine Drehmomentübertragungsverbindung von der Antriebswelle 18 über den Planetenradträger 52 und den Freilauf 56 zur Rotoranordnung 20 vorsieht, wird ein weiterer vorteilhafter Effekt des Einsatzes eines Freilaufs 56 spürbar. Bei auftretenden Drehschwingungen im Bereich der Antriebswelle 18 werden diese nur in ihrem bezüglich der Rotoranordnung 20 beschleuni­ genden Halbwellenbereich auf die Rotoranordnung 20 übertragen, sobald jedoch die Drehschwingung in den verzögernden Halbwellenbereich übergeht, entkoppelt die Freilaufanordnung 56. Dies führt dazu, dass im Bereich der Elektromaschine 12 derartige Drehschwingungen nur vermindert spürbar sind und somit ebenso Leistungsschwankungen in vermindertem Ausmaß auftreten werden.
Ein Schaltvorgang, bei welchem aufgrund einer Abnahme der Drehzahl des Antriebsaggregats von einer Getriebe-Umsetzstufe mit geringerem Drehzahl-Umsetzverhältnis zu einer Getriebe-Umsetzstufe mit höherem Drehzahl-Umsetzverhältnis geschaltet wird, ist in den Fig. 5a) und 5b) dargestellt. Es sei hier angenommen, dass zum Zeitpunkt t2 die Drehzahl des Antriebsaggregats 16 unter den Schwellenwert nSchalt von beispielsweise etwa 1500 Umdrehungen pro Minute absinkt. Man erkennt, dass damit auch das erzeugte Brems-Drehmoment und somit auch die erzeugte elektrische Leistung der Elektromaschine 12 absinkt. Ist seit dem Erreichen und Überschreiten, im vorliegenden Falle Überschreiten im negtiven Sinne, ein Zeitintervall Δt vergangen, so wird zum Zeitpunkt t3 begonnen, das zwischen dem Antriebsaggregat 16 und der Rotoranordnung 20 übertragene Drehmoment zu senken. Auch hier wird, wie man in Fig. 5b) erkennt, durch entsprechende Beschaltung der Statorspulen 36 das aufgenommene oder an der Rotoranordnung 20 erzeugte Bremsmoment gesenkt. Zum Zeitpunkt t4 ist wieder ein Zustand erreicht, in welchem aufgrund der Tatsache, dass zwischen der Antriebswelle 18 und der Rotoranordnung 20 im wesentlichen kein Drehmoment mehr übertragen wird, die zu diesem Zeitpunkt wirksame Kupplungsanordnung, beispielsweise der Freilauf 56, lastfrei ist. Bei Einsatz einer steuerbaren Kupplung wird diese nun geöffnet und ist zum Zeitpunkt t5 in einem ausgerückten Zustand, so dass ab diesem Zeitpunkt eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Antriebswelle 18 und der Rotoranordnung 20 nicht besteht. Auch dieses Trennen kann wieder durch Überwachung der Drehzahl der Antriebswelle 18 und der Drehzahl der Rotoranordnung 20 erfasst werden. Zwischen dem Zeitpunkt t5 und einem Zeitpunkt t6 wird an der Rotoranordnung 20 ein Antriebs- Drehmoment durch Bestromung der Statorspulen 36 erzeugt, so dass nunmehr ab dem Zeitpunkt t6 die Drehzahl der Rotoranordnung, wiedergegeben durch die Kurve R in Fig. 5a), sich entsprechend dem erzeugten Antriebs-Drehmoment zu erhöhen beginnt.
Aus den Fig. 4a) und 5a) erkennt man, dass die jeweiligen Grenzdrehzah­ len oder Schaltdrehzahlen nSchalt zum Auslösen eines Umschaltvorgangs in der Getriebeanordnung bei ansteigender Drehzahl des Antriebsaggregats 16 und bei abfallender Drehzahl des Antriebsaggregats 16 sich unterscheiden können, um hier einen Hystereseeffekt vorzusehen. Beispielsweise kann die bei abfallender Drehzahl des Antriebsaggregats 16 herangezogene Grenzdrehzahl nSchalt höher sein als die bei ansteigender Drehzahl des Antriebsaggregats 16 herangezogene Grenzdrehzahl nSchalt.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei Einsatz des in den Figuren dargestellten Freilaufs 56 ab dem Zeitpunkt t4 bereits ein Antriebs-Drehmoment an der Rotoranordnung 20 erzeugt wird, so dass diese beschleunigt und der Freilauf 56 aufgrund der Tatsache, dass sich die Drehzahl der Rotoranord­ nung 20 bezüglich der Drehzahl des Antriebsaggregats 16 erhöht, automatisch in einen nicht drehmomentübertragenden Zustand schaltet.
Durch das angelegte Antriebs-Drehmoment bewegt sich nunmehr die Drehzahl der Rotoranordnung 20 in Richtung auf eine Solldrehzahl zu, welche beispielsweise dadurch erhalten werden kann, dass die Drehzahl des Antriebsaggregats 16 mit dem Drehzahl-Umsetzverhältnis multipliziert wird, das bei der folgend einzurichtenden Getriebe-Umsetzstufe vorliegt. Hat also, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel das Antriebsaggregat 16 den Zustand mit einer Drehzahl von etwa 700 Umdrehungen pro Minute erreicht und ist das Drehzahl-Umsetzverhältnis der einzurichtenden Getriebe-Umsetzstufe im Bereich von 4, so ergibt sich dann eine Solldrehzahl für die Rotoranordnung 20 im Bereich von 2800 Umdrehungen pro Minute. Zu dieser Solldrehzahl wird zwischen den Zeitpunkten t6 und t7 die Drehzahl der Rotoranordnung 20 hin bewegt. Zum Zeitpunkt t7 hat die Drehzahl der Rotoranordnung 20 einen Wert angenommen, der relativ nahe bei der Soll-Rotordrehzahl liegt, d. h. die Abweichung zwischen diesen beiden Drehzahlen ist nun nur noch gering. Es wird daher ab dem Zeitpunkt t7 das Erzeugen eines Antriebs-Drehmomentes bei der Rotoranordnung 20 beendet, so dass aufgrund der vorhandenen Reibeffekte zum Zeitpunkt t8 die Drehzahl der Rotoranordnung 20 nahezu der Drehzahl des Antriebsaggregats 16 entspricht. Auch hier kann wieder die Änderung der Drehzahl des Antriebsaggregats 16 beobachtet werden, und wenn die Änderung wieder einen bestimmten Schwellenwert überschritten hat, kann, wie vorangehend bereits beschrieben, zwischen den Zeitpunkten t8 und t9 durch Anlegen eines entsprechenden Antriebs-Drehmomentes oder ggf. auch eines Brems-Drehmomentes an die Rotoranordnung 20 eine Übereinstimmung zwischen der Drehzahländerung des Antriebsaggregats 16 und der Drehzahländerung der Rotoranordnung 20 erzeugt werden. Ist dies der Fall, so wird ab dem Zeitpunkt t9 die Kupplungsanordnung 64 bestromt, d. h. aktiviert, um nunmehr das Hohlrad 62 ohne die Erzeugung jeglichen Schaltstoßes drehfest zu legen und die Getriebe-Umsetzstufe zu aktivieren, bei welcher beispielsweise ein Drehzahl-Umsetzverhältnis von 4 vorliegt. Ab dem Zeitpunkt t10 liegt dann wieder die kraftschlüssige und drehmomentübertragende Verbindung zwischen der Antriebswelle 18 und der Rotoranordnung 20 der Elektromaschine 12 vor.
Durch die vorangehend beschriebenen Schaltprozeduren kann also erreicht werden, dass beim Umschalten zwischen verschiedenen Getriebe-Umsetz­ stufen mit unterschiedlichen Drehzahl-Umsetzverhältnissen auch bei Einsatz formschlüssig wirkender Kupplungsanordnungen das Auftreten von Schaltstößen vermieden werden kann. Es ist dabei unerheblich, ob eine der Getriebe-Umsetzstufen ein Drehzahl-Umsetzverhältnis von 1 aufweist, wie dies vorangehend dargestellt wurde. Auch Schaltvorgänge zwischen Getriebe-Umsetzstufen, welche von 1 unterschiedliche Drehzahl-Umsetz­ verhältnisse aufweisen, können so wie vorangehend beschrieben durch­ geführt werden. Auch ist es möglich, mehrstufige oder mehrgängige Getriebe einzusetzen, bei welchen zwischen drei Getriebe-Umsetzstufen ausgewählt werden kann, wobei dann beispielsweise aufeinander folgend zwei Hochschaltvorgänge oder zwei Herunterschaltvorgänge so wie vorangehend beschrieben durchgeführt werden können. Ebenso kann auf die vorangehend beschriebene Art und Weise in eine Getriebe-Umsetzstufe geschaltet werden, deren Drehzahl-Umsetzverhältnis kleiner als 1 ist.
Wie insbesondere mit Bezug auf den Schaltvorgang der Fig. 5 beschrieben, kann es vorteilhaft sein, ab dem Erreichen oder Über- bzw. Unterschreiten der Schaltdrehzahl nSchalt eine vorbestimmte Zeit Δt abzuwarten, bis mit der Einleitung des Schaltvorganges begonnen wird. Es kann auf diese Art und Weise vermieden werden, dass eine nur kurzzeitige Änderung der Drehzahl des Antriebsaggregats 16 bzw. ein nur kurzzeitiges Erreichen und Über- bzw. Unterschreiten der Schaltdrehzahl nSchalt zu einem unnötigen Schaltvorgang führt, welcher durch einen beispielsweise unmittelbar folgenden Drehzahlanstieg oder Drehzahlabfall der Drehzahl des Antriebsaggregates wieder aufgehoben oder rückgängig gemacht werden müsste.
Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen, warum insbesondere im generatorischen Betrieb der Elektromaschine 12 es vorteilhaft ist, das Drehzahl-Umsetzverhältnis zu wechseln. So erkennt man in Fig. 6 den Verlauf der durch die Elektromaschine 12 maximal erzeugbaren elektrischen Leistung in Abhängigkeit von der Drehzahl nk der Antriebswelle 18. Für ein Drehzahl-Umsetzverhältnis von x, beispielsweise 1, ergibt sich ein allmählicher Anstieg, welcher einen Maximalwert erreicht, worauf wieder ein allmählicher Abfall erfolgt. Ist die Drehzahl höher übersetzt, d. h. dreht die Rotoranordnung 20 mit diesbezüglich erhöhter Drehzahl, was durch die Kurve I < x repräsentiert ist, so ist diese Kurve gestaucht, so dass bereits bei deutlich geringerer Drehzahl der Antriebswelle die maximal erreichbare Leistung vorliegt. Es ist daher vorteilhaft, dann, wenn ein Schaltvorgang im Hinblick auf die maximal erzielbare elektrische Leistung im generatorischen Betrieb durchgeführt werden soll, die Schaltdrehzahl nSchalt am Schnittpunkt der für die beiden Drehzahl-Umsetzverhältnisse vorliegenden Maximal-Leistungskurven zu wählen. Wird die Schaltdrehzahl nSchalt überschritten, so wird die Getriebe-Umsetzstufe mit geringerem Drehzahl-Umsetzverhältnis gewählt, wird die Schaltdrehzahl nSchalt nicht überschritten bzw. unterschritten, so bleibt bzw. wird die Getriebe- Umsetzstufe mit höherem Drehzahl-Umsetzverhältnis gewählt.
Die Fig. 7 stellt ferner noch Linien oder Bereiche konstanten Wirkungsgrades η dar. Dabei sind die Linien a, b der Leistungskurve für das höhere Drehzahl-Umsetzverhältnis zugeordnet, und die Linien c, d sind der Leistungskurve für das niedrigere Drehzahl-Umsetzverhältnis zugeordnet. Ferner bezeichnen die Linien a und c, welche eine größere Fläche umschließen, Linien eines konstanten, jedoch geringeren Wirkungsgrades η, und die Linien b und d bezeichnen Linien oder Bereiche eines konstanten, jedoch höheren Wirkungsgrades η. In einem Zustand, in welchem von der Elektromaschine 12 nicht die maximal mögliche Leistung gefordert wird, beispielsweise weil auch ein mit elektrischer Energie zu speisendes System keine hohe Leistungsanforderung stellt, sondern in welchem die Elektromaschine 12 in einem mittleren Leistungsbereich arbeitet, ist es vorteilhaft, die Schaltdrehzahl nicht mit Hinblick auf die maximal mögliche Leistung auszuwählen, sondern mit Hinblick auf den optimalen Wirkungsgrad der Elektromaschine auszuwählen. Dies sei in der Fig. 7 anhand der Soll-Leistung PS veranschlaulicht. Wird ausgehend von einem Zustand mit geringer Drehzahl nk der Antriebswelle 18 mit derartiger Leistungsanforderung die Elektromaschine 12 betrieben, so befindet sie sich zunächst innerhalb des Bereichs a für das höhere Drehzahl- Umsetzverhältnis, jedoch außerhalb des Bereichs c für das geringere Drehzahl-Umsetzverhältnis, wobei hier noch unterstellt sei, dass die Linien a und c den gleichen Wirkungsgrad η bezeichnen und ebenso die Linien b und d Linien gleichen Wirkungsgrades sind. Wird die Drehzahl der Antriebswelle 18 dann erhöht, so nähert man sich zunehmend einem Schnittpunkt zwischen den Linien a und c an. Bei Überschreiten dieses Schnittpunktes wird nun der Bereich a des höheren Drehzahl- Umsetzverhältnisses verlassen, so dass bei Beibehalten des höheren Drehzahl-Umsetzverhältnisses ein Abfall des Wirkungsgrades η auftreten würde. Gleichzeitig tritt jedoch beim niedrigeren Drehzahl-Umsetzverhältnis durch Eintreten in den durch die Linie c umrandeten Bereich eine Erhöhung des Wirkungsgrades auf. Es wird daher dann, wenn dem Wirkungsgrad der Elektromaschine 12 Vorrang gegeben werden soll, d. h. für eine bestimmte Leistungsanforderung diese mit optimalem Wirkungsgrad betrieben werden soll, vorteilhaft, die Schaltdrehzahl nSchalt nicht als konstanten Wert auszuwählen, sondern für einen jeweiligen Betriebszustand, beispielsweise für eine jeweilige Leistungsanforderung derart zu definieren, dass ein Schaltvorgang dann stattfinden wird, wenn durch Veränderung der Drehzahl der Antriebswelle 18 bei einem der Drehzahl-Umsetzverhältnisse eine Erhöhung des Wirkungsgrades und beim anderen eine Verringerung auftreten würde. Für die Auswahl der in Fig. 6 dargestellten Schaltstrategie in Abhängigkeit von der maximal erzielbaren elektrischen Leistung und der in Fig. 7 dargestellten Schaltstrategie, bei welcher die Schaltdrehzahl für einen jeweiligen Betriebszustand, beispielsweise eine jeweilige Leistungs­ anforderung, hinsichtlich der Optimierung des Wirkungsgrades ausgewählt wird, kann, wie vorangehend bereits angesprochen, die Höhe der Leistungsanforderung herangezogen werden. Bei hoher Leistungsanforderung, beispielsweise im Bereich von über 60% der maximal möglichen elektrischen Leistung bei Generatorbetrieb, kann die Schaltdrehzahl gemäß Fig. 6 ausgewählt werden, bei geringerer Leistungs­ anforderung kann die Schaltdrehzahl gemäß Fig. 7 ausgewählt werden. Ist die Leistungsanforderung nur minimal, beispielsweise unter 30% der maximal möglichen elektrischen Leistung im Generatorbetrieb, so kann derart vorgegangen werden, dass grundsätzlich nur einmal, so wie in Fig. 4 a) dargestellt, beim Anlassen des Fahrzeugs und beim Verlassen der Leerlaufdrehzahl ein Schaltvorgang bei Überschreiten der Schaltdrehzahl nSchalt durchgeführt wird, dann jedoch die Getriebe-Umsetzstufe beibehalten wird, unabhängig davon, wie sich die Drehzahl des Antriebsaggregats ändert. Auf diese Art und Weise kann durch Minimierung der vorzunehmen­ den Schaltvorgänge der Fahrkomfort verbessert werden und die Belastung der Getriebeanordnung minimiert werden.
Ferner kann vorgesehen sein, dass dann, wenn die Drehzahl der Rotoranordnung 20 sich einem kritischen Bereich annähert, die Kraftkopplung zwischen der Antriebswelle 18 und der Rotoranordnung 20 unterbrochen wird, beispielsweise durch Ausrücken einer anstelle des Freilaufs 56 eingefügten Kupplungsanordnung. Ein nachfolgend vorzunehmendes Wiedereinkuppeln kann so wie vorangehend beschrieben erfolgen. Auch kann ein derartiges Trennen der Drehmomentenübertragung bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehzahlgradienten erfolgen.
Durch die vorliegende Erfindung ist ein Antriebssystem mit einer Elek­ tromaschine und einer Getriebeanordnung bereitgestellt, bei welchem das Durchführen sanfter Schaltvorgänge im Bereich der Getriebeanordnung ohne das Schleifenlassen einer Reibungskupplung und somit einem relativ großen Verschleiß vorgenommen werden kann. Der erfindungsgemäße Aufbau ist sehr einfach und somit relativ robust und kostengünstig. In verschiedenen Betriebssituationen bietet der Einsatz des Freilaufs neben der Tatsache, dass auf das Ansteuern einer zusätzlichen Kupplung verzichtet werden kann, besondere Vorteile. Dies ist insbesondere ein Zustand, bei dem, wie vorangehend beschrieben, Drehschwingungen auftreten, oder beispielsweise ein Zustand, in welchem bei Durchführung von Schaltvorgängen in einem Fahrzeuggetriebe bei Zwischengasgeben oder bei starkem Abbremsen des Fahrzeugs oder des Antriebsaggregats spontan sich eine niedrigere Drehzahl auf der Seite der Antriebswelle 18 als auf der Seite des Rotors 20 einstellt. Der Rotor 20 kann sich dann zunächst im wesentlichen frei drehen, so dass auch bei sich langsamer drehender Antriebswelle 18 weiterhin elektrische Energie mit relativ hoher Effizienz erzeugt werden kann. Könnte eine spontane Drehzahländerung der Antriebswelle beim Freigeben der Rotoranordnung 20 zu einem Schaltstoß führen, so kann bei Einsatz einer schaltbaren Kupplung so wie vorangehend beschrieben vorgegangen werden. Bei dem erfindungsgemäßen System, bei welchem grundsätzlich zum Anlassen eines Antriebsaggregats auf eine Getriebe-Umsetzstufe mit höherem Drehzahl-Umsetzverhältnis zugegriffen wird, kann die Anzahl der in der Getriebeanordnung durchzuführenden Schaltvorgänge weiter vermindert werden, wenn beispielsweise beim Wiederstart eines betriebswarmen Antriebsaggregats sofort auf eine Getriebe-Umsetzstufe zugegriffen wird, die ein geringeres Drehzahl- Umsetzverhältnis aufweist. In diesem Zustand ist das zum Starten des Antriebsaggregats erforderliche Antriebsmoment im allgemeinen geringer, so dass auch eine derartige Getriebe-Umsetzstufe verwendet werden kann. Auch kann bei überhitzter Elektromaschine im motorischen, also antreibenden Betrieb derselben, beispielsweise bei einem Startvorgang, beim Liefern eines Unterstützungsdrehmomentes oder bei der aktiven Schwingungsdämpfung mit einem geringeren Drehzahl-Umsetzverhältnis, beispielsweise in einem Verhältnis von 1 gearbeitet werden.
Ferner sei noch darauf hingewiesen, dass die zwischen dem Ausgangsglied, d. h. dem Planetenradträger 52, und der Rotoranordnung 20 wirksame Kupplungsanordnung im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel die Freilaufanordnung 56, nicht direkt zwischen diesen beiden Komponenten oder Baugruppen wirken muss. Es können weitere zwischengeschaltete Komponenten oder Baugruppen vorgesehen sein, insbesondere kann ein weiterer Getriebezug vorgesehen sein, so dass auch bei wirksamer Kupplungsanordnung, d. h. bei wirksamer Freilaufanordnung 56 oder andersartiger Kupplungsanordnung, ein von 1 unterschiedliches Drehzahl- Umsetzverhältnis vorgesehen ist.

Claims (40)

1. Antriebssystem, umfassend eine Elektromaschine (12) und ein mit einer Antriebswelle (18) eines Antriebsaggregates (16) zur Drehung koppelbares oder gekoppeltes Ausgangsglied (52), durch welche Elektromaschine (12) die Antriebswelle (18) zur Drehung antreibbar ist oder/und bei Drehung der Antriebswelle (18) elektrische Energie gewinnbar ist, wobei die Elektromaschine (12) eine Statoranordnung (30) umfasst, gekennzeichnet durch eine mit dem Ausgangsglied (52) über eine Getriebeanordnung (14) mit veränderbarem Drehzahl-Umsetzverhält­ nis zur Drehung verbundene oder verbindbare Rotoranordnung (20) und durch eine erste Kupplungsanordnung (56), durch welche eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Rotoranordnung (20) und dem Ausgangsglied (52) herstellbar ist.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungsanordnung (56) eine Freilaufanordnung (56) umfasst, durch welche ein Drehmoment im wesentlichen nur vom Ausgangsglied (52) zur Rotoranordnung (20) hin übertragbar ist.
3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (14) wenig­ stens eine wahlweise aktivierbare Getriebe-Umsetzstufe aufweist, bei welcher im aktivierten Zustand derselben ein Drehzahlverhältnis Drehzahl der Rotoranordnung/Drehzahl des Ausgangsgliedes (52) größer als 1 ist.
4. Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im nicht aktivierten Zustand der wenigstens einen Getriebe-Umsetzstufe mit von 1 unterschiedlichem Drehzahlverhältnis bei Drehmoment übertragender erster Kupplungs­ anordnung (56) das Drehzahlverhältnis 1 ist.
5. Antriebssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Getriebe-Umsetz­ stufe mit von 1 unterschiedlichem Drehzahlverhältnis durch wahlweises Aktivieren einer Reaktionsmomentenabstützanordnung (64) aktivierbar ist.
6. Antriebssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktionsmomentenabstützanord­ nung (64) eine vorzugsweise elektromagnetisch aktivierbare oder/und deaktivierbare und vorzugsweise formschlüssig oder/und reibschlüssig wirkende zweite Kupplungsanordnung (64) umfasst.
7. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (14) ein Planetengetriebe umfasst, welches aufweist:
  • - ein mit der Rotoranordnung (20) verbundenes Sonnenrad (48),
  • - ein Hohlrad (62), welches wahlweise gegen Drehung festleg­ bar ist oder zur Drehung freigegeben ist,
  • - wenigstens ein an einem Planetenradträger (52) drehbar getragenes Planetenrad (60), welches mit dem Sonnenrad (48) und dem Hohlrad (62) in Drehmomentübertragungsverbindung steht, wobei der Plane­ tenradträger (52) das Ausgangsglied (52) bildet oder mit diesem verbunden ist.
8. Antriebssystem nach Anspruch 7 und einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (62) durch die Reaktions­ momentenabstützanordnung (64) gegen Drehung festlegbar ist.
9. Antriebssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselwirkungsbereich (24) der Rotoranordnung (20) über eine Torsionsschwingungsdämpferanord­ nung (40) in Verbindung mit dem Sonnenrad (48) steht.
10. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoranordnung (20) die Stator­ anordnung (30) radial außen umgibt.
11. Antriebssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder/und optional in Verbindung mit dem kennzeichnenden Teil von einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Statoranordnung (30) einen Statorträger (32) umfasst, der in einem radial außen liegenden Bereich einen Wechselwirkungsbereich (34) der Statoranordnung (30) trägt und der wenigstens einen Teil einer Getriebeanordnung (14) radial außen umgibt.
12. Antriebssystem nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Kühlanordnung (78, 80), durch welche der Wechselwirkungsbereich (34) der Statoranordnung (30) und die Getriebeanordnung (14) gekühlt werden können.
13. Antriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlanordnung (78, 80) eine Kühlmittelkanalanordnung (78, 80) in dem Statorträger (32) umfasst, welche Kühlmittelkanalanordnung (78, 80) in Verbindung mit einer Kühlmittelquelle bringbar ist oder steht.
14. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (12) an einer Nebenantriebsseite (N) des Antriebsaggregates (16) positionierbar oder positioniert ist.
15. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei mit der Antriebswelle (18) gekoppeltem Ausgangsglied (52) die Rotoranordnung (20) zur Antriebswelle (18) koaxial angeordnet ist.
16. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (12) vorzugsweise im Bereich eines Statorträgers (32) über eine elastische Verbindungsanordnung (72) mit einer feststehenden Baugruppe, vorzugsweise dem Antriebsaggregat (16), verbunden oder verbindbar ist.
17. Verfahren zum Ansteuern eines Antriebssystems, insbesondere eines Antriebssystems nach einem der vorangehenden Ansprüche,
wobei das Antriebssystem eine Elektromaschine (12) und ein mit einer Antriebswelle (18) eines Antriebsaggregates (16) zur Drehung gekoppeltes Ausgangsglied (52) aufweist, wobei durch die Elek­ tromaschine (12) die Antriebwelle (18) zur Drehung antreibbar ist oder/und bei Drehung der Antriebswelle elektrische Energie gewinn­ bar ist, wobei die Elektromaschine (12) ferner eine Statoranordnung (30) und eine mit dem Ausgangsglied (52) über eine Getriebeanord­ nung (14) mit veränderbarem Drehzahl-Umsetzverhältnis zur Drehung verbundene oder verbindbare Rotoranordnung (20) aufweist, wobei die Getriebeanordnung (14) wenigstens zwei Getriebe-Umsetzstufen mit unterschiedlichem Drehzahlverhältnis Drehzahl der Rotoranordnung/Drehzahl des Ausgangsgliedes (52) aufweist,
wobei das Verfahren zum Durchführen eines Schaltvorgangs von einer eingerichteten Getriebe-Umsetzstufe zu einer einzurichtenden Getriebe-Umsetzstufe folgende Schritte umfasst:
  • a) Ermitteln der Drehzahl der Antriebswelle (18) oder/und Ermitteln der Drehzahl der Rotoranordnung (20),
  • b) dann, wenn die Drehzahl der Antriebswelle (18) bzw. die Drehzahl der Rotoranordnung (20) eine vorbestimmte Grenz­ drehzahl (nSchalt) erreicht, Verändern eines zwischen der Rotor­ anordnung (20) und dem Ausgangsglied (52) übertragenen Drehmomentes auf einen Entkopplungswert,
  • c) dann, wenn das zwischen der Rotoranordnung (20) und dem Ausgangsglied (52) übertragene Drehmoment im Bereich des Entkopplungswertes ist, Unterbrechen der Drehmomentüber­ tragungsverbindung zwischen dem Ausgangsglied (52) und der Rotoranordnung (20),
  • d) Verändern der Drehzahl der Rotoranordnung (20) in Richtung auf eine der einzurichtenden Getriebe-Umsetzstufe zugeord­ nete Soll-Rotordrehzahl zu,
  • e) dann, wenn die Drehzahl der Rotoranordnung (20) im Bereich der Soll-Rotordrehzahl ist, Herstellen der Drehmomentübertra­ gungsverbindung zwischen dem Ausgangsglied (52) und der Rotoranordnung (20) zum Erhalt der einzurichtenden Getriebe- Umsetzstufe.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Rotordrehzahl eine Drehzahl ist, welche durch Multiplizieren der Drehzahl der Antriebswelle (18) mit dem Drehzahlverhältnis der einzurichtenden Getriebe- Umsetzstufe erhalten wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt e) einen Schritt e') umfasst, bei welchem dann, wenn die Drehzahl der Rotoranordnung (20) im Bereich der Soll-Rotordrehzahl ist, eine Drehzahländerung der Rotoranordnung (20) an eine Drehzahländerung der Antriebswelle (18) angepasst wird, wobei die Drehmomentübertragungsverbindung zwischen der Rotoranordnung (20) und dem Ausgangsglied (52) dann hergestellt wird, wenn ferner die Drehzahländerung der Rotoranordnung (20) an die Drehzahländerung der Antriebswelle (18) angepasst ist.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt e') nur dann durchgeführt wird, wenn die Drehzahländerung der Antriebswelle (18) höher ist als eine Schwellendrehzahländerung.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einer Getriebe- Umsetzstufe eine Freilaufanordnung (56) vorgesehen ist, durch welche ein Drehmoment im wesentlichen nur von dem Ausgangsglied (52) zur Rotoranordnung (20) hin übertragen werden kann.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schalten von der einen Getriebe- Umsetzstufe zu einer anderen Getriebe-Umsetzstufe mit höherem Drehzahlverhältnis der Schritt b) einen Schritt b') zum Erzeugen eines Antriebs-Drehmomentes bei der Rotoranordnung (20) umfasst, um das zwischen der Rotoranordnung (20) und dem Ausgangsglied (52) übertragene Drehmoment auf einen Wert im Bereich von 0 als den Entkopplungswert zu verändern, und dass im Schritt c) das Unterbrechen der Drehmomentübertragungsverbindung selbständig auftritt, wenn der Entkopplungswert erreicht beziehungsweise überschritten wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer der Getriebe-Umsetzstufen das Drehzahlverhältnis 1 ist und dass in wenigstens einer anderen der Getriebe-Umsetzstufen das Drehzahlverhältnis größer als 1 ist.
24. Verfahren nach Anspruch 21 und Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Freilaufanordnung (56) bei derjenigen Getriebe-Umsetzstufe vorgesehen ist, deren Drehzahl­ verhältnis 1 ist.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schalten von einer Getriebe- Umsetzstufe mit niedrigerem Drehzahlverhältnis in eine Getriebe- Umsetzstufe mit höherem Drehzahlverhältnis der Schritt d) das Erzeugen eines Antriebs-Drehmomentes bei der Rotoranordnung (20) umfasst.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt e) dann, wenn die Drehzahl der Rotoranordnung (20) im Bereich der Soll-Rotordrehzahl ist, die Erzeugung des Antriebs-Drehmomentes beendet wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass beim Schalten von einer Getriebe- Umsetzstufe mit höherem Drehzahlverhältnis in eine Getriebe- Umsetzstufe mit niedrigerem Drehzahlverhältnis der Schritt d) das Erzeugen eines Brems-Drehmomentes bei der Rotoranordnung (20) umfasst.
28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt e) dann, wenn die Drehzahl der Rotoranordnung (20) im Bereich der Soll-Rotordrehzahl ist, die Erzeugung des Brems-Drehmomentes beendet wird.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt b) das Vermindern eines bei der Rotoranordnung (20) erzeugten Brems-Drehmomentes, vorzugsweise auf einen Wert im Bereich von 0, und gegebenenfalls das Erzeugen eines Antriebs-Drehmomentes bei der Rotoranordnung (20) umfasst.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) das zwischen dem Ausgangsglied (52) und der Rotoranordnung (20) übertragene Drehmoment erst dann verändert wird, wenn seit dem Erreichen der Grenzdrehzahl (nSchalt) eine vorbestimmte Zeitdauer vergangen ist.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) das zwischen dem Ausgangsglied (52) und der Rotoranordnung (20) übertragene Drehmoment nur dann verändert wird, wenn nach dem Erreichen des Grenzwertes (nSchalt) die Drehzahl der Antriebswelle (18) beziehungsweise der Rotoranordnung (20) für eine vorbestimmte Zeitdauer jenseits der Grenzdrehzahl (nSchalt) bleibt.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzdrehzahl (nSchalt) als eine Drehzahl bestimmt wird, bei deren Überschreiten bei der ein­ zurichtenden Getriebe-Umsetzstufe die maximale Leistungsabgabe der Elektromaschine (12) bei Erzeugung elektrischer Energie höher ist als bei der eingerichteten Getriebe-Umsetzstufe.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzdrehzahl (nSchalt) für einen jeweiligen Betriebszustand als eine Drehzahl bestimmt wird, bei deren Überschreiten bei der einzurichtenden Getriebe-Umsetzstufe der Wirkungsgrad der Elektromaschine (12) bei Erzeugung elek­ trischer Energie höher ist als bei der eingerichteten Getriebe- Umsetzstufe.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebszustand wenigstens durch die Leistungsanforderung an die Elektromaschine (12) bestimmt ist.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzdrehzahl (nSchalt) zum Optimieren der maximalen Leistungsabgabe der Elektromaschine (12) bei Erzeugung elektrischer Energie bestimmt wird, wenn in einem durch die Elektromaschine (12) mit elektrischer Energie versorgten System eine hohe Leistungsanforderung, vorzugsweise im Bereich von 60%-100% der Maximalleistung der Elektromaschine, bei Erzeugung elektrischer Energie vorhanden ist, und dass die Grenzdrehzahl (nSchalt) zur Optimierung des Wirkungsgrades der Elektromaschine (12) bei Erzeugung elektrischer Energie bestimmt wird, wenn die Leistungsanforderung des Systems im Bereich von weniger 60% der Maximalleistung der Elektromaschine (12) bei Erzeugung elektrischer Energie liegt.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass zum Starten des Antriebsaggregates (16) eine Getriebe-Umsetzstufe mit höherem Drehzahlverhältnis, vorzugsweise im Bereich von 4, eingerichtet wird, und dass nach Erreichen der Grenzdrehzahl (nSchalt) eine Getriebe-Umsetzstufe mit niedrigerem Drehzahlverhältnis, vorzugsweise im Bereich von 1, eingerichtet wird.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass nach Einrichten der Getriebe-Umsetz­ stufe mit niedrigerem Drehzahlverhältnis ein Umschalten der Getriebe-Umsetzstufen unabhängig von der Drehzahl der Antriebswelle (18) beziehungsweise der Rotoranordnung (20) im wesentlichen unterbleibt.
38. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalten der Getriebe-Umsetz­ stufe dann im wesentlichen unterbleibt, wenn eine Leistungsanforde­ rung eines von der Elektromaschine (12) mit elektrischer Energie ver­ sorgten Systems in einem niederen Bereich, vorzugsweise weniger als 30% der Maximalleistung der Elektromaschine (12) bei Erzeu­ gung elektrischer Energie, liegt.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeanordnung (14) ein Planetengetriebe umfasst, welches aufweist:
  • - ein mit der Rotoranordnung (20) verbundenes Sonnenrad (48),
  • - ein Hohlrad (62), welches durch eine Kupplungsanordnung (64) wahlweise gegen Drehung festlegbar ist,
  • - wenigstens ein an einem Planetenradträger (52) drehbar getragenes Planetenrad (60), welches mit dem Sonnenrad (48) und dem Hohlrad (62) in Drehmomentübertragungsverbindung steht, wobei der Plane­ tenradträger (52) das Ausgangsglied (52) bildet oder mit diesem verbunden ist,
  • - eine weitere Kupplungsanordnung (56), durch welche eine vorzugsweise im wesentlichen direkte Drehmomentüber­ tragungsverbindung zwischen dem Planetenradträger (52) und der Rotoranordnung (20) herstellbar ist,
wobei zum Einrichten einer Getriebe-Umsetzstufe mit höherem Drehzahlverhältnis das Hohlrad (62) durch die Kupplungsanordnung (64) im wesentlichen drehfest gehalten wird und die weitere Kupplungsanordnung (56) im wesentlichen keine Drehmomentüber­ tragungsverbindung zwischen der Rotoranordnung (20) und dem Planetenradträger (52) vorsieht, und wobei zum Einrichten einer Getriebe-Umsetzstufe mit niedrigerem Drehzahlverhältnis, vorzugs­ weise einem Drehzahlverhältnis von 1, die Kupplungsanordnung (64) das Hohlrad (62) im wesentlichen nicht gegen Drehung festlegt und die weitere Kupplungsanordnung (56) eine Drehmomentübertragungsverbindung zwischen dem Planetenradträger (52) und der Rotoranordnung (20) vorsieht.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplungsanordnung (56) eine Freilaufanordnung (56) umfasst, durch welche ein Drehmoment im wesentlichen nur vom Planetenradträger (52) zur Rotoranordnung (20) hin übertragbar ist.
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