DE102010035204B4 - Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse und darin wenigstens abschnittsweise enthalten- eine eingangsseitige Antriebswelle (12),- eine ausgangsseitige Abtriebswelle (14),- eine erste elektrische Maschine (20) mit einem gehäusefesten, äußeren Stator (22) und einem innenliegenden Rotor (24),- eine zweite elektrische Maschine (30) mit einem gehäusefesten, äußeren Stator (32) und einem innenliegenden Rotor (34), die der ersten elektrischen Maschine (20) axial benachbart angeordnet ist,- ein erstes Planetengetriebe (40), umfassend ein Hohlrad (42), ein Sonnenrad (44) und einen mit dem Hohlrad (42) und dem Sonnenrad (44) kämmenden, drehbar auf einem Steg (46) montierten Satz von Planetenrädern (48, 48', 48"), wobei das erste Planetengetriebe (40) die erste elektrischen Maschine (20) mit der Antriebswelle (12) und der Abtriebswelle (14) koppelt, und- ein zweites Planetengetriebe (50), umfassend ein Hohlrad (52), ein Sonnenrad (54) und einen mit dem Hohlrad (52) und dem Sonnenrad (54) kämmenden, drehbar auf einem Steg (56) montierten Satz von Planetenrädern (58), wobei das zweite Planetengetriebe (50) die zweite elektrische Maschine (30) mit der Abtriebswelle (14) koppelt, wobei das zweite Planetengetriebe (50) radial innerhalb des Rotors (34) der zweiten elektrischen Maschine (30) angeordnet ist und- das Sonnenrad (54) zweiten Planetengetriebes (50) gehäusefest ist,- der Steg (56) des zweiten Planetengetriebes (50) mit der Abtriebswelle (14) fest verbunden ist und- das Hohlrad (52) des zweiten Planetengetriebes (50) mit dem Rotor (34) der zweiten elektrischen Maschine (30) fest verbunden ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, deren Elemente wenigstens abschnittsweise in einem Gehäuse enthalten sind.
  • Stand der Technik
  • Hybridantriebsanordnungen in Form leistungsverzweigter Getriebe sind dem Fachmann in vielfacher Ausgestaltung bekannt. Derartige Antriebsanordnungen umfassen eine erste elektrische Maschine, die üblicherweise als Innenläufer ausgebildet und sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb betreibbar ist, sowie eine zweite elektrische Maschine, die üblicherweise ebenfalls als Innenläufer ausgebildet und sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb betreibbar ist. Die elektrischen Maschinen sind jeweils über ein Planetengetriebe mit Hohlrad, Sonnenrad und einem Satz drehbar auf einem Steg montierter Planetenräder mit einer eingangsseitigen Antriebs- und/oder einer ausgangsseitigen Abtriebswelle gekoppelt. Weiter sind die elektrischen Maschinen über eine Leistungselektronik sowohl untereinander als auch mit einem elektrischen Energiespeicher, insbesondere einem Akkumulator verbunden. Solche Anordnungen sind beispielweise aus der US 2007 / 0 053 723 A1 oder US 2006 / 0 169 502 A1 bekannt. Lange Zeit war der Beitrag der elektrischen Maschinen zum Gesamtvortrieb demjenigen der Verbrennungsmaschine nachgeordnet. Auslegung der elektrischen Maschinen sowie ihre Anordnung und Ankopplung innerhalb des Hybridantriebs waren daher vorrangig für ihren Einsatz bei niedrigen Geschwindigkeiten ausgerichtet. Mit zunehmender Leistungsfähigkeit von elektrischen Maschinen und elektrischen Energiespeichern gewinnen Hybridantriebskonzepte, bei denen auch bei hohen Geschwindigkeiten elektrische Beiträge genutzt werden, an Bedeutung. Hierbei ergibt sich das Dilemma, dass einerseits aus Bauraumgründen elektrische Maschinen mit vergleichsweise kleinen Drehmomenten bevorzugt eingesetzt werden. Andererseits sollen elektrische Maschinen vorzugsweise nicht bei hohen Drehzahlen betrieben werden, da sie dann deutlich ineffizienter arbeiten.
  • Aufgabenstellung
  • Die vorliegende Erfindung soll ein Konzept für eine leistungsverzweigte Hybridantriebsordnung aufzeigen, bei der die beiden elektrischen Maschinen axial zueinander benachbart („in Line“) angeordnet sind. Aus Bauraumgründen soll weiter wenigstens eines der Planetengetriebe radial innerhalb des Rotors einer der elektrischen Maschinen angeordnet sein. Unter Berücksichtigung der mechanischen Auslegungen der einzelnen Teile im Hinblick auf ihre Belastung und energieeffiziente Drehzahl- und Drehmoment-Arbeitsbereiche bedarf es einer speziellen Auswahl von Kopplungen und Verbindungen der einzelnen Elemente der Antriebsanordnung.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung wird der Begriff „Kopplung“ bzw. „gekoppelt“ weit verstanden und umfasst insbesondere die feste Verbindung einerseits und die schaltbare Kopplung bzw. Verbindbarkeit andererseits.
  • „Feste Verbindung“ bzw. „fest verbunden“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Beschreibung einen nicht (mittels Schaltelementen) trennbaren, grundsätzlich zur Momentenübertragung geeigneten Wirkschluss zwischen zwei Elementen. Dies kann insbesondere eine drehfeste Verbindung sein, bei der die verbundenen Elemente stets eine Drehzahldifferenz von Null aufweisen. Andererseits sollen im Rahmen der vorliegenden Beschreibung auch beispielsweise über eine Übersetzungsstufe dauerhaft, d.h. nicht (mittels Schaltelementen) trennbar, miteinander gekoppelte Elemente als „fest verbunden“ verstanden werden.
  • „Schaltbare Verbindung“ bzw. „schaltbar verbunden“ oder „verbindbar“ bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Beschreibung eine Kopplung zwischen zwei Elementen, die mittels eines Schaltelementes von einem momentenübertragenden, verbundenen Zustand in einen keine Momente übertragenden, getrennten Zustand und umgekehrt überführbar ist.
  • Darlegung der Erfindung
  • Eine erfindungsgemäße Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Gehäuse, in welchem wenigstens abschnittsweise enthalten sind:
    • - eine eingangsseitige Antriebswelle,
    • - eine ausgangsseitige Abtriebswelle,
    • - eine erste elektrische Maschine mit einem gehäusefesten, äußeren Stator und einem innenliegenden Rotor,
    • - eine zweite elektrische Maschine mit einem gehäusefesten, äußeren Stator und einem innenliegenden Rotor, die der ersten elektrischen Maschine axial benachbart angeordnet ist,
    • - ein erstes Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad kämmenden, drehbar auf einem Steg montierten Satz von Planetenrädern, wobei das erste Planetengetriebe die erste elektrischen Maschine mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle koppelt, und
    • - ein zweites Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad, ein Sonnenrad und einen mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad kämmenden, drehbar auf einem Steg montierten Satz von Planetenrädern, wobei das zweite Planetengetriebe die zweite elektrische Maschine mit der Abtriebswelle koppelt,
    wobei das zweite Planetengetriebe radial innerhalb des Rotors der zweiten elektrischen Maschine angeordnet ist und
    • - das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes gehäusefest ist,
    • - der Steg des zweiten Planetengetriebes mit dem Abtrieb fest verbunden ist und
    • - das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes mit dem Stator der zweiten elektrischen Maschine fest verbunden ist.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung, die insbesondere zusammen mit anderen, weiter unten dargestellten Merkmalen günstig ist, ist vorgesehen, dass der Planetensatz des ersten Planetengetriebes als Planetendoppelsatz mit einem ersten Planetenteilsatz und einem mit diesem kämmenden zweiten Planetenteilsatz ausgebildet ist, wobei der erste Planetenteilsatz mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes und der zweite Planetenteilsatz mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes kämmt.
  • Günstigerweise ist vorgesehen, dass die Antriebswelle mittels einer ersten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist. Mittels dieser Bremse lässt sich im rein elektrischen Betrieb ein auf die Antriebswelle rückwirkendes Drehmoment mechanisch abstützen. Eine Abstützung eines solchen rückwirkenden Momentes ist erforderlich, damit die beim rein elektrischen Betrieb stehende Verbrennungsmaschine, welche außerhalb des Gehäuses an die Antriebswelle angeschlossen ist, nicht leer mitdreht oder rückwärts läuft. Üblicherweise, d.h. gemäß Stand der Technik, erfolgt eine derartige Momentenabstützung nicht, sodass kein Moment am Sonnenrad des ersten Planetensatzes durch die erste elektrische Maschine im elektrischen Fahrmodus aufgebracht werden kann. Bei der bevorzugt vorgesehenen mechanischen Abstützung gegen das Gehäuse hingegen kann die erste elektrische Maschine unabhängig betrieben und zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs genutzt werden.
  • Das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes ist vorzugsweise mit dem Rotor der ersten elektrischen Maschine fest verbunden.
  • Bzgl. der weiteren Kopplungen des ersten Planetengetriebes sind zwei alternative Varianten möglich und günstig. Bei einer ersten Variante ist vorgesehen, dass
    • - der Steg des ersten Planetengetriebes mit der Antriebswelle fest verbunden ist und
    • - das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit der Abtriebswelle verbunden ist.
    Bei dieser Variante ist der Planetensatz des ersten Planetengetriebes bevorzugt als einfacher Planetensatz ausgebildet. Bei einer Weiterbildung dieser ersten Variante der Ankopplung des ersten Planetengetriebes ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass
    • - das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mittels einer zweiten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist und
    • - das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mittels einer ersten Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist.
  • Diese beiden Schaltelemente erweitern das Betriebsmodenspektrum des Antriebs: Bei geschlossener erster Kupplung und offener zweiter Bremse ist der auch ohne diese Schaltelemente realisierte leistungsverzweigte Betriebsmodus eingestellt. Bei offener erster Kupplung und geschlossener zweiter Bremse jedoch ergibt sich ein zusätzlicher serieller Betriebsmodus.
  • Bei der zweiten Variante der Ankopplung des ersten Planetengetriebes ist vorgesehen, dass
    • - das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit der Antriebswelle fest verbunden ist und
    • - der Steg des ersten Planetengetriebes mit der Abtriebswelle gekoppelt ist.
    Diese Variante eignet sich insbesondere in Zusammenhang mit der Ausbildung des Planetensatzes des ersten Planetengetriebes als Planetendoppelsatz. Bei einer günstigen Weiterbildung dieser Variante ist vorgesehen, dass
    • - der Steg des ersten Planetengetriebes mittels einer zweiten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist und
    • - der Steg des ersten Planetengetriebes mittels einer ersten Kupplung mit der Abtriebswelle verbindbar ist.
  • Neben dem auch ohne diese Schaltelemente realisierten leistungsverzweigten Modus, der sich bei geschlossener erster Kupplung und offener zweiter Bremse einstellt, wird bei offener erster Kupplung und geschlossener zweiter Bremse hierdurch ein zusätzlicher serieller Betriebsmodus eröffnet.
  • Jede der beiden vorgenannten Ankopplungsvarianten des ersten Planetengetriebes lässt sich in günstiger Weise weiterbilden, indem das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mittels einer dritten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist. Eine geschlossene dritte Bremse realisiert bei geschlossener erster Kupplung und, falls vorhanden, im Übrigen offenen Schaltelementen einen festen, rein mechanischen Gang, der insbesondere als langer Gang (z.B. sechster Gang) wirkt.
  • Zur Realisierung eines zweiten zusätzlichen, rein mechanischen Gangs (z.B. fünfter Gang) kann vorgesehen sein, dass das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mittels einer zweiten Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist. Der zweite zusätzliche Gang wird bei geschlossener zweiter Kupplung und, falls vorhanden, geschlossener erster Kupplung und im Übrigen offenen Schaltelementen realisiert.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1 eine erste Ausführungsform einer ersten Variante der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung,
    • 2 eine zweite Ausführungsform der ersten Variante der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung,
    • 3 eine dritte Ausführungsform der ersten Variante der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung,
    • 4 eine vierte Ausführungsform der ersten Variante der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung,
    • 5 eine erste Ausführungsform einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung,
    • 6 eine zweite Ausführungsform der zweiten Variante der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung,
    • 7 eine dritte Ausführungsform der zweiten Variante der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung,
    • 8 eine vierte Ausführungsform der zweiten Variante der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung.
  • Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
  • Die 1 bis 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung 10. Die 5 bis 8 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer zweiten Variante der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung 10. In allen Figuren wiederkehrende Elemente sollen zunächst gemeinsam diskutiert werden. Im Anschluss sollen die Unterschiede zwischen den einzelnen Ausführungsformen erläutert werden. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.
  • Sämtliche dargestellten Hybridantriebsanordnungen 10 weisen eine eingangsseitige Antriebswelle 12 und eine ausgangsseitige Abtriebswelle 14 auf. Weiter weisen sämtliche dargestellten Hybridantriebsanordnungen 10 eine erste elektrische Maschine 20 und eine zweite elektrische Maschine 30 auf. Der Stator 32 der zweiten elektrischen Maschine 30 ist drehfest mit einem nicht im Detail dargestellten Gehäuse verbunden. Der Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine 30 ist radial innerhalb des Stators 32 drehbeweglich gelagert. Radial innerhalb des Rotors 32 ist ein hier als zweites Planetengetriebe 50 bezeichnetes Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad 52, ein Sonnenrad 54 und einen Steg 56, auf dem ein Satz Planetenräder 58 drehbeweglich gelagert ist, angeordnet. Die Planetenräder 58 kämmen einerseits mit dem Hohlrad 52 und andererseits mit dem Sonnenrad 54. Das Sonnenrad 54 ist fest mit dem Gehäuse verbunden. Das Hohlrad 52 ist fest, insbesondere drehfest mit dem Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine 30 verbunden. Der Steg 56 ist fest, insbesondere drehfest mit der Abtriebswelle 14 verbunden.
  • Die Ankopplung der ersten elektrischen Maschine 20 erfolgt ebenfalls über ein Planetengetriebe, nämlich über das erste Planetengetriebe 40. Das erste Planetengetriebe 40 koppelt die erste elektrische Maschine 20, deren Stator 22 drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist und deren Rotor 24 radial innerhalb des Stators 22 drehbar gelagert ist, einerseits mit der Antriebswelle 12 und andererseits mit der Abtriebswelle 14. Die spezielle Art der Ankopplung ist in den 1 bis 8 der gezeigten Ausführungsformen unterschiedlich und soll weiter unten unter Bezugnahme auf die jeweilige Figur im Detail diskutiert werden.
  • Die erste elektrische Maschine 20 und die zweite elektrische Maschine 30 sind über eine nicht dargestellte Leistungselektronik untereinander und mit einem elektrischen Energiespeicher verbunden. Dies bedeutet, dass zwischen den sowohl motorisch als auch generatorisch arbeitsfähigen elektrischen Maschinen 20, 30 und dem Energiespeicher je nach Schaltzustand der Leistungselektronik elektrische Energie fließen kann. Man spricht hier vom elektrischen Zweig der leistungsverzweigten Antriebsanordnung. Ein zweiter Teil der Gesamtenergie, die zum Abtrieb 14 geleitet wird, läuft über den mechanischen Zweig, der je nach Schaltzuständen der weiter unten im Detail erläuterten Schaltelemente unterschiedlich ausfallen kann.
  • Allen dargestellten Ausführungsformen gemeinsam ist noch eine erste Bremse 60, die die Antriebswelle 12 schaltbar mit dem Gehäuse koppelt, d.h. die Antriebswelle 12 im geschlossenen Bremszustand am Gehäuse festlegen und im offenen Bremszustand für eine Rotationsbewegung freigeben kann. Der Fachmann wird erkennen, dass es die Wirkung der ersten Bremse 60 ist, ein von der ersten elektrischen Maschine 20 im rein elektrischen Betrieb des Kraftfahrzeugs aufgebrachtes Drehmoment, das über das erste Planetengetriebe 40 zur Antriebswelle 12 übertragen wird, abzustützen. Ohne die erste Bremse 60 müsste diese Aufgabe von der zweiten elektrischen Maschine 30 allein übernommen werden. Dank der ersten Bremse 60 kann die erste elektrische Maschine 20 nunmehr stattdessen selbst einen Vortriebsbeitrag leisten.
  • Bei den Ausführungsformen gemäß den 1 bis 4 ist das erste Planetengetriebe 40 als Planetengetriebe mit einfachem Planetensatz ausgebildet. Dies bedeutet, dass auf seinem Steg 46 ein einzelner Satz Planetenräder 48 drehbar gelagert ist, die einerseits mit dem Hohlrad 42 und andererseits mit dem Sonnenrad 44 kämen. Im Gegensatz dazu ist das erste Planetengetriebe 40 der Ausführungsformen gemäß den 5 bis 8 als Doppelplanetengetriebe ausgebildet, d.h. auf dem Steg 46 ist ein erster Satz Planetenräder 48', die mit dem Sonnenrad 44 kämmen, und ein zweiter Satz Planetenräder 48" die einerseits mit den ersten Planetenrädern 48' und andererseits mit dem Hohlrad 42 kämmen, drehbeweglich angeordnet.
  • Ein weiterer Unterschied zwischen den Ausführungsformen der 1 bis 4 einerseits und 5 bis 8 andererseits ist die konkrete Anbindung des ersten Planetengetriebes 40 an die Antriebswelle 12 und die Abtriebswelle 14. Bei beiden Varianten ist das Sonnenrad 44 drehfest mit dem Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 verbunden. Bei den Ausführungsformen der 1 bis 4 ist der Steg 46 drehfest mit der Antriebswelle 12 verbunden. Bei den Ausführungsformen der 5 bis 8 ist hingegen das Hohlrad 42 drehfest mit der Antriebswelle 12 verbunden. Bei den Ausführungsformen der 1 bis 4 ist das Hohlrad 42 mit der Abtriebswelle 14 gekoppelt und zwar, je nach Ausführungsform, als feste Verbindung oder schaltbare Kopplung . Bei den Ausführungsformen der 5 bis 8 hingegen ist der Steg 46 mit der Abtriebswelle 14 gekoppelt und zwar, wiederum je nach Ausführungsform, als feste Verbindung oder schaltbare Kopplung.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 1 ist das Hohlrad 42 des ersten Planetengetriebes 40 fest, insbesondere drehfest mit dem Abtrieb 14 verbunden. Eine solche Antriebsandordnung bietet zwei Arbeitsmoden und zwar einen leistungsverzweigten Betrieb, bei dem die erste Bremse 60 geöffnet ist, und einen rein elektrischen Betrieb, bei dem die erste Bremse 60 geschlossen ist.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 2 ist das Hohlrad 42 über eine zweite Bremse 62 mit dem Gehäuse verbindbar und es ist eine erste Kupplung 70 vorgesehen, die das Hohlrad 42 schaltbar mit dem Abtrieb 14 koppelt. Hierdurch ergibt sich ein zusätzlicher, serieller Betriebsmodus, der erreicht wird, wenn das Hohlrad 42 mittels der zweiten Bremse 62 bei geöffneter erster Bremse 62 am Gehäuse festgehalten wird. Damit die zweite Bremse 62 nicht auch den Abtrieb 14 am Gehäuse festlegt, wird die erste Kupplung 70 in diesem Modus geöffnet. Die erste Bremse 60 ist, wie erwähnt, geöffnet, sodass die an die Antriebswelle 12 angekoppelte Verbrennungsmaschine die erste elektrische Maschine 30 generatorisch betreiben kann, deren erzeugter Strom auf die zweite elektrische Maschine 30 übertragen wird, welche dann elektrisch ein Drehmoment erzeugt, das an die Antriebswelle 14 übertragen wird. Die Betriebsmoden, die sich bei geöffneten ersten und zweiten Bremsen 60, 62 und geschlossener erster Kupplung 70 bzw. bei geschlossener erster Bremse 60, geschlossener erster Kupplung 70 und geöffneter zweiter Bremse 62 ergeben, entsprechen denjenigen Moden, zu denen auch die Ausführungsform von 1 in der Lage ist.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 3 ist eine zusätzliche, dritte Bremse 64 vorgesehen, die den Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 im geöffneten Bremszustand freigibt und im geschlossenen Bremszustand am Gehäuse festlegt. Bei geschlossener dritter Bremse 64, geschlossener erster Kupplung 70 und geöffneter erster und zweiter Bremse 60, 62 wird so ein rein mechanischer, langer Gang realisiert, bei dem das erste Planetengetriebe 20 als reine Übersetzungsstufe für das von der Verbrennungsmaschine über die Antriebswelle 12 auf die Abtriebswelle 14 übertragene Drehmoment wirkt. Bei geöffneter dritter Bremse 64 entspricht die Antriebsanordnung gemäß 3 funktional derjenigen von 2.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 4 ist zusätzlich zu den bereits anhand von 3 diskutierten Schaltelementen eine zweite Kupplung 72 vorgesehen, die den Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 schaltbar mit der Antriebswelle 12 koppelt. Hierdurch wird ein weiterer rein mechanischer, fester Gang ermöglicht, der sich einstellt, wenn die erste und zweite Kupplung 70, 72 geschlossen und die erste, zweite und dritte Bremse 60, 62 und 64 geöffnet sind. Auch bei dieser Variante wirkt das erste Planetengetriebe 20 als reine Übersetzungsstufe, jedoch mit einer anderen nummerischen Übersetzung als bei der Ausführungsform von 3. Weiter ermöglicht die zweite Kupplung 72 einen zusätzlichen seriellen Modus, der sich einstellt, wenn die zweite Kupplung 72 geschlossen und alle übrigen Schaltelemente 60, 62, 64, 70 geöffnet sind. In diesem Modus treibt die Verbrennungsmaschine die erste elektrische Maschine 20 direkt, d.h. ohne irgendeine Übersetzungsstufe an. Die von ihr generatorisch erzeugte elektrische Energie wird über die Leistungselektronik an die zweite elektrische Maschine 30 übertragen, die dann die Abtriebswelle 14 elektrisch antreibt.
  • Bei geöffneter zweiter Kupplung 72 entspricht die Ausführungsform von 4 funktional derjenigen von 3.
  • Die Ausführungsform gemäß 5 ermöglicht den Betrieb der Hybridantriebsanordnung in zwei Moden, nämlich einem leistungsverzweigten Modus bei geöffneter erster Bremse 60 und einem rein elektrischen Modus bei geschlossener erster Bremse 60. Die Ausführungsform von 5 entspricht insoweit derjenigen von 1.
  • Bei der Ausführungsform gemäß 6 ist zusätzlich eine zweite Bremse 62 sowie eine erste Kupplung 70 vorgesehen, die das Ausgangselement des ersten Planetengetriebes 40 einerseits schaltbar mit dem Gehäuse und andererseits mit dem Abtrieb koppeln. Insoweit entspricht die Ausführungsform von 6 derjenigen von 2. Im Unterschied zur Ausführungsform von 2 ist jedoch das Ausgangselement des ersten Planetengetriebes 40 bei der Ausführungsform von 6 dessen Steg 46.
  • Bei geöffneter erster Kupplung 70 und geschlossener zweiter Bremse 62 ergibt sich ein zusätzlicher serieller Modus. Die Verbrennungsmaschine treibt über die Antriebswelle 12 und das als reine Übersetzungsstufe wirkende erste Planetengetriebe 40 die erste elektrische Maschine 20, deren generatorisch erzeugte elektrische Leistung auf die zweite elektrische Maschine 30 übertragen wird, die dann ihrerseits die Abtriebswelle 14 elektrisch antreibt. Bei geschlossener erster Kupplung 70 und ansonsten geöffneten Schaltelementen 60, 62 entspricht die Ausführungsform von 6 funktional derjenigen von 5.
  • Bei der Ausführungsform von 7 ist, wie auch bei der Ausführungsform von 3 eine dritte Bremse 64 vorgesehen, die den Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 am Gehäuse festzulegen vermag. Die Wirkung dieses zusätzlichen Schaltelementes 64 entspricht derjenigen, die das analoge Schaltelement 64 bei der Ausführungsform von 3 hat. Es wird daher auf das dort Gesagte verwiesen. Bei geöffneter dritter Bremse 64 entspricht die Ausführungsform von 7 funktional derjenigen von 6.
  • Bei der Ausführungsform von 8 ist, vergleichbar der Ausführungsform von 4, als zusätzliches Schaltelement eine zweite Kupplung 72 vorgesehen, die den Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine schaltbar mit der Antriebswelle 12 koppelt. Bzgl. der Funktion und Wirkung dieses zusätzlichen Schaltelementes 72 wird auf die im Zusammenhang mit 4 gemachten Erläuterungen verwiesen. Bei geöffneter zweiter Kupplung 72 entspricht die Ausführungsform von 8 funktional derjenigen von 7.
  • Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten gegeben. Insbesondere kann die konkrete Ausgestaltung der Schaltelemente dem jeweiligen Einsatzfall angepasst werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Hybridantriebsanordnung
    12
    Antriebswelle
    14
    Abtriebswelle
    20
    erste elektrische Maschine
    22
    Stator von 20
    24
    Rotor von 20
    30
    zweite elektrische Maschine
    32
    Stator von 30
    34
    Rotor von 30
    40
    erstes Planetengetriebe
    42
    Hohlrad von 40
    44
    Sonnenrad von 40
    46
    Steg von 40
    48, 48', 48"
    Planetenräder von 40
    50
    zweites Planetengetriebe
    52
    Hohlrad von 50
    54
    Sonnenrad von 50
    56
    Steg von 50
    58
    Planetenräder von 50
    60
    erste Bremse
    62
    zweite Bremse
    64
    dritte Bremse
    70
    erste Kupplung
    72
    zweite Kupplung

Claims (10)

  1. Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse und darin wenigstens abschnittsweise enthalten - eine eingangsseitige Antriebswelle (12), - eine ausgangsseitige Abtriebswelle (14), - eine erste elektrische Maschine (20) mit einem gehäusefesten, äußeren Stator (22) und einem innenliegenden Rotor (24), - eine zweite elektrische Maschine (30) mit einem gehäusefesten, äußeren Stator (32) und einem innenliegenden Rotor (34), die der ersten elektrischen Maschine (20) axial benachbart angeordnet ist, - ein erstes Planetengetriebe (40), umfassend ein Hohlrad (42), ein Sonnenrad (44) und einen mit dem Hohlrad (42) und dem Sonnenrad (44) kämmenden, drehbar auf einem Steg (46) montierten Satz von Planetenrädern (48, 48', 48"), wobei das erste Planetengetriebe (40) die erste elektrischen Maschine (20) mit der Antriebswelle (12) und der Abtriebswelle (14) koppelt, und - ein zweites Planetengetriebe (50), umfassend ein Hohlrad (52), ein Sonnenrad (54) und einen mit dem Hohlrad (52) und dem Sonnenrad (54) kämmenden, drehbar auf einem Steg (56) montierten Satz von Planetenrädern (58), wobei das zweite Planetengetriebe (50) die zweite elektrische Maschine (30) mit der Abtriebswelle (14) koppelt, wobei das zweite Planetengetriebe (50) radial innerhalb des Rotors (34) der zweiten elektrischen Maschine (30) angeordnet ist und - das Sonnenrad (54) zweiten Planetengetriebes (50) gehäusefest ist, - der Steg (56) des zweiten Planetengetriebes (50) mit der Abtriebswelle (14) fest verbunden ist und - das Hohlrad (52) des zweiten Planetengetriebes (50) mit dem Rotor (34) der zweiten elektrischen Maschine (30) fest verbunden ist.
  2. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetensatz des ersten Planetengetriebes (40) als Planetendoppelsatz mit einem ersten Planetenteilsatz (48') und einem mit diesem kämmenden zweiten Planetenteilsatz (48") ausgebildet ist, wobei der erste Planetenteilsatz (48') mit dem Sonnenrad (44) des ersten Planetengetriebes (40) und der zweite Planetenteilsatz (48") mit dem Hohlrad (42) des ersten Planetengetriebes (40) kämmt.
  3. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (12) mittels einer ersten Bremse (60) mit dem Gehäuse verbindbar ist.
  4. Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (44) des ersten Planetengetriebes (40) mit dem Rotor (34) der ersten elektrischen Maschine (30) fest verbunden ist.
  5. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - der Steg (46) des ersten Planetengetriebes (40) mit der Antriebswelle (12) fest verbunden ist und - das Hohlrad (42) des ersten Planetengetriebes (40) mit der Abtriebswelle (14) gekoppelt ist.
  6. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass - das Hohlrad (42) des ersten Planetengetriebes (40) mittels einer zweiten Bremse (62) mit dem Gehäuse verbindbar ist und - das Hohlrad (42) des ersten Planetengetriebes (40) mittels einer ersten Kupplung (70) mit der Abtriebswelle (14) verbindbar ist.
  7. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass - das Hohlrad (42) des ersten Planetengetriebes (40) mit der Antriebswelle (12) fest verbunden ist und - der Steg (46) des ersten Planetengetriebes (40) mit der Abtriebswelle (14) gekoppelt ist.
  8. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass - der Steg (46) des ersten Planetengetriebes (40) mittels einer zweiten Bremse (62) mit dem Gehäuse verbindbar ist und - der Steg (46) des ersten Planetengetriebes (40) mittels einer ersten Kupplung (70) mit der Abtriebswelle (14) verbindbar ist.
  9. Hybridantriebsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (44) des ersten Planetengetriebes (40) mittels einer dritten Bremse (64) mit dem Gehäuse verbindbar ist.
  10. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (44) des ersten Planetengetriebes (40) mittels einer zweiten Kupplung (72) mit der Antriebswelle (12) verbindbar ist.
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