DE102005039592A1 - Transmission unit for hybrid drive, comprises starting unit assembled of electric drive and torque converter - Google Patents

Transmission unit for hybrid drive, comprises starting unit assembled of electric drive and torque converter Download PDF

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Abstract

The starting unit (3) is designed as a hybrid module (42) with a generator to be used as an electric drive (4) and a torque converter (5) with triple gearing. The first shaft (11) can be connected to the input device (E), the second (12) to the output element (A) and also to the input element (E) of the mechanical part (2). The third shaft (13) is joined to the electrically operated unit (4). The electrically driven device (4) is designed as a hollow shaft drive positioned coaxial to the torque converter (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebebaueinheit, im einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a gear unit, in detail with the Features of the preamble of claim 1.

Automatgetriebe sind in einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt. Diese sind in der Regel als hydrodynamisch-mechanische Mehrgangverbundgetriebe ausgeführt, umfassend einen hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler und einen mechanischen Getriebeteil. Die Druckschrift DE 36 04 393 C2 offenbart ein hydrodynamisches Mehrgangverbundgetriebe, umfassend einen Drehmomentenwandler und ein mit diesem in Serie geschaltetes Schaltgetriebe. Das Schaltgetriebe umfaßt dazu zwei Planetenradsätze, wobei die Planetenträger der beiden Planetenradsätze miteinander gekoppelt sind und den Ausgang des Schaltgetriebes bilden. Die Anzahl der erforderlichen Planetenradstege bzw. Planetenradsätze (u. U. ein Ravigneauxsatz) kann mit einer derartigen Anordnung gering gehalten werden und bei entsprechender Zuordnung von Schalteinrichtungen sind zumindest drei Gangstufen realisierbar, die in axialer Richtung gesehen, sehr kurz gehalten werden. Der hydrodynamische Drehzahl-/Drehmomentenwandler umfaßt ein Pumpenrad, ein Turbinenrad sowie zwei Leiträder – ein erstes Leitrad und ein zweites Leitrad, wobei Mittel vorgesehen sind, welche eine Kopplung des Turbinenrades sowie des ersten Leitrades mit dem mechanischen Getriebeteil in Form des Schaltgetriebes ermöglichen. Im einzelnen ist die Gesamtgetriebeeingangswelle entweder über den hydrodynamischen Drehzahl/Drehmomentenwandler und dabei über das Turbinenrad mit dem Sonnenrad des einen Planetenradsatzes des mechanischen Getriebeteiles oder aber direkt über eine sogenannte Überbrückungskupplung mit diesem koppelbar. Das erste Leitrad ist über einen Freilauf mit dem Sonnenrad des anderen zweiten Planetenradsatzes des mechanischen Getriebeteiles verbunden. Die charakteristischen Eigenschaften des Drehzahl-/Drehmomentenwandlers in jedem Bereich des Übersetzungsverhältnisses und das Übersetzungsverhältnis des mechanischen Getriebeteils werden durch Umschalten des Übertragungsweges des von der ersten Leitradwelle ausgehenden Momentes geändert, und zwar durch die wahlweise Betätigung von Kupplungs- und/oder Bremseinrichtungen, die entweder ein Festsetzen der ersten Leitradwelle oder aber eine Kopplung der ersten Leitradwelle mit der Turbinenradwelle und damit des ersten Sonnenrades des ersten Planetenradsatzes ermöglichen. Mit dieser Ausführung wird ein verschleißfreier Anfahrvorgang ermöglicht. Für die Nebenantriebe, das heißt Antriebe der Nebenaggregate, sind jedoch entweder entsprechende Ankopplungen an den Übertragungsweg oder separate Antriebe in Form von Elektromotoren erforderlich. Die Anbindung an den Übertragungsweg erfolgt dabei in der Regel im Bereich des mechanischen Getriebeteiles und ist bei der Auslegung und Dimensionierung dessen mit zu berücksichtigen.Automatic transmissions are previously known in a variety of prior art designs. These are generally designed as hydrodynamic-mechanical multi-speed transmission, comprising a hydrodynamic speed / torque converter and a mechanical transmission part. The publication DE 36 04 393 C2 discloses a multi-speed hydrodynamic transmission comprising a torque converter and a manual transmission connected in series therewith. The gearbox includes two planetary gear sets, wherein the planet carrier of the two planetary gear sets are coupled together and form the output of the gearbox. The number of required Planetenradstege or planetary gear sets (possibly a Ravigneauxsatz) can be kept low with such an arrangement and with appropriate assignment of switching devices are at least three gear ratios can be realized, which are seen in the axial direction, kept very short. The hydrodynamic speed / torque converter comprises a pump, a turbine and two stator - a first stator and a second stator, means are provided which allow coupling of the turbine wheel and the first stator with the mechanical transmission part in the form of the gearbox. In detail, the total transmission input shaft is coupled either via the hydrodynamic speed / torque converter and thereby via the turbine wheel with the sun gear of the one planetary gear set of the mechanical transmission part or directly via a so-called lockup clutch with this. The first stator is connected via a freewheel with the sun gear of the other second planetary gear set of the mechanical transmission part. The characteristic properties of the speed / torque converter in each range of the transmission ratio and the transmission ratio of the mechanical transmission part are changed by switching the transmission path of the outgoing from the first stator shaft torque, by the selective actuation of clutch and / or braking devices, either a Setting the first Leitradwelle or allow a coupling of the first Leitradwelle with the turbine shaft and thus the first sun gear of the first planetary gear set. With this design, a wear-free starting process is possible. For the auxiliary drives, that is, drives the ancillary units, however, either corresponding couplings to the transmission or separate drives in the form of electric motors are required. The connection to the transmission path is usually in the field of mechanical transmission part and is to be considered in the design and dimensioning of this.

Die Anfahreinheit eines derartigen Getriebes, umfassend den hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentwandler, kann zwar die an sie gestellten Anforderungen erfüllen, soll die Getriebebaueinheit auch für Hybridantriebe geeignet sein, ist eine entsprechende Kopplungsmöglichkeit vorzusehen. Hybridantriebe wiederum sind ebenfalls aus einer Vielzahl von Ausführungen aus dem Stand der Technik vorbekannt, beispielsweise wird auf "Press Information 1997" von Toyota ist ein Hybridsystem verwiesen, bei welchem nach dem Leistungsverzweigungsprinzip die Verbrennungskraftmaschine über einen Planetenträger eines Planetengetriebes sowohl einen Generator als auch über das Hohlrad den Abtriebsstrang treibt. Die Leistung wird somit in einem mechanischen Strang und einen elektrischen Strang verzweigt, wobei im elektrischen Strang ähnlich einem hydrodynamischen Drehzahl-/Drehmomentenwandler das Drehmoment variiert werden kann. Am Ausgang ist die Summe der Drehmomente des mechanischen Teilstranges sowie des elektrischen Teilstranges abnehmbar. Des weiteren erlaubt diese Anordnung z. B. auch einen rein elektrischen Betrieb, in dem nur der Elektromotor gespeist wird, die Verbrennungskraftmaschine jedoch stillsteht. Das Hybridsystem umfasst zu diesem Zweck eine Leistungsaufteilungseinrichtung, einen Generator, einen Elektromotor und ein Reduziergetriebe. Die Leistungsaufteilungseinrichtung ist in Form eines Planetenradsatzes ausgeführt, wobei der Planetenradträger, d. h. der Steg, mit der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine in Triebverbindung steht. Über den Planetenträger bzw. die mit diesem gekoppelten Planetenräder wird die Leistung zum Sonnenrad und zum Hohlrad des Planetenradgetriebes übertragen. Die Hohlradwelle ist dabei direkt mit dem elektrischen Antriebsmotor und mit der Abtriebswelle über ein Reduziergetriebe gekoppelt. Die Sonnenradwelle ist mit dem Generator gekoppelt. Mit einer derartigen Einrichtung sind eine Vielzahl von verschiedenen Betriebsweisen realisierbar. So wird der Anlassvorgang der Verbrennungskraftmaschine über den Generator realisiert. Dieser fungiert als Anlasser und wird in diesem Fall aus der Energiespeichereinrichtung gespeist. Nachdem die Verbrennungskraftmaschine angelassen ist, wird der Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt und treibt den Elektromotor an, welcher wiederum Leistung an die Abtriebswelle bzw. an die anzutreibenden Räder abgibt. Im normalen Traktionsbetrieb des Fahrzeuges, d. h. dem Fahrbetrieb, liefert die Verbrennungskraftmaschine die gesamte Leistung, und es wird keine zusätzliche elektrische Energie erzeugt. Bei einer gewünschten Beschleunigung wird die von der Verbrennungskraftmaschine abgegebene Leistung auf die zwei Getriebezweige aufgesplittet und entsprechend des gewünschten Ergebnisses in den einzelnen Leistungszweigen hinsichtlich der Drehzahl und des Drehmomentes gewandelt. Der Nachteil eines derartigen Systems besteht im wesentlichen darin, dass in jedem Fall eine entsprechende Ansteuerung der Leistungsstellglieder des Generators und/oder des Elektromotors erfolgen muss, um die Leistungsaufteilung in entsprechender Weise vornehmen zu können und dass des weiteren die gesamte Antriebseinrichtung sehr viel Platz und Bauraum benötigt.Although the starting unit of such a transmission, comprising the hydrodynamic speed / torque converter, can meet the requirements placed on it, should the transmission unit also be suitable for hybrid drives, a corresponding coupling possibility is to be provided. Hybrid drives in turn are also known from a variety of designs from the prior art, for example, is referred to "Press Information 1997" by Toyota is a hybrid system in which the power-split principle, the internal combustion engine via a planetary carrier of a planetary gear both a generator and on the Ring gear drives the drive train. The power is thus branched in a mechanical strand and an electrical strand, wherein the torque can be varied in the electrical train similar to a hydrodynamic speed / torque converter. At the output, the sum of the torques of the mechanical sub-string and the electrical sub-string is removable. Furthermore, this arrangement allows z. B. also a purely electrical operation in which only the electric motor is powered, the internal combustion engine, however, stands still. The hybrid system for this purpose comprises a power split device, a generator, an electric motor and a reduction gear. The power split device is designed in the form of a planetary gear set, wherein the planet carrier, ie the web, is in drive connection with the output shaft of the internal combustion engine. The power is transmitted to the sun gear and the ring gear of the planetary gear via the planet carrier or coupled with this planet gears. The ring gear is coupled directly to the electric drive motor and the output shaft via a reduction gear. The sun gear is coupled to the generator. With such a device a variety of different modes of operation can be realized. Thus, the starting process of the internal combustion engine is realized via the generator. This acts as a starter and is fed in this case from the energy storage device. After the internal combustion engine is started, the generator is used to generate electrical energy and drives the electric motor, which in turn emits power to the output shaft or to the wheels to be driven. In the normal traction mode of the vehicle, ie the driving operation, the internal combustion engine supplies the entire power, and it is generated no additional electrical energy. At a desired acceleration that of the Burn Power output engine split on the two transmission branches and converted according to the desired result in the individual power branches in terms of speed and torque. The disadvantage of such a system consists essentially in the fact that in each case a corresponding control of the power actuators of the generator and / or the electric motor must be made in order to make the power distribution in a corresponding manner and that further the entire drive means a lot of space and space needed.

Zur Lösung dieser Problematik schlägt DE 201 17 410 eine elektromechanische Getriebebaueinheit vor, umfassend wenigstens einen mechanischen und einen elektrischen Getriebezweig. Der elektrische Getriebezweig umfasst eine elektrische Getriebebaueinheit mit wenigstens einer ersten, als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und einer zweiten, wenigstens als Elektromotor betreibbaren elektrischen Maschine. Es sind ferner Mittel vorgesehen, mit welchen die an der Getriebeeingangswelle einleitbare Leistung auf die Getriebezweige aufteilbar ist und an der Getriebeausgangswelle wieder zusammengeführt wird. Die Getriebeeingangswelle, Getriebeausgangswelle und die als Generator betreibbare elektrische Maschine sowie die als Motor betreibbare elektrische Maschine und die Mittel sind hinsichtlich ihrer An- und Abtriebselemente koaxial zueinander angeordnet. Bei dieser Ausführung erfolgt die Leistungsübertragung hauptsächlich in Leistungsverzweigung in allen Betriebszuständen. Dies bedeutet, dass immer ein Leistungsanteil elektrisch übertragen werden muss, während der andere mechanisch übertragen wird. Eine separate Übertragung über nur einen der Leistungszweige ist nur unter Hinzunahme weiterer Hilfsmittel zur Abstützung der einzelnen Komponenten möglich.To solve this problem proposes DE 201 17 410 an electromechanical transmission assembly comprising at least one mechanical and one electrical transmission branch. The electrical transmission branch comprises an electrical transmission unit having at least one first electric machine which can be operated as a generator and a second electric machine which can be operated at least as an electric motor. In addition, means are provided with which the power input to the transmission input shaft can be distributed to the transmission branches and is brought together again at the transmission output shaft. The transmission input shaft, transmission output shaft and the electric machine that can be operated as a generator as well as the electric machine that can be operated as a motor and the means are arranged coaxially with respect to their input and output elements. In this embodiment, the power transmission is mainly in power split in all operating conditions. This means that always one power component must be transmitted electrically, while the other is transmitted mechanically. A separate transmission over only one of the power branches is possible only with the addition of further aids for supporting the individual components.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebebaueinheit für einen Hybridantrieb auf einfache Art und Weise mit aus dem Stand der Technik bekannten Baugruppen zu schaffen. Dabei soll ein hoher Grad an Standardisierung und die Nutzung eines Grundgetriebes für einen Hybridantrieb aus einem konventionellen Automatgetriebe gegeben sein. Die Vorteile der elektrischen Leistungsübertragung sollen dabei vor allem für den Anfahrbereich genutzt werden können, wobei die Möglichkeit einer selbsttätigen Reduzierung des elektrischen Leistungsanteiles ebenfalls gegeben sein soll.Of the Invention is therefore based on the object, a gear unit for one Hybrid drive in a simple manner with from the prior art to create known assemblies. This is intended to a high degree of standardization and the use of a basic transmission for a hybrid drive from a be given conventional automatic transmission. The advantages of the electric power transmission especially for the starting area can be used, with the possibility of a automatic Reduction of the electrical power also given should be.

Es ist ein Betrieb der Getriebebaueinheit als Automatgetriebe sicherzustellen, so dass auch eine rein mechanische Leistungsübertragung ohne Probleme möglich ist, wobei eine Umschaltung zwischen einer kombinierten mechanisch elektrischen Antrieb und dem rein elektrischen oder dem rein mechanischen Fahrbetrieb ohne Zugkraftunterbrechung erfolgen soll.It is to ensure operation of the transmission assembly as an automatic transmission so that a purely mechanical power transmission without problems is possible, wherein a switching between a combined mechanical electrical Drive and purely electrical or purely mechanical driving should be done without interruption of traction.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The inventive solution characterized by the features of claim 1. advantageous Embodiments are described in the subclaims.

Erfindungsgemäß umfasst die Getriebebaueinheit dazu eine Anfahreinheit und einen mechanischen Getriebeteil, der dem eigentlichen Gangschaltgetriebeentspricht. Als Anfahreinheit findet jedoch kein hydrodynamischer Drehzahl/Drehmomentwandler und eine entsprechend dazu erforderliche Überbrückungskupplung zur Umgehung dessen Verwendung, sondern eine Hybrideinheit als Bau- und Funktionseinheit aus einer elektrischen Maschine, welche sowohl als Generator als auch als Elektromotor betreibbar ist und einer Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung, vorzugsweise in Form eines Planetenradsatzes. Dadurch wird gewährleistet, dass das ohnehin mögliche nutzbare Mehrganggetriebe als Basisgetriebe mit einem Antriebsmodul in Form einer Hybridmoduls, welcher als Einheit ausgeführt ist, auf einfache Art und Weise zu einer Getriebebaueinheit zusammenfassbar ist. Dadurch kann ein seriell als auch parallel nutzbarer Hybridantrieb bereitgestellt werden. Dieser Hybridmodul ersetzt das konventionelle, hydrodynamische Anfahrelement. Dieser fungiert dabei sowohl als Antriebs- als auch als Bremsmodul. Erfindungsgemäß ist die elektrische Maschine als Hohlwellenmaschine ausgeführt, d. h. der Rotor ist als Hohlwelle ausgeführt und bildet einen Hohlraum, in welchem das Planetendifferenzial des Hybridmoduls angeordnet ist. D. h. die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung des Hybridmoduls ist koaxial zur Rotationsachse des Rotors der elektrischen Maschine und damit zur elektrischen Maschine angeordnet und vorzugsweise im Bereich der axialen Erstreckung der elektrischen Maschine. Ferner kann je nach Ausführung der elektrischen Maschine diese auch einen Innenstator aufweisen, der dann ebenfalls an einen hohlzylindrischen Trägerelement angeordnet ist. Durch diese Bauweise wird eine besonders platzsparende Bauweise möglich, wobei das Hybridmodul in den für hydrodynamische Anfahreinheiten vorgesehenen Bauraum integrierbar ist. Der Antriebs- und Bremsmodul ist auf einem Planetenradsatz und einer elektrischen Maschine aufgebaut, die als Elektromotor und als elektrischer Generator nutzbar ist. Dadurch wird es möglich, verschiedene Anfahr- und Fahrbetriebe zu realisieren. Diesbezüglich können unterschieden werden:

  • a) Anfahren und Fahren bis beispielsweise 50 km/h rein elektrisch
  • b) Anfahren und Fahren sowohl mit einer konventionellen Antriebsmaschine, d. h. einem Dieselmotor und einem Elektromotor in Leistungssummierung bei variablen Eingangsdrehzahlen und konstanten Drehmomentverhältnissen beider Antriebe (Koppelung nach Willies-Gleichung verstanden)
  • c) Anfahren und Fahren mit Diesel- und E-Motor in reiner Leistungssummierung bei gleichen Eingangsdrehzahlen beider Antriebe aber unterschiedlichen Drehmomenten
  • d) Anfahren und Fahren nur mit Dieselmotor
  • e) Rückwärtsfahren
According to the invention, the gear unit comprises a starting unit and a mechanical gear part, which corresponds to the actual gearshift transmission. However, as a starting unit there is no hydrodynamic speed / torque converter and a bridging clutch required for bypassing its use, but a hybrid unit as a building and functional unit of an electrical machine, which can be operated both as a generator and as an electric motor, and a speed / torque converter, preferably in the form of a planetary gear set. This ensures that the usable multi-speed transmission, which is possible anyway, as a basic transmission with a drive module in the form of a hybrid module, which is designed as a unit, can be combined in a simple manner into a transmission unit. As a result, a hybrid drive which can be used in series as well as in parallel can be provided. This hybrid module replaces the conventional hydrodynamic starting element. This acts both as a drive and as a brake module. According to the invention, the electric machine is designed as a hollow shaft machine, ie the rotor is designed as a hollow shaft and forms a cavity in which the planetary differential of the hybrid module is arranged. Ie. the speed / torque conversion device of the hybrid module is arranged coaxially to the axis of rotation of the rotor of the electric machine and thus to the electric machine and preferably in the region of the axial extent of the electric machine. Furthermore, depending on the design of the electric machine, these can also have an inner stator, which is then likewise arranged on a hollow-cylindrical carrier element. By this construction, a particularly space-saving design is possible, wherein the hybrid module can be integrated in the space provided for hydrodynamic Anfahreinheiten space. The drive and brake module is constructed on a planetary gear set and an electric machine that can be used as an electric motor and as an electric generator. This makes it possible to realize different starting and driving operations. In this regard, a distinction can be made:
  • a) starting and driving to, for example, 50 km / h purely electric
  • b) starting and driving both with a conventional drive machine, ie a diesel engine and an electric motor in power summation at variable input speeds and constant torque ratios of both drives (coupling according to Willies equation understood)
  • c) Starting and driving with diesel and electric motor in pure power summation at the same input speeds of both drives but different torques
  • d) starting and driving only with diesel engine
  • e) reversing

Der Hybridantrieb ermöglicht ferner einen Langzeitladebetrieb, d. h. Dauerrekuperationsbetrieb, wobei unter Rekuperation die Möglichkeit des Aufladens einer elektrischen Speichereinheit verstanden wird. Auch ist ein Kurzzeitladebetrieb, d. h. Kurzrekuperationsbetrieb bei Bremsvorgängen in den elektrischen Speicher möglich.

  • a) Bremsen und Rekuperieren bis 50 km/h rein generatorisch
  • b) Bremsen und Rekuperieren mit Motorbremse und der elektrischen Maschine, welche als Generator betrieben wird, in Bremsleistungsverteilung bei variablen Drehzahlen von Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Maschine, jedoch konstanter Drehmomentverhältnissen
  • c) Bremsen und Rekuperieren mit Motorbremse und Generator in Bremsleistungsverteilung bei gleichen Eingangsdrehzahlen beider Antriebe und variablen Drehmomenten
  • d) Bremsen mit Motorbremse ohne Rekuperation
  • e) Bremsen mit hydrodynamischem Retarder
The hybrid drive also allows a long-term charging operation, ie Dauerrekuperationsbetrieb, wherein recuperation is understood as the possibility of charging an electrical storage unit. Also, a short-time charging operation, ie Kurzrekuperationsbetrieb during braking operations in the electrical storage is possible.
  • a) Braking and recuperation up to 50 km / h purely as a generator
  • b) Braking and recuperation with engine brake and the electric machine, which is operated as a generator, in braking power distribution at variable speeds of internal combustion engine and electric machine, but constant torque ratios
  • c) Braking and recuperation with engine brake and generator in braking power distribution at the same input speeds of both drives and variable torques
  • d) Braking with engine brake without recuperation
  • e) Braking with hydrodynamic retarder

Dieses Hybridmodul fungiert als Modul zum Umschalten in die genannten Betriebszuständen.This Hybrid module acts as a module for switching to the above operating states.

Gemäß einer Weiterentwicklung umfasst die Getriebebaueinheit zusätzlich auch einen hydrodynamischen Retarder. Dieser kann bei jedem Bremsbetrieb sinnvoll mitgenutzt werden. Dabei kann fehlende Bremsleistung, insbesondere bei Umschaltvorgängen oder Notbetriebsbremsungen und/oder bei mangelnder Deckung der Bremsleistung in den einzelnen Bremssituationen von Generator und Motorbremse kompensiert werden.According to one Further development includes the gear unit additionally a hydrodynamic retarder. This can with every braking operation be meaningfully shared. This may be missing braking power, in particular during switching operations or emergency service braking and / or lack of coverage of the braking power in the individual braking situations of generator and engine brake be compensated.

Erfindungsgemäß setzt sich der Hybridmodul aus einem schaltbaren Differenzialgetriebe mit einer elektrischen Maschine als elektrisches Anfahrelement zusammen. Dabei weist das Differenzialgetriebe eine Standgetriebeübersetzung mit der auch eine feste Betriebsübersetzung einstellbar ist, auf. Das Differenzialgetriebe hat dabei verschiedene Aufgaben, insbesondere fungiert dies als Summiergetriebe bei parallelem Antrieb über die Verbrennungskraftmaschine und die elektrische Maschine oder als Verteilgetriebe bei Antrieb über die Antriebsmaschine und Umwandlung eines Teils der mechanisch in das Getriebe eingebrachten Leistung in elektrische Energie bei gleichzeitigem generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine. Ferner ist eine Kupplungseinrichtung vorgesehen, welche einen rein verbrennungsmotorischen Betrieb ermöglicht, das heißt eine Umgehung der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine wirkt als verschleißfreie Bremse im Rekuperationsbetrieb. Ein Schleppen der elektrischen Maschine tritt nicht ein, da das Hohlrad frei drehbar in diesem Zustand bleibt. Die Planeten gleichen langsame Mitlaufbewegungen von Hohlrad und Sonnenrad aus.According to the invention sets the hybrid module consists of a switchable differential gear with an electric machine as electrical starting element together. In this case, the differential gear has a stationary gear ratio with also a fixed business translation is adjustable, up. The differential gear has different Tasks, in particular, this acts as summing in parallel Drive over the internal combustion engine and the electric machine or as distribution gearbox with drive over the prime mover and conversion of a part of the mechanical in the transmission introduced power into electrical energy at the same time regenerative operation of the electric machine. Furthermore, a Coupling device provided which a purely internal combustion engine Operation allows this means a bypass of the electric machine. The electric machine acts as a wear-free Brake in recuperation mode. A towing the electric machine does not occur because the ring gear remains freely rotatable in this state. The planets resemble slow trailing motions of ring gear and sun gear out.

Die Koppelstruktur ist dabei durch folgende Merkmale charakterisiert:
Die Getriebebaueinheit umfasst mindestens einen Getriebeeingang und einen Getriebeausgang sowie einen Hybridmodul, welcher einem mechanischen Getriebeteil vorgeschaltet ist. Die mechanische Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung ist dabei mit dem Ausgang der Getriebebaueinheit drehfest verbunden. Der Hybridmodul ist mit dem Getriebeeingang drehfest verbunden, wobei dieser mit einer Antriebsmaschine, vorzugsweise in Form einer Verbrennungskraftmaschine, drehfest koppelbar ist. Der Hybridmodul umfasst mindestens eine als Generator und als Elektromotor betreibbare elektrische Maschine und eine mechanische Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung in Form eines Differenzialgetriebes, vorzugsweise in Form eines Dreiwellengetriebes. Dieses umfasst eine erste Welle, die mit dem Getriebeeingang wenigstens mittelbar drehfest verbindbar ist, eine zweite Welle, welche wenigstens mittelbar mit dem Ausgang der Getriebebaueinheit, insbesondere dem Eingang der mechanischen Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung gekoppelt ist und zusätzlich wahlweise mit dem Eingang der Getriebebaueinheit sowie eine dritte Welle, die mit der Antriebswelle der elektrischen Maschine drehfest verbunden ist. Die erste Welle wird vom Hohlrad gebildet, die zweite Welle vom Steg und die dritte Welle vom Sonnenrad. Erfindungsgemäß ist die elektrische Maschine als Hohlwellenmotor ausgeführt und koaxial zum Planetendifferenzial des Hybridmoduls angeordnet. Der Hohlwellenmotor ist durch eine als Hohlwelle ausgeführte Rotorwelle charakterisiert, die in Umfangsrichtung einen Hohlraum beschreibt, der in platzsparender Weise zur Anordnung des Planetendifferenzialgetriebes genutzt wird. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung sind die elektrische Maschine und das Planetendifferenzial in einer axialen Ebene angeordnet, so dass hier eine besonders platzsparende Bauweise gewährleistet werden kann. Zwischen der ersten Welle und dem Eingang der Getriebebaueinheit ist dabei eine erste Kupplungseinrichtung vorgesehen und zwischen der zweiten Welle und dem Eingang der Getriebebaueinheit eine zweite Kupplungseinrichtung. Die Kupplungseinrichtungen können dabei als kraftschlüssige und/oder formschlüssige Kupplungseinrichtungen ausgeführt werden. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es aufgrund der Anordnung der einzelnen Elemente und deren Kopplung, ein elektromechanisches Getriebe zu schaffen, mit dem zum einen eine Leistungsübertragung über zwei Leistungszweige von zwei Antriebsmaschinen möglich ist, jedoch auch eine rein mechanische Leistungsübertragung sowie eine rein elektrische Leistungsübertragung ohne erhebliche Modifikationen, wobei die Umschaltung zwischen den einzelnen Betriebsbereichen frei von Zugkraftunterbrechung erfolgen kann.
The coupling structure is characterized by the following features:
The transmission assembly comprises at least one transmission input and a transmission output and a hybrid module, which is connected upstream of a mechanical transmission part. The mechanical speed / torque converter is rotatably connected to the output of the gear unit. The hybrid module is rotatably connected to the transmission input, which can be rotatably coupled to a prime mover, preferably in the form of an internal combustion engine. The hybrid module comprises at least one electric machine which can be operated as a generator and as an electric motor and a mechanical speed / torque converter in the form of a differential gear, preferably in the form of a three-shaft transmission. This comprises a first shaft which is at least indirectly rotatably connected to the transmission input, a second shaft which is at least indirectly coupled to the output of the transmission unit, in particular the input of the mechanical speed / torque converter and additionally optionally with the input of the transmission unit and a third Shaft which is rotatably connected to the drive shaft of the electric machine. The first shaft is formed by the ring gear, the second shaft by the bridge and the third shaft by the sun gear. According to the invention, the electric machine is designed as a hollow shaft motor and arranged coaxially with the planetary differential of the hybrid module. The hollow shaft motor is characterized by a designed as a hollow shaft rotor shaft, which describes a cavity in the circumferential direction, which is used in a space-saving manner for the arrangement of the planetary differential gear. According to a particularly advantageous embodiment, the electric machine and the planetary differential are arranged in an axial plane, so that a particularly space-saving design can be ensured here. In this case, a first coupling device is provided between the first shaft and the input of the gear unit and a second coupling device between the second shaft and the input of the gear unit. The coupling devices can be designed as non-positive and / or positive coupling devices. The solution according to the invention makes it possible, due to the arrangement of the individual elements and their coupling, an electromechanical transmission to provide, on the one hand a power transmission over two power branches of two prime movers is possible, but also a purely mechanical power transmission and a purely electrical power transmission without significant modifications, the switching between the individual operating areas can be done free of interruption of traction.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung kann ein Anfahren mit Verbrennungsmotor (erste Welle) und der elektrischen Maschine im Generatorbetrieb (Welle 3) ermöglicht werden. Ein Anfahren mit leeren Batterien kann ermöglicht werden.According to one Particularly advantageous further development can start with Internal combustion engine (first shaft) and the electric machine in generator mode (Wave 3) allows become. A start with empty batteries can be made possible.

Bezüglich der Betätigung der einzelnen Kupplungseinrichtungen und der Bremseinrichtung bestehen für die einzelnen Betriebszustände eine Vielzahl von Möglichkeiten. Dabei ist auch denkbar, bei rein mechanischen Fahrbetrieb (Kupplung C2 geschlossen) oder im Stillstand mechanische Leistung über die als Generator betriebene elektrische Maschine in den Energiespeicher als elektrische Energie zu speichern. Die erfindungsgemäße Lösung bietet ferner den Vorteil, dass aufgrund der Verwendung einer elektrischen Maschine und des Planetendifferenzials die die übertragbare Leistung charakterisierenden Größen frei, das heißt stufenlos gesteuert werden können. Dies betrifft im einzelnen die Steuerung von Drehzahl und/oder Drehmoment.Regarding the activity consist of individual coupling devices and the braking device for the individual operating states a variety of ways. It is also conceivable in purely mechanical driving (clutch C2 closed) or at standstill mechanical power over the operated as a generator electric machine in the energy storage as electrical energy store. The solution according to the invention offers Furthermore, the advantage that due to the use of an electrical Machine and the planetary differential which characterizes the transmittable power Sizes free, this means can be steplessly controlled. This concerns in detail the control of speed and / or torque.

Bei Integration der erfindungsgemäß gestalteten Getriebebaueinheit und der Kopplung der elektrischen Maschine mit einer Energieversorgungseinrichtung, vorzugsweise auch Energiespeichereinrichtung, beispielsweise in einem Fahrzeug, ergeben sich im einzelnen zusätzlich die folgenden möglichen Betriebsweisen, wobei hier zwischen Traktionsbetrieb und Schleppbetrieb bzw. Bremsbetrieb unterschieden wird:

  • 1. Im Traktionsbetrieb, d. h. Leistungsübertragung von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle: a) Leistungsübertragung von der Energiespeichereinrichtung über den Elektromotor zu einer mit dem Getriebeeingang gekoppelten Antriebsmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine zur Realisierung des Anlassvorganges b) Leistungsübertragung von der Verbrennungskraftmaschine und vom Elektromotor auf den mechanischen Getriebeteil zur Abtriebswelle (Drehmomentverhältnisse konstant) unter Ausnutzung der Standübersetzung des Planetendifferenzials des Hybridmoduls c) Leistungsübertragung von der Verbrennungskraftmaschine und damit Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle und Elektromotor bei einem überbrückten Verteilergetriebe (Drehzahlverhältnisse konstant) d) Mechanische Leistungsübertragung vom Verbrennungsmotor in die Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle bei überbrücktem Verteilergetriebe, d. h. Planetendifferenzials des Hybridmoduls e) rein elektrische Leistungsübertragung von der Energiespeichereinrichtung über den Elektromotor und das Planetendifferenzialgetriebe zur Getriebeausgangswelle
  • 2. Im Schleppbetrieb und Bremsbetrieb: a) Leistungsübertragung von den Antriebsrädern zur Verbrennungskraftmaschine über den mechanischen Getriebezweig zum Schleppen der Verbrennungskraftmaschine und Abzweigung eines Leistungsanteiles zur Aufladung der Energiespeichereinrichtung bei generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine b) Leistungsübertragung von den Antriebsrädern zur Energiespeichereinrichtung über den elektrischen Getriebezweig zur Aufladung der Energiespeichereinrichtung bei abgekoppelter Verbrennungskraftmaschine und feststehendem Hohlrad des Planetendifferenzials c) Leistungsübertragung von der Getriebeausgangswelle zur Verbrennungskraftmaschine bei überbrücktem Planetendifferenzialgetriebe
Upon integration of the inventively designed gear unit and the coupling of the electric machine with a power supply device, preferably also energy storage device, for example in a vehicle, resulting in detail in addition the following possible modes of operation, being distinguished here between traction and towing or braking operation:
  • 1. In traction mode, ie power transmission from the transmission input shaft to the transmission output shaft: a) power transmission from the energy storage device via the electric motor to a coupled to the transmission input prime mover, in particular internal combustion engine to realize the starting process b) power transmission from the internal combustion engine and the electric motor to the mechanical transmission part Output shaft (torque ratios constant) taking advantage of the state ratio of the planetary differential of the hybrid module c) power transmission from the internal combustion engine and thus transmission input shaft to transmission output shaft and electric motor in a bridged transfer case (speed ratios constant) d) Mechanical power transmission from the engine to the transmission input shaft to the transmission output shaft bridged transfer case, ie Planetendifferenzials the hybrid module e) purely electrical Power transmission from the energy storage device via the electric motor and the planetary differential gear to the transmission output shaft
  • 2. In towing and braking operation: a) power transmission from the drive wheels to the internal combustion engine via the mechanical transmission branch for towing the internal combustion engine and diversion of a power component for charging the energy storage device during generator operation of the electric machine b) power transmission from the drive wheels to the energy storage device via the electrical transmission branch Charging the energy storage device at uncoupled internal combustion engine and stationary ring gear of the planetary differential c) power transmission from the transmission output shaft to the internal combustion engine with bridged planetary differential

Die Realisierung der einzelnen Betriebsweisen erfolgt durch entsprechende Feststellung einzelner Getriebeelemente und/oder Ansteuerung der Stellglieder der Getriebeelemente und/oder der Ansteuerung der elektrischen Maschine und/oder Kopplung zwischen Energiespeichereinrichtung und der elektrischen Kopplung sowie den in der elektrischen Kopplung angeordneten Stellgliedern. Die Ansteuerfunktionen werden dabei vorzugsweise mittels einer Steuer- bzw. Regelvorrichtung ausgeführt, welche beim Einsatz in einem Fahrzeug vorzugsweise in einer zentralen Fahrsteuerung integriert bzw. von dieser gebildet wird oder mit dieser koppelbar ist. Als Eingangsgrößen wird dabei vorzugsweise wenigstens ein Signal, beispielsweise ein Signal für einen Fahrerwunsch nach einer Beschleunigung und/oder Verzögerung bzw. einer Inbetriebnahme des Fahrzeuges, ein Signal für wenigstens eine, den aktuellen Fahrzustand wenigstens mittelbar charakterisierende Größe und/oder eine, den Ist-Ladezustand der Energiespeichereinrichtung wenigstens mittelbar charakterisierende Größe verwendet. Je nach gewünschter Betriebsweise genügt ein entsprechendes Signal. Vorzugsweise werden jedoch alle überwacht. Die Steuer- bzw. Regelvorrichtung weist dazu eine Vielzahl von Ausgängen auf. Diese sind mit den entsprechenden Schalteinrichtungen in der Getriebebaueinheit koppelbar sowie den Stellgliedern, insbesondere den Wechselrichtereinheiten von der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und mit der Kopplung zwischen der Energiespeichereinrichtung und der elektrischen Kopplung zwischen Generator und Elektromotor verbunden. Entsprechend des Fahrerwunsches bzw. der gewünschten Betriebsweise werden durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen genannten Elemente die genannten Funktionen realisiert.The implementation of the individual modes of operation is carried out by appropriate determination of individual transmission elements and / or control of the actuators of the transmission elements and / or the control of the electrical machine and / or coupling between the energy storage device and the electrical coupling and arranged in the electrical coupling actuators. The control functions are preferably carried out by means of a control or regulating device, which is integrated in a vehicle preferably in a central driving control or formed by this or can be coupled with this. In this case, preferably at least one signal, for example a signal for a driver request for an acceleration and / or deceleration or commissioning of the vehicle, a signal for at least one variable characterizing the current driving state at least indirectly and / or one which Charging state of the energy storage device used at least indirectly characterizing size. Depending on the desired operation, a corresponding signal is sufficient. Preferably, however, all are monitored. The control device has a plurality of outputs for this purpose. These are coupled to the corresponding switching devices in the gear unit and the actuators, in particular the inverter units of the electric machine operated as a generator and connected to the coupling between the energy storage device and the electrical coupling between the generator and the electric motor. According to the Fah rerwunsches or the desired mode of operation are realized by appropriate control of each element mentioned said functions.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist der Hybridmodul als vorgefertigte Baueinheit konzipiert und kann in dieser Form an jedes beliebige mechanische Getriebe gekoppelt werden. Bezüglich der Ausführung des mechanischen Getriebes bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der mechanische Drehzahl/Drehmomentwandler vorzugsweise mindestens als Dreiganggetriebe konzipiert, wobei die einzelnen Gangstufen über ein vierwelliges Planetengetriebe realisiert werden. Das vierwellige Planetengetriebe ist dabei in Form eines Ravignaux-Satzes aufgebaut, d. h. wird aus zwei miteinander drehfest verbundenen Planetenradstufen gebildet. Die Planetenradsätze sind dabei derart aufgebaut und ausgelegt, dass jeweils ein Element des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Planetenradsatzes wenigstens mittelbar mit der Getriebeeingangswelle oder dem Hybridmodul koppelbar sind und jeweils ein weiteres zweites Element des ersten Planetenradsatzes mit einem weiteren zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist und diese Kopplung den Ausgang des mechanischen Getriebeteils bildet, welcher wenigstens mittelbar mit dem Abtrieb des Getriebes verbunden ist. Vorzugsweise wird die Kopplung der beiden Planetenradsätze – erster Planetenradsatz und zweiter Planetenradsatz – hinsichtlich eines ihrer Getriebeelemente derart realisiert, dass Getriebeelemente des gleichen Typs miteinander gekoppelt werden. Dabei wird das Getriebeelement des ersten Planetenradsatzes, welches mit einem Getriebeelement des zweiten Planetenradsatzes drehfest verbunden ist, vorzugsweise jeweils vom Planetenträger des dazugehörenden Planetenradsatzes gebildet. Die beiden Sonnenräder der einzelnen Planetenradsätze des ersten Planetenradsatzes und des zweiten Planetenradsatzes bilden die Eingänge des mechanischen Getriebeteils. Der Ausgang des mechanischen Getriebeteils kann entweder direkt mit dem Abtrieb des Getriebes oder einer weiteren mechanischen Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung in Form einer mechanischen Nachschaltstufe, welche wiederum mit dem Abtrieb bzw. der Getriebeausgangswelle verbunden ist, gekoppelt sein.According to one Particularly advantageous embodiment of the hybrid module is as a prefabricated Unit designed and can in this form to any coupled mechanical transmission. Regarding the execution of the mechanical transmission exist a variety of ways. According to one particularly advantageous embodiment Preferably, the mechanical speed / torque converter is at least designed as a three-speed gearbox, with the individual gear stages on a four-shaft planetary gear can be realized. The four-wave Planetary gear is constructed in the form of a Ravignaux set, d. H. is made of two rotatably connected planetary gear stages educated. The planetary gear sets are constructed and designed so that in each case one element at least the first planetary gear set and the second planetary gear set indirectly coupled to the transmission input shaft or the hybrid module are and in each case a further second element of the first planetary gear set with a further second element of the second planetary gear set rotatably connected and this coupling is the output of the mechanical Gear part forms, which at least indirectly with the output the transmission is connected. Preferably, the coupling of the two planetary gear sets - first Planetary gear set and second planetary gear set - in terms of one of their Gear elements realized such that transmission elements of the same Type are coupled together. In this case, the transmission element of the first planetary gear set, which with a transmission element the second planetary gear set is rotatably connected, preferably each from the planet carrier of the associated Planet wheel set formed. The two sun gears of the individual planetary gear sets of the first Planetenradsatzes and the second planetary gear set form the inputs of mechanical transmission part. The output of the mechanical transmission part can either directly with the output of the transmission or another mechanical speed / torque converter in the form of a mechanical secondary stage, which in turn with the output or the transmission output shaft is connected to be coupled.

Zur Realisierung der einzelnen Gangstufen sind Schalteinrichtungen in Form von Brems- und/oder Kupplungseinrichtungen vorgesehen, wobei diese vorzugsweise in Lamellenbauart ausgeführt werden. Die einzelnen Schalteinrichtungen sind entsprechend dem gewünschten Gang und der dabei erhältlichen Übersetzung zu betätigen. Dazu ist vorzugsweise wenigstens eine Getriebesteuerung vorgesehen. Eine erste Bremseinrichtung dient dabei der Feststellung eines ersten Getriebeelementes des ersten Planetengetriebes des mechanischen Getriebeteils, während eine zweite Bremseinrichtung der Feststellung des Hohlrades des ersten Planetenradsatzes und eine dritte Bremseinrichtung der Feststellung des Hohlrades des zweiten Planetenradsatzes des mechanischen Drehzahl/Drehmomentwandlers dient.to Realization of the individual gear stages are switching devices in Form of brake and / or clutch devices provided, wherein these are preferably carried out in lamella type. The individual switching devices are according to the desired Gang and the available translation to press. For this purpose, at least one transmission control is preferably provided. A first braking device serves to detect a first Transmission element of the first planetary gear of the mechanical Transmission part, while a second braking device of the determination of the ring gear of the first planetary gear set and a third braking device of the determination the ring gear of the second planetary gear set of the mechanical speed / torque converter is used.

Durch die Integration der erfindungsgemäß gestalteten elektro-mechanischen Getriebebaueinheit in ein Fahrzeug besteht die Möglichkeit der Schaffung eines sehr kompakt gestalteten Hybridantriebes. Vorzugsweise kann die elektromechanische Getriebebaueinheit anstelle eines automatischen Getriebes in den Antriebsstrang integriert werden. Insbesondere besteht die Möglichkeit, dass der Steuerblock eines Mehrgangbetriebs identisch genutzt werden kann, um das Anfahrmodul zu steuern. So kann im Hybridmodul beispielsweise die frühere Lock-up-Kupplung des Wandlers eines hydrodynamischen Anfahrmoduls als eine der Kupplungen verwendet werden. Aufgrund der minimalen Baugröße, welche durch die koaxiale Anordnung der einzelnen leistungsübertragenden Elemente der einzelnen Getriebezweige bedingt ist, kann auf einfache Art und Weise ein herkömmliches Automatgetriebe gegen das erfindungsgemäß gestaltete elektromechanische Getriebe ausgetauscht werden. Das elektro-mechanische Getriebe bietet dabei den Vorteil, dass der Gesamtwirkungsgrad höher ist, da die Verlustleistungsanteile des Wandlers beim Anfahren unterboten werden. Bei Ladungsbetrieb kann das Drehmoment des Verbrennungsmotors so angehoben werden, dass er in einem besseren Wirkungsbereich betrieben werden kann. Zusätzlich kann auf eine klassische Anlassereinrichtung für die Verbrennungskraftmaschine verzichtet werden, was insbesondere bei häufigem Stop-and-Go-Verkehr von enormem Vorteil ist, da die herkömmlichen Anlassereinrichtungen im Dauernutzungsbetrieb nur eine sehr geringe Lebensdauer aufweisen.By the integration of the inventively designed electro-mechanical Transmission unit in a vehicle is the possibility of creating a very compact designed hybrid drive. Preferably, the electromechanical transmission unit integrated into the drive train instead of an automatic gearbox become. In particular, there is the possibility that the control block a multi-speed operation can be used identically to the start-up module to control. For example, in the hybrid module, the former lock-up coupling of the converter a hydrodynamic starting module used as one of the clutches become. Due to the minimal size, which is due to the coaxial Arrangement of the individual power-transmitting elements of the individual Transmission branches is conditional, can in a simple way conventional Automatic transmission against the inventively designed electromechanical transmission be replaced. The electro-mechanical transmission offers the advantage that the overall efficiency is higher, since the power dissipation shares be undercut the converter when starting. During charge operation the torque of the engine can be raised so that it can be operated in a better sphere of activity. additionally can dispense with a classic starter device for the internal combustion engine especially during frequent stop-and-go traffic is of enormous advantage, since the conventional starter devices have a very short life in continuous use operation.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführung ist ferner eine Ölförderpumpe, insbesondere Zahnradpumpe vorgesehen, welche über eine separate elektrische Maschine angetrieben wird, falls die Eingangsdrehzahl des mechanischen Getriebes zu klein wird. Eine Überholkopplung erlaubt den sequentiellen Betrieb dieser Pumpe, die das Druckniveau und die erforderlichen Öffnungen für die Schaltelemente und die Schmierung bereitstellt. Bei entsprechender PTO-Stirnradkettenausbildung könnten Lenkhilfepumpen und/oder Kompressoren (Klimaanlage) angetrieben werden.According to one particularly advantageous embodiment is also an oil pump, In particular, provided gear pump, which has a separate electrical Machine is driven, if the input speed of the mechanical Transmission is too small. An overtaking coupling allows the sequential operation of this pump, the pressure level and the required openings for the switching elements and provides the lubrication. With appropriate PTO Stirnradkettenausbildung could Lenkhilfepumpen and / or compressors (air conditioning) are driven.

Die Energieversorgungseinrichtung für die elektrische Maschine kann dabei auf unterschiedliche Art und Weise realisiert werden. Im einfachsten Fall wird eine beim Einsatz in Fahrzeugen integrierte Lösung gewählt, welche beispielsweise in Form einer Batterie oder einer Brennstoffzelle vorliegen kann. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen mit externer Energieversorgung, beispielsweise in Form eines Fahrdrahtes.The power supply device for the electric machine can be realized in different ways. In the simplest case, an integrated in the use in vehicles Solution chosen, which may be present for example in the form of a battery or a fuel cell. Conceivable, however, are versions with external power supply, for example in the form of a contact wire.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:The solution according to the invention explained below with reference to figures. This is in detail the following is shown:

1 verdeutlicht eine Ausführung einer erfindungsgemäß gestalteten Getriebebaueinheit in Form eines Dreiganggetriebes; 1 illustrates an embodiment of an inventively designed gear unit in the form of a three-speed transmission;

2 verdeutlicht anhand einer Tabelle die einzelnen theoretisch möglichen Schaltzustände. 2 illustrated by a table, the individual theoretically possible switching states.

Die 1 verdeutlicht in schematisiert vereinfachter Darstellung den Grundaufbau einer erfindungsgemäß gestalteten Getriebebaueinheit 1. Diese umfasst einen Eingang E, welcher mit einer Antriebsmaschine oder einer Antriebseinheit verbindbar ist und mindestens einen Ausgang A, der wenigstens mittelbar beim Einsatz in Fahrzeugen mit den anzutreibenden Rädern koppelbar ist. Die Getriebebaueinheit 1 umfasst einen mechanischen Getriebeteil 2, umfassend mechanische Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungen und eine Anfahreinheit 3 in Form eines Hybridmoduls 42, umfassend eine als Generator und als Motor betreibbare elektrische Maschine 4 sowie eine Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung 5. Die elektrische Maschine 4 ist über einen, hier nur schematisiert angedeuteten Spannungszwischenkreis 6 mit einer Energieversorgungseinrichtung 43 koppelbar. In diesem sind Mittel 7 zur Beeinflussung der von der elektrischen Maschine bereitstellbaren elektrischen Leistung oder aber aufnehmbaren mechanischen Leistung im Generatorbetrieb vorgesehen. Im einzelnen dienen diese Mittel 7 der Steuerung der die aufnehmbare oder abgebare Leistung der elektrischen Maschine 4 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen, wie Drehzahl und Drehmoment. Diese Mittel 7 sind im einfachsten Fall als Um- bzw. Wechselrichter ausgeführt.The 1 illustrates in a schematic simplified representation of the basic structure of an inventive design gear unit 1 , This comprises an input E, which is connectable to a drive machine or a drive unit and at least one output A, which is at least indirectly coupled when used in vehicles with the wheels to be driven. The transmission unit 1 includes a mechanical transmission part 2 comprising mechanical speed / torque converter means and a starter unit 3 in the form of a hybrid module 42 comprising an electric machine operable as a generator and as a motor 4 and a speed / torque converter 5 , The electric machine 4 is about a, here only schematically indicated voltage intermediate circuit 6 with a power supply device 43 coupled. In this are means 7 for influencing the electric power that can be provided by the electric machine or else that can be absorbed by mechanical power during generator operation. In detail, these funds are used 7 the control of the recordable or decoupled power of the electric machine 4 at least indirectly characterizing quantities, such as speed and torque. These funds 7 are executed in the simplest case as Um- or inverter.

Bezüglich der Ausgestaltung der Mittel 7 bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten. Das gilt auch für ihre Anordnung und Zuordnung zum Spannungszwischenkreis 6.Regarding the design of the funds 7 exist a variety of ways. This also applies to their arrangement and assignment to the voltage intermediate circuit 6 ,

Die Anfahreinheit 3 bzw. der Hybridmodul 42 wird dabei mit dem mechanischen Getriebeteil 2 zu einer baulichen Einheit, der Getriebebaueinheit 1 zusammengefasst. Vorzugsweise sind Anfahreinheit 3 und mechanische Getriebeteil 2 in Modulbauweise ausgeführt, d. h. können als vorgefertigte Einheiten vormontiert, gelagert und dann zusammengebaut werden.The starting unit 3 or the hybrid module 42 is doing with the mechanical transmission part 2 to a structural unit, the gear unit 1 summarized. Preferably, starting unit 3 and mechanical transmission part 2 designed in modular design, ie can be pre-assembled as a prefabricated units, stored and then assembled.

Die der Anfahreinheit 3 zugeordnete mechanische Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung 5 fungiert als Verteiler oder Summiergetriebe 8. Dieses liegt mindestens in Form eines dreiwelligen Getriebes 9, vorzugsweise in Form eines Planetenradgetriebes 10, vor. Das Planetenradgetriebe 10 umfasst eine erste Welle 11, welche mit dem Eingang E der Getriebebaueinheit 1 drehfest verbindbar ist, beispielsweise über eine Kupplungseinrichtung C1. Ferner ist eine zweite Welle 12 vorgesehen, die mit dem Ausgang A der Getriebebaueinheit drehfest verbunden und über eine zweite Kupplungseinrichtung C2 mit dem Getriebeeingang E drehfest verbindbar ist und eine dritte Welle 13, welche mit der elektrischen Maschine 4 drehfest verbunden ist. Zur Realisierung des mechanischen Durchtriebs ist die zweite Welle 12 ferner drehfest mit dem Eingang E der Getriebebaueinheit verbindbar. Im dargestellten Fall erfolgen die möglichen Verbindungen von erster Welle 11 mit dem Getriebeeingang E und zweiter Welle 12 mit dem Eingang E der Getriebebaueinheit jeweils über Kupplungseinrichtungen, hier über C1 und C2. Diese können als form- und/oder kraftschlüssige Kupplungen ausgeführt werden. Die erste Welle wird dabei vom Hohlrad 14 des Planetenradgetriebes 10 gebildet, die zweite Welle 12 vom Steg 15 und die dritte Welle 13 vom Sonnenrad 16.The starting unit 3 associated mechanical speed / torque converter 5 acts as a distributor or summing gear 8th , This is at least in the form of a three-shaft gearbox 9 , preferably in the form of a planetary gear 10 , in front. The planetary gear 10 includes a first wave 11 , which with the input E of the gear unit 1 rotatably connected, for example via a coupling device C1. Further, a second wave 12 provided, which is non-rotatably connected to the output A of the transmission unit and rotatably connected via a second clutch means C2 to the transmission input E and a third shaft 13 which with the electric machine 4 rotatably connected. To realize the mechanical drive through is the second wave 12 further rotatably connected to the input E of the gear unit connectable. In the case shown, the possible connections are made by the first wave 11 with the transmission input E and second shaft 12 with the input E of the gear unit in each case via coupling devices, here via C1 and C2. These can be designed as positive and / or non-positive couplings. The first wave is thereby from the ring gear 14 of the planetary gear 10 formed, the second wave 12 from the jetty 15 and the third wave 13 from the sun wheel 16 ,

Die Ausführung gemäß 1 verdeutlicht dabei die Getriebebaueinheit 1 in Kompaktbauweise. Die mechanische Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung 2 sowie die Anfahreinheit 3, insbesondere die elektrische Maschine 4 und die als Summier- und/oder Verteilergetriebe je nach Ansteuerung der elektrischen Maschine 4 fungierende Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung 5 sind in unmittelbarer räumlicher Nähe zueinander angeordnet. Gemäß 1 sind die elektrische Maschine 4 und die Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 5 der Anfahreinheit 3 bzw. des Hybridmoduls koaxial zueinander angeordnet. Vorzugsweise sind beide in einer axialer Ebene angeordnet. Dies wird dadurch realisiert, dass die elektrische Maschine 4 in Hohlwellenbauweise ausgeführt ist, wobei der Hohlraum das Planetengetriebe 10 umschließt. Dabei ist der Rotor der elektrischen Maschine 4 hohlzylindrisch ausgeführt und mit der Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung 5 drehfest verbunden.The execution according to 1 illustrates the gear unit 1 in compact design. The mechanical speed / torque converter 2 as well as the starting unit 3 , in particular the electric machine 4 and as Summier and / or transfer case depending on the control of the electrical machine 4 acting speed / torque converter 5 are arranged in close proximity to each other. According to 1 are the electric machine 4 and the speed / torque converter 5 the starting unit 3 or of the hybrid module arranged coaxially with each other. Preferably, both are arranged in an axial plane. This is realized by the fact that the electric machine 4 is executed in hollow shaft design, wherein the cavity is the planetary gear 10 encloses. Here is the rotor of the electric machine 4 designed as a hollow cylinder and with the speed / torque converter 5 rotatably connected.

Die Kupplung C2 kann ebenfalls in die Hohlwelle verlegt werden.The Clutch C2 can also be routed into the hollow shaft.

Der mechanische Getriebeteil 2 umfasst im dargestellten Fall ein Planetengetriebe 20 in Form eines sogenannten Ravignaux-Satzes. Dieser umfasst zwei Planetenradstufen 21 und 22 in Form dreiwelliger Planetenradgetriebe, die zu einem vierwelligen Planetengetriebe 20 zusammengefasst sind. Jede der Planetenradstufen 21 und 22 umfasst dabei eine erste Welle 23 bzw. 24, eine zweite Welle 25 bzw. 26 und eine dritte Welle 27 bzw. 28. Die ersten Wellen 23, 24 werden dabei von einem ersten Element 29 bzw. 30 der einzelnen Planetenradstufen 21 bzw. 22, die zweite Welle 25 bzw. 26 von einem zweiten Element 31 bzw. 32 und die dritte Welle 27 bzw. 28 von einem dritten Element 33 bzw. 34 der einzelnen Planetenradstufen 21 und 22 gebildet. Das erste Element 29 der ersten Planetenradstufe 21 in Form der ersten Welle 23 wird dabei von einem Sonnenrad 35, die zweite Welle 25 vom zweiten Element 31 der ersten Planetenradstufe 21 in Form des Steges 36 und die dritte Welle 27 in Form des dritten Elementes 33 in Form des Hohlrades 37 gebildet. Für die zweite Planetenradstufe 22 wird die erste Welle 24 vom ersten Element 30 in Form des Sonnenrades 38 gebildet, die zweite Welle 26 in Form des zweiten Elementes 32 vom Steg 39 und die dritte Welle 28 in Form des dritten Elementes 34 vom Hohlrad 40. Dabei sind die Stege 36 und 39 der beiden Planetenradstufen 21 und 22 miteinander drehfest verbunden und ferner drehfest mit dem Getriebeausgang A. Die ersten Wellen 23 und 24 sind mit dem Getriebeeingang E drehfest verbindbar. Die Kopplung erfolgt entweder direkt oder für die erste Planetenradstufe 21 über die Kupplungseinrichtung C3. Die dritten Wellen 27 und 28 in Form der dritten Elemente 33 und 34, welche jeweils von den Hohlrädern 37 und 40 gebildet werden, sind dabei über Bremseinrichtungen B21 für die Planetenradstufe 21 und B22 für die Planetenradstufe 22 am Gehäuse 41 oder einem ortsfesten Bauelement feststellbar. Die zweiten Wellen 25 und 26 in Form der zweiten Elemente 31 und 32 sind mit dem Getriebeausgang A drehfest verbunden. Ferner ist eine weitere Bremseinrichtung B3 vorgesehen, die der ersten Welle 23 der ersten Planetenradstufe 21 zugeordnet ist und diese ebenfalls wahlweise an einem ortsfesten Bauelement oder aber dem Gehäuse 41 feststellt.The mechanical transmission part 2 includes in the case illustrated a planetary gear 20 in the form of a so-called Ravignaux theorem. This includes two planetary gear stages 21 and 22 in the form of three-shaft planetary gear, leading to a four-shaft planetary gear 20 are summarized. each the planetary gear stages 21 and 22 includes a first wave 23 respectively. 24 , a second wave 25 respectively. 26 and a third wave 27 respectively. 28 , The first waves 23 . 24 are doing from a first element 29 respectively. 30 the individual planetary gear stages 21 respectively. 22 , the second wave 25 respectively. 26 from a second element 31 respectively. 32 and the third wave 27 respectively. 28 from a third element 33 respectively. 34 the individual planetary gear stages 21 and 22 educated. The first element 29 the first planetary gear 21 in the form of the first wave 23 is doing by a sun gear 35 , the second wave 25 from the second element 31 the first planetary gear 21 in the form of the bridge 36 and the third wave 27 in the form of the third element 33 in the form of the ring gear 37 educated. For the second planetary gear 22 becomes the first wave 24 from the first element 30 in the form of the sun wheel 38 formed, the second wave 26 in the form of the second element 32 from the jetty 39 and the third wave 28 in the form of the third element 34 from the ring gear 40 , Here are the bars 36 and 39 the two planetary gear stages 21 and 22 rotatably connected to each other and also rotatably with the transmission output A. The first waves 23 and 24 are rotatably connected to the transmission input E. The coupling is done either directly or for the first planetary gear 21 via the coupling device C3. The third waves 27 and 28 in the form of the third elements 33 and 34 , each of the ring gears 37 and 40 are formed, are about braking devices B21 for the planetary gear 21 and B22 for the planetary gear stage 22 on the housing 41 or a fixed component detectable. The second waves 25 and 26 in the form of the second elements 31 and 32 are rotatably connected to the transmission output A. Furthermore, a further braking device B3 is provided, that of the first shaft 23 the first planetary gear 21 is assigned and this also optionally on a stationary component or the housing 41 finds.

Mit der erfindungsgemäß gestalteten Getriebebaueinheit 1 ist es möglich, die am Getriebeausgang A erforderliche Leistung entweder rein elektrisch oder mechanisch durch direkte Kopplung mit dem Getriebeeingang E zum mechanischen Getriebeteil 2 zu übertragen. Ferner ist es möglich, die Leistung über die elektrische Maschine 4 als auch über die Kopplung mit einer Antriebsmaschine bereitzustellen. Die sich daraus ergebenden Leistungszweige, erster Leistungszweig 17 und zweiter Leistungszweig 18, sind durch unterschiedliche Pfeile beispielhaft wiedergegeben. Dabei wird mittels eines unterbrochenen und eines strichpunktierten Pfeiles die Leistungsflussrichtung in den einzelnen Leistungszweigen 17 bzw. 18 dargestellt. Je nach Schaltstellung der einzelnen Schaltelemente C1 bis C3 sowie der Bremseinrichtungen B1 bzw. B21, B22 und B3 können unterschiedliche Betriebszustände realisiert werden. B21 könnte entfallen, wenn Rückwärtsgang über Hybridmodul befriedigend realisiert wird. Die Tabelle gemäß 2 verdeutlicht dabei beispielhaft die Betätigung der einzelnen Schaltelemente für einzelne Fahrbereiche. Diese werden durch Ansteuerung der den einzelnen Getriebeelementen zugeordneten Schaltelementen in Form der Kupplungs- und/oder Bremseinrichtungen eingestellt. Dabei wird zwischen der rein elektrischen Leistungsübertragung zum mechanischen Getriebeteil 2, rein mechanischer Leistungsübertragung zum mechanischen Getriebeteil 2 und Kombination beider unterschieden. Welche der einzelnen Fahrzustände eingestellt wird, hängt dabei von der konkreten Einsatzsituation ab und wird in entsprechenden Steuerungsprogrammen zur Ansteuerung der Getriebebaueinheit 1 hinterlegt.With the present invention designed transmission unit 1 It is possible, the power required at the transmission output A either purely electrically or mechanically by direct coupling with the transmission input E to the mechanical transmission part 2 transferred to. Furthermore, it is possible to power over the electric machine 4 as well as via the coupling with a prime mover. The resulting power branches, first power branch 17 and second power branch 18 , are exemplified by different arrows. In this case, the power flow direction in the individual power branches by means of a broken and a dash-dotted arrow 17 respectively. 18 shown. Depending on the switching position of the individual switching elements C1 to C3 and the braking devices B1 or B 21 , B 22 and B 3 different operating states can be realized. B 21 could be omitted if reverse gear is realized satisfactorily via hybrid module. The table according to 2 illustrates exemplified the operation of the individual switching elements for individual driving ranges. These are set by controlling the individual gear elements associated switching elements in the form of clutch and / or braking devices. Here, between the purely electrical power transmission to the mechanical transmission part 2 , purely mechanical power transmission to the mechanical transmission part 2 and combination of both. Which of the individual driving conditions is set, depends on the specific application situation and is in appropriate control programs for controlling the transmission unit 1 deposited.

Für den rein mechanischen Betrieb, d. h. Leistungsübertragung nur über den Leistungszweig 17, ist die Kupplungseinrichtung C2 betätigt, das heißt geschlossen und die Kupplungseinrichtung C1 ist geöffnet. Der Antrieb erfolgt vom Eingang E direkt zum Ausgang A unter Umgehung der elektrischen Maschine 4 direkt zum mechanischen Drehzahl-/Drehmomentwandler 2, insbesondere der Planetenradstufe 22 und über diese, insbesondere den Steg 39, zum Getriebeausgang A. Dazu ist die der mechanischen Gangstufe und die der Planetenradstufe 22 zugeordnete Bremseinrichtung B22 geschlossen. Die weiteren mechanischen Gangstufen werden durch die entsprechende Betätigung der Bremseinrichtung B3 und der Kupplungseinrichtung C3. Die zweite mechanische Gangstufe wird unter Beibehaltung der Betätigung der Kupplungseinrichtung C2 im Hybridmodul 42 realisiert, die Bremseinrichtung B1 sowie die erste Kupplungseinrichtung C1 sind geöffnet, d. h. deaktiviert. Dabei erfolgt auch in diesem Funktionszustand die direkte Kopplung des Getriebeeingangs E mit der zweiten Welle 12 in Form des Steges 15 der Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung 5 des Hybridmoduls 42 und damit unter Umgehung der elektrischen Maschine 4. Die Übersetzung in der zweiten rein mechanischen Gangstufe wird über die Betätigung der Bremseinrichtung B3 realisiert. Die anderen Kupplungs- und Bremseinrichtungen des mechanischen Getriebeteils 2 sind deaktiviert. Dies bedeutet, dass das Sonnenrad 35 der ersten Planetenradstufe 21 festgesetzt wird. Im dritten mechanischen Gang wird die Kupplungseinrichtung C3 betätigt und die Bremseinrichtung B3 deaktiviert. Ferner sind keine weiteren Schaltelemente des mechanischen Getriebeteils 2 aktiviert, so dass der dritte mechanische Gang durch die drehfeste Kopplung der beiden Sonnenräder 35 und 38 der beiden Planetenradstufen 21 und 22 charakterisiert ist. Der Abtrieb erfolgt auch hier über den Steg. In den rein mechanischen Fahrstufen ist die elektrische Maschine 4 vorzugsweise deaktiviert oder wird generatorisch zur Einspeisung eines Leistungsanteils zum Zwecke der Speicherung oder Versorgung anderer Geräte, beispielsweise Nebenabtriebe betrieben.For purely mechanical operation, ie power transmission only via the power branch 17 , the clutch device C2 is actuated, that is closed and the clutch device C1 is open. The drive is from the input E directly to the output A, bypassing the electrical machine 4 directly to the mechanical speed / torque converter 2 , in particular the planetary gear 22 and about these, especially the footbridge 39 , to the transmission output A. This is the mechanical gear and the planetary gear stage 22 associated braking device B 22 closed. The other mechanical gear ratios are achieved by the corresponding actuation of the brake device B3 and the clutch device C3. The second mechanical gear stage is maintained while maintaining the operation of the clutch device C2 in the hybrid module 42 realized, the braking device B 1 and the first clutch device C1 are open, ie deactivated. In this case, the direct coupling of the transmission input E with the second shaft also takes place in this functional state 12 in the form of the bridge 15 the speed / torque converter 5 of the hybrid module 42 and thus bypassing the electric machine 4 , The translation in the second purely mechanical gear is realized via the operation of the braking device B 3 . The other clutch and brake devices of the mechanical transmission part 2 are disabled. This means that the sun gear 35 the first planetary gear 21 is fixed. In the third mechanical gear, the clutch device C3 is actuated and the brake device B 3 is deactivated. Furthermore, there are no further switching elements of the mechanical transmission part 2 activated, so that the third mechanical gear through the rotationally fixed coupling of the two sun gears 35 and 38 the two planetary gear stages 21 and 22 is characterized. The output is also done here via the bridge. In the purely mechanical driving steps is the electric machine 4 preferably deactivated or is a generator for feeding a power component for the purpose of storing or supplying other devices, such Nebenab operated.

Um die Leistung über die beiden Leistungszweige 17 und 18 zu übertragen, ist es erforderlich, die Kupplungseinrichtung C1 zu aktivieren. Dabei wird von der Antriebsmaschine am Getriebeeingang E Leistung bereitgestellt und zusätzlich Leistung von der in diesem Fahrzustand als Motor fungierenden elektrischen Maschine 4. Die beiden Leistungsanteile werden darin in der als Summiergetriebe fungierenden Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 5 zusammengeführt und über die zweite Welle 12 und deren Kopplung mit dem mechanischen Getriebeteil 2 auf diesen und zum Ausgang A übertragen. Dabei können unterschiedliche Gangstufen mit gleichzeitiger mechanischer und elektrischer Leistung unterschieden werden. Die Umschaltung zwischen einer Leistungsübertragung mit Leistungsbereitstellung am Getriebeeingang E und der elektrischen Maschine und Leistungsübertragung bzw. Bereitstellung nur elektrisch oder am Getriebeeingang E und umgekehrt wird ohne Zugkraftunterbrechung vorgenommen, indem beispielsweise während des Umschaltvorganges bis zum Schließen der entsprechenden Kupplungseinrichtungen, insbesondere der Kupplungseinrichtung C2 und der vollständigen Leistungsübertragung noch zusätzlich Leistung von der elektrischen Maschine 4 bereitgestellt und eingespeist wird. Die beiden Kupplungseinrichtungen C1 und C2 sind dabei vorzugsweise einander überlappend im Eingriff. Denkbar ist es jedoch auch, diese bei Ausführung als synchronschaltbare Kupplungen, vorzugsweise in Form von Klauenkupplungen, nacheinander zu betätigen.To the power over the two power branches 17 and 18 it is necessary to activate the clutch device C1. In this case, power is provided by the prime mover at the transmission input E and, in addition, power is supplied by the electric machine acting as a motor in this driving state 4 , The two power components are therein in the acting as a summing speed / torque converter 5 merged and over the second wave 12 and their coupling with the mechanical transmission part 2 transferred to this and the output A. Different gear ratios with simultaneous mechanical and electrical power can be distinguished. The switching between a power transmission with power supply to the transmission input E and the electric machine and power transmission or provision only electrically or at the transmission input E and vice versa is made without interruption of traction, for example, during the switching to closing the corresponding clutch devices, in particular the clutch device C2 and the complete power transmission still additional power from the electric machine 4 is provided and fed. The two coupling devices C1 and C2 are preferably overlapping each other in engagement. However, it is also conceivable to actuate these in execution as synchronously switchable couplings, preferably in the form of dog clutches, one after the other.

In den Gangstufen mit Leistungsbereitstellung am Getriebeeingang E durch eine Antriebsmaschine und zusätzlich durch die elektrische Maschine 4 ist die Kupplungseinrichtung K1 betätigt. Dabei können für die in der 1 dargestellte Getriebekonfiguration eine Vielzahl von Gangstufen mit parallelen Leistungszufuhr charakterisiert werden. Eine erste Gangstufe wird durch die Betätigung der Kupplungseinrichtung C1 und der der zweiten Planetenradstufe 22 zugeordneten Bremseinrichtung B22 charakterisiert. Die im Getriebeeingang E über eine Antriebsmaschine vorliegende Leistung wird dabei zur mechanischen Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung 5 des Hybridmoduls 42 übertragen und zusätzlich über die elektrische Maschine 4 Leistung eingespeist, die am Ausgang der Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung 5 zusammengeführt werden. Die zweite kombinierte mechanisch, elektrische Fahrstufe ist bei unveränderter Betätigung der Schaltelemente des Hybridmoduls 42 durch die Betätigung der Bremseinrichtung B3 des mechanischen Getriebeteils 2 charakterisiert. Die anderen Schaltelemente sind deaktiviert, d. h. geöffnet. Die dritte Gangstufe wird durch die Betätigung der Kupplungseinrichtung C3 charakterisiert. Dabei kann je nach Ansteuerung der elektrischen Maschine 4 über dieses eine Stufenlosigkeit der übertragbaren Leistung realisiert werden. Ferner kann jede der möglichen Schaltkombinationen dahingehend genutzt werden, dass entweder die elektrische Maschine, welche mit dem Sonnenrad der Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung 5 der Anfahreinheit gekoppelt ist, als Generator betrieben werden kann, während im anderen Fall dieser als Elektromotor fungiert und zusätzlich Leistung einspeist.In the gear stages with power supply at the transmission input E by a prime mover and in addition by the electric machine 4 is the coupling device K1 actuated. It can be used for in the 1 illustrated gear configuration, a plurality of gears with parallel power supply are characterized. A first gear is achieved by the operation of the clutch device C1 and the second planetary gear 22 associated braking device B 22 characterized. The present in the transmission input E via a prime mover power is the mechanical speed / torque converter 5 of the hybrid module 42 transferred and additionally via the electric machine 4 Power fed to the output of the speed / torque converter 5 be merged. The second combined mechanical, electric drive stage is at unchanged actuation of the switching elements of the hybrid module 42 by the operation of the braking device B 3 of the mechanical transmission part 2 characterized. The other switching elements are deactivated, ie opened. The third gear is characterized by the operation of the clutch C3. Depending on the control of the electrical machine 4 be realized over this a steplessity of the transferable power. Furthermore, each of the possible shift combinations can be utilized in that either the electric machine connected to the sun gear of the speed / torque converter 5 coupled to the starter unit, can be operated as a generator, while in the other case, this acts as an electric motor and additionally feeds power.

Um rein elektrisch die Leistung übertragen zu können, wird im Hybridmodul 42 der Anfahreinheit 3 die Bremseinrichtung B1 betätigt, während im mechanischen Getriebeteil das Schaltelement B22 der zweiten Planetenradstufe 22 betätigt ist. Durch die Betätigung der Bremseinrichtung B1 wird das Hohlrad der Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung 5 der Anfahreinheit 3 festgestellt.In order to be able to transmit the power purely electrically, in the hybrid module 42 the starting unit 3 the braking device B 1 is actuated, while in the mechanical transmission part, the switching element B 22 of the second planetary gear 22 is pressed. By operating the brake device B 1 is the ring gear of the speed / torque converter 5 the starting unit 3 detected.

Mit der erfindungsgemäßen Getriebekonfiguration ist es dabei möglich, zum einen sowohl mechanisch als auch elektrisch als auch mechanisch-elektrisch anzufahren. Jede der möglichen Gangstufen, die durch Betätigung der Schaltelemente des mechanischen Getriebeteils charakterisiert sind, kann dabei entweder rein mechanisch, das heißt durch Leistungsbereitstellung am Getriebeeingang E durch eine Antriebsmaschine unter Umgehung des Hybridmoduls 42, rein elektrisch, das heißt Leistungsbereitstellung nur über die elektrische Maschine 4 bei entkoppelter Antriebsmaschine oder aber kombinierter Leistungsbereitstellung durch eine Antriebsmaschine und die elektrische Maschine erfolgen.With the transmission configuration according to the invention, it is possible to approach both mechanically and electrically as well as mechanically-electrically. Each of the possible gear stages, which are characterized by actuation of the switching elements of the mechanical transmission part, can either purely mechanical, that is, by supplying power to the transmission input E by a prime mover, bypassing the hybrid module 42 , purely electrical, that is, power delivery only via the electric machine 4 be done with decoupled drive machine or combined power delivery by a prime mover and the electric machine.

Durch die geeignete Ansteuerung der elektrischen Maschine kann auch der Anfahrvorgang mit Verbrennungskraftmaschine unterstützt werden, indem die elektrische Maschine 4 als Generator betrieben wird und ein Stützmoment erzeugt.By suitable control of the electric machine and the starting process can be supported with internal combustion engine by the electric machine 4 is operated as a generator and generates a support torque.

Ferner ist ein Retarder 44 vorgesehen. Dieser ist vorzugsweise als hydrodynamischer Retarder ausgeführt. Gemäß 1 ist dieser zwischen Hybridmodul 42 und mechanischem Getriebeteil 2 in axialer Richtung betrachtet, angeordnet. Dieser fungiert dabei als Sekundärretarder. Andere Anordnungen sind denkbar.Further, a retarder 44 intended. This is preferably designed as a hydrodynamic retarder. According to 1 is this between hybrid module 42 and mechanical transmission part 2 viewed in the axial direction, arranged. This acts as a secondary retarder. Other arrangements are conceivable.

Bezüglich der Ausführung des mechanischen Getriebeteils 2 bestehen keine Beschränkungen. 1 verdeutlicht lediglich eine besonders platzsparende Variante zur Realisierung eines Dreiganggetriebes, welches durch einen Gruppenschaltsatz und/oder verschiedene Abtriebskonfigurationen ergänzt werden kann.Regarding the design of the mechanical transmission part 2 There are no restrictions. 1 illustrates only a particularly space-saving variant for the realization of a three-speed transmission, which can be supplemented by a group shift set and / or different output configurations.

Vorzugsweise sind Hybridmodul 42 und mechanisches Getriebeteil 2 als vorgefertigte Einheiten mit separaten Gehäusen 41.a, 41.b, die zu einem Gesamtgehäuse 41 bei Montage zusammengefasst werden, ausgeführt. Die Kopplung zwischen Hybridmodul 42 und mechanischem Getriebeteil 2 erfolgt vorzugsweise kraft- oder formschlüssig.Preferably, hybrid module 42 and mechanical transmission part 2 as prefabricated units with separate housings 41.a . 41.b leading to a total housing 41 assembled during assembly, executed. The coupling between hybrid module 42 and mechanical transmission part 2 is preferably non-positive or positive.

11
Getriebebaueinheittransmission unit
22
mechanisches Getriebeteilmechanical transmission part
33
Anfahreinheitstarter
44
als Generator betreibbare elektrische Maschinewhen Generator operable electric machine
55
mechanische Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtungmechanical Speed / torque converter device
66
SpannungszwischenkreisVoltage link
77
Mittel zur Beeinflussungmedium for influencing
88th
VerteilergetriebeTransfer Case
99
DreiwellengetriebeThree-shaft transmission
1010
Planetenradgetriebeplanetary gear
1111
erste Wellefirst wave
1212
zweite Wellesecond wave
1313
dritte Wellethird wave
1414
Hohlradring gear
1515
Stegweb
1616
Sonnenradsun
1717
erster Leistungszweigfirst power branch
1818
zweiter Leistungszweigsecond power branch
2121
erste Planetenradstufefirst planetary gear
2222
zweite Planetenradstufesecond planetary gear
2323
erste Wellefirst wave
2424
erste Wellefirst wave
2525
zweite Wellesecond wave
2626
zweite Wellesecond wave
2727
dritte Wellethird wave
2828
dritte Wellethird wave
2929
erstes Getriebeelementfirst gear element
3030
erstes Getriebeelementfirst gear element
3131
zweites Getriebeelementsecond gear element
3232
zweites Getriebeelementsecond gear element
3333
drittes Getriebeelementthird gear element
3434
drittes Getriebeelementthird gear element
3535
Sonnenradsun
3636
Stegweb
3737
Hohlradring gear
3838
Sonnenradsun
3939
Stegweb
4040
Hohlradring gear
4141
Gehäusecasing
4242
Hybridmodulhybrid module
4343
EnergieversorgungseinheitPower supply unit
4444
Retarderretarder
B1 B 1
Bremseinrichtung des Hybridmodulsbraking means of the hybrid module
B21 B 21
der Planetenradstufe 21 zugeordnete Bremseinrichtungthe planetary gear 21 associated braking device
B22 B 22
der Planetenradstufe 22 zugeordnete Bremseinrichtungthe planetary gear 22 associated braking device
B3 B 3
dem Sonnenrad der ersten Planetenradstufe zugeordnetethe Sun gear associated with the first planetary gear
Bremseinrichtungbraking means
C1C1
erste Kupplungseinrichtungfirst coupling device
C2C2
zweite Kupplungseinrichtungsecond coupling device
C3C3
dritte Kupplungseinrichtungthird coupling device

Claims (13)

Getriebebaueinheit (1) mit mindestens einem Eingang (E) und einem Ausgang (A); mit einer Anfahreinheit (3) und einer mechanischen Getriebeteil (2); gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: die Anfahreinheit (3) ist als Hybridmodul (42) ausgeführt, umfassend eine als Generator und als Motor betreibbare elektrische Maschine (4) und eine Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung (5); die mechanische Drehzahl-/Drehmomentwandlungseinrichtung (5) des Hybridmoduls (42) ist als Dreiwellengetriebe (9) ausgeführt, umfassend eine erste Welle (11), die mit dem Getriebeeingang (E) wenigstens mittelbar drehfest verbindbar ist, eine zweite Welle (12), welche wenigstens mittelbar mit dem Ausgang (A) der Getriebebaueinheit (1) und damit dem Eingang des mechanischen Getriebeteils (2) drehfest verbunden ist und zusätzlich wahlweise mit dem Eingang (E) der Getriebebaueinheit sowie eine dritte Welle (13), die mit der wenigstens als Generator betreibbaren elektrischen Maschine (4) drehfest verbunden ist; die als Generator und Motor betreibbare elektrische Maschine (4) ist als Hohlwellenmaschine ausgeführt und koaxial zur Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung (5) des Hybridmoduls (42) angeordnet.Transmission unit ( 1 ) having at least one input (E) and one output (A); with a starting unit ( 3 ) and a mechanical transmission part ( 2 ); characterized by the following features: the starting unit ( 3 ) is used as a hybrid module ( 42 ), comprising an electric machine which can be operated as a generator and as a motor ( 4 ) and a speed / torque converter ( 5 ); the mechanical speed / torque converter ( 5 ) of the hybrid module ( 42 ) is a three-shaft transmission ( 9 ), comprising a first wave ( 11 ), which is at least indirectly rotatably connected to the transmission input (E), a second wave ( 12 ), which at least indirectly with the output (A) of the transmission unit ( 1 ) and thus the input of the mechanical transmission part ( 2 ) is rotatably connected and additionally optionally with the input (E) of the gear unit and a third wave ( 13 ), which can be operated with the at least as a generator operable electric machine ( 4 ) is rotatably connected; the electric machine which can be operated as a generator and a motor ( 4 ) is designed as a hollow shaft machine and coaxial with the speed / torque converter ( 5 ) of the hybrid module ( 42 ) arranged. Getriebebaueinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Generator und als Motor betreibbare elektrische Maschine (4) in einer axialen Ebene mit der Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung (5) angeordnet ist.Transmission unit ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the operated as a generator and as a motor electric machine ( 4 ) in an axial plane with the speed / torque converter ( 5 ) is arranged. Getriebebaueinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Welle (11) des Planetengetriebes und dem Eingang (E) der Getriebebaueinheit (1) eine erste Kupplungseinrichtung (C1) angeordnet ist.Transmission unit ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that between the first shaft ( 11 ) of the planetary gear and the input (E) of the gear unit ( 1 ) a first coupling device (C1) is arranged. Getriebebaueinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der zweiten Welle (12) und dem Eingang (E) der Getriebebaueinheit (1) eine zweite Kupplungseinrichtung (C2) angeordnet ist.Transmission unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the second shaft ( 12 ) and the input (E) of the transmission unit ( 1 ) A second coupling device (C2) is arranged. Getriebebaueinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindung von einer Welle (14) und Getriebeeingang (E) eine Bremseinrichtung (B1) zugeordnet ist.Transmission unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Connection of a wave ( 14 ) and transmission input (E) is associated with a braking device (B 1 ). Getriebebaueinheit (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung (C1, C2) und/oder Bremseinrichtung als formschlüssige oder kraftschlüssige Kupplungs- bzw. Bremseinrichtungen ausgeführt sind.Transmission unit ( 1 ) according to one of claims 3 to 5, characterized in that the coupling device (C1, C2) and / or braking device are designed as positive or non-positive coupling or braking devices. Getriebebaueinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Dreiwellengetriebe (9) als Planetengetriebe (10) ausgeführt ist, wobei die erste Welle (11) vom Hohlrad (14), die zweite Welle (12) vom Steg (15) und die dritte Welle (13) vom Sonnerad (16) gebildet wird.Transmission unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the three-shaft transmission ( 9 ) as a planetary gear ( 10 ), wherein the first wave ( 11 ) of the ring gear ( 14 ), the second wave ( 12 ) from the pier ( 15 ) and the third wave ( 13 ) from the Sonnerad ( 16 ) is formed. Getriebebaueinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Drehzahl/Drehmomentwandlungseinrichtung (5) und die elektrische Maschine (4) in einem Gehäuse (41a) angeordnet sind.Transmission unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the mechanical speed / torque converter ( 5 ) and the electric machine ( 4 ) in a housing ( 41a ) are arranged. Getriebebaueinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mechanische Getriebeteil (2) wenigstens ein Dreiganggetriebe umfasst, umfassend ein erstes Planetengetriebe (21) und ein zweites dreiwelliges Planetengetriebe (22), die zu einem vierwelligen Planetengetriebe (20) zusammengefasst sind.Transmission unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the mechanical transmission part ( 2 ) comprises at least one three-gear transmission, comprising a first planetary gear ( 21 ) and a second three-shaft planetary gear ( 22 ) leading to a four-shaft planetary gear ( 20 ) are summarized. Getriebebaueinheit (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Planetenradgetriebe (21, 22) ein Sonnenrad (35, 38), ein Hohlrad (37, 40) und einen Steg (36, 39) umfasst, wobei die Stege beider Planetengetriebe drehfest miteinander verbunden sind.Transmission unit ( 1 ) according to claim 9, characterized in that each planetary gear ( 21 . 22 ) a sun wheel ( 35 . 38 ), a ring gear ( 37 . 40 ) and a footbridge ( 36 . 39 ), wherein the webs of both planetary gear rotatably connected to each other. Getriebebaueinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridmodul (42) und der mechanische Getriebeteil (2) jeweils ein eigenes Gehäuse (41a, 41b), aufweisen, welche beim Zusammenbau zum Gesamtgehäuse (41) verbunden werden.Transmission unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the hybrid module ( 42 ) and the mechanical transmission part ( 2 ) each have their own housing ( 41a . 41b ), which in assembly to the overall housing ( 41 ) get connected. Getriebebaueinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Ausgangswelle des Hybridmoduls (41) und Eingangswelle des mechanischen Getriebeteils kraft- und/oder formschlüssig erfolgt.Transmission unit ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the connection between the output shaft of the hybrid module ( 41 ) and input shaft of the mechanical transmission part force and / or positively. Getriebebaueinheit (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (16) des Planetengetriebes (10) des Hybridmoduls integraler Bestandteil des mechanischen Getriebeteils (2) ist bzw. eine integrale Einheit mit der Eingangswelle des mechanischen Getriebeteils (2) bildet.Transmission unit ( 1 ) according to one of claims 7 to 11, characterized in that the sun gear ( 16 ) of the planetary gear ( 10 ) of the hybrid module an integral part of the mechanical transmission part ( 2 ) is an integral unit with the input shaft of the mechanical transmission part ( 2 ).
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