DE102010035206A1

DE102010035206A1 - Hybridantriebsordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010035206A1
Application number: DE102010035206A
Authority: DE
Inventors: Norbert Scholz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-08-24
Filing date: 2010-08-24
Publication date: 2012-03-01

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), wobei der Rotor (24) der ersten elektrischen Maschine (20) mit dem Sonnenrad (44) fest verbunden ist, der Steg (46) mit der Antriebswelle (12) fest verbunden ist und das Hohlrad (42) mittels einer ersten Bremse (80) mit dem Gehäuse verbindbar und mittels einer ersten Kupplung (70) mit dem Rotor (34) der zweiten elektrischen Maschine (30) verbindbar ist, und – ein zweites, als Ravigneaux-Getriebe ausgebildetes Planetengetriebe (50), umfassend ein Hohlrad (52), ein erstes Sonnenrad (54), einen mit dem Hohlrad (52) und dem ersten Sonnenrad (54) kämmenden, drehbar auf einem Steg (56) montierten Satz von Langplanetenrädern (58), ein zweites Sonnenrad (55) und einen mit dem Satz von Langplanetenrädern (58) und dem zweiten Sonnenrad (55) kämmenden, drehbar auf dem Steg (56) montierten Satz von Kurzplanetenrädern (59), wobei das zweite Planetengetriebe (50) die zweite elektrische Maschine (30) mit der Abtriebswelle (14) koppelt, und wobei – das Hohlrad (52) des zweiten Planetengetriebes (50) mit der Abtriebswelle (14) fest verbunden ist, – das erste Sonnenrad (54) des zweiten Planetengetriebes (50) mit dem Rotor (34) der zweiten elektrischen Maschine (30) fest verbunden ist, – das zweite Sonnenrad (55) des zweiten Planetengetriebes (50) mittels einer zweiten Bremse (82) mit dem Gehäuse verbindbar ist, – der Steg (56) des zweiten Planetengetriebes (50) mittels einer zweiten Kupplung (72) mit der Antriebswelle (12) verbindbar und mittels einer dritten Bremse (84) mit dem Gehäuse verbindbar 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. Nachteilig bei derartigen Hybridantriebsanordnungen ist, dass die Abtriebswelle nicht koaxial zu der Antriebswelle angeordnet ist und die bekannten Anordnungen daher für den Längseinbau nicht geeignet sind. Weiter nachteilig ist, dass zur Realisierung eines Rückwärtsgangs regelmäßig ein Umkehrgetriebe erforderlich ist, das aufgrund seiner zusätzlichen drehenden Teile aus Komplexität-, Kosten-, Bauraum- und Gewichtsgründen ungünstig ist.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, das für den Längseinbau in Kraftfahrzeugen geeignet ist und einen Rückwärtsfahrbetrieb ohne zusätzliches Umkehrgetriebe ermöglicht.
Darlegung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Gehäuse, in welchem wenigstens abschnittsweise enthalten sind: Hybridantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse und darin wenigstens abschnittsweise enthalten

– 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 der Rotor der ersten elektrischen Maschine mit dem Sonnenrad fest verbunden ist, der Steg mit der Antriebswelle fest verbunden ist und das Hohlrad mittels einer ersten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar und mittels einer ersten Kupplung mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine verbindbar ist, und
– ein zweites, als Ravigneaux-Getriebe ausgebildetes Planetengetriebe, umfassend ein Hohlrad, ein erstes Sonnenrad, einen mit dem Hohlrad und dem ersten Sonnenrad kämmenden, drehbar auf einem Steg montierten Satz von Langplanetenrädern, ein zweites Sonnenrad und einen mit dem Satz von Langplanetenrädern und dem zweiten Sonnenrad kämmenden, drehbar auf dem Steg montierten Satz von Kurzplanetenrädern, wobei das zweite Planetengetriebe die zweite elektrische Maschine mit der Abtriebswelle koppelt, und wobei
– das Hohlrad des zweiten Planetengetriebes mit der Abtriebswelle fest verbunden ist,
– das erste Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes mit dem Rotor der zweiten elektrischen Maschine fest verbunden ist,
– das zweite Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes mittels einer zweiten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist,
– der Steg des zweiten Planetengetriebes mittels einer zweiten Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar und mittels einer dritten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es, dass eines der Planetengetriebe, die zur Kopplung der beiden elektrischen Maschinen mit der Antriebs- und/oder der Abtriebswelle vorgesehen sind, als Ravigneaux-Satz ausgebildet ist. Unter einem Ravigneaux-Satz oder synonym, einem Ravigneaux-Getriebe versteht der Fachmann ein Planetengetriebe mit einem gemeinsamen Hohlrad, einem gemeinsamen Steg oder, synonym, Planetenträger, zwei Sonnenrädern unterschiedlicher Größe und einem doppelten Planetensatz, wobei ein Satz langer Planeten, bevorzugt Stufenplaneten, mit dem Hohlrad und einem der Sonnenräder und ein Satz kurzer Planeten mit den langen Planeten, bevorzugt mit deren kleinerer Stufe, und dem anderen Sonnenrad kämmt. Der Steg des Ravigneaux-Satzes ist dabei am Gehäuse festlegbar, was zusammen mit dem angetriebenen zweiten Sonnenrad zu einer Umkehrung der Drehrichtung führt, ohne dass die Laufrichtung der Antreibenden Maschine(n) umgekehrt oder ein Umkehrgetriebe eingesetzt werden müsste. Zudem erlaubt die feste Verbindung zwischen dem Hohlrad des Ravigneaux-Satzes und der Abtriebswelle die koaxiale Anordnung von An- und Abtriebswelle, sei es dass diese einander bereichsweise umgreifen, sei es dass sie axial vollständig benachbart angeordnet sind.
Insgesamt lassen sich mit einer solchen Antriebsanordnung Auf diese Weise lassen sich drei leistungsverzweigte Arbeitsmodi, ein serieller Arbeitsmodus und zwei mechanische Festgänge und ein leistungsverzweigter Rückwärtsgang realisieren. Auch ein rein elektrischer Betrieb ist möglich, auf den weiter unten in Zusammenhang mit einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung näher eingegangen werden soll.
Bei allen vorgenannten Variante und Ausführungsformen kann weiter vorgesehen sein, dass der Rotor der ersten elektrischen Maschine mittels einer dritten Kupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist. Hierdurch lassen sich, je nach Schaltzustand der übrigen Schaltelemente, zwei zusätzliche mechanische Festgänge, ein zusätzlicher serieller Betriebsmodus sowie ein parallelhybrider Rückwärtsmodus realisieren.
Weiter kann bei allen genannten Varianten und Ausführungsformen vorgesehen sein, dass der Rotor der ersten elektrischen Maschine mittels einer vierten Bremse mit dem Gehäuse verbindbar ist. Hierdurch werden zwei weitere mechanische Festgänge sowie ein weiterer parallelhybrider Rückwärtsmodus geschaffen.
Bei allen vorgenannten Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle mittels einer fünften 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 Drehmomentes 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 Planetengetriebes 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 benutzt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung,
2: eine zweite Ausführungsform erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung,
3: eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung,
4: eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Die 1–4 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung 10. In allen Figuren wiederkehrende Elemente sollen zunächst anhand von 1, deren Elemente auch bei den Ausführungsformen aller weiterer Figuren enthalten sind, 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. Diese sind axial benachbart zueinander angeordnet. Weiter weisen sämtliche dargestellten Hybridantriebsanordnungen 10 eine erste elektrische Maschine 20 und eine zweite elektrische Maschine 30 auf. Der Stator 22 der ersten elektrischen Maschine 20 ist drehfest mit einem nicht im Detail dargestellten Gehäuse verbunden. Der Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 ist radial innerhalb des Stators 22 drehbeweglich gelagert. Der Stator 32 der zweiten elektrischen Maschine 30 ist ebenfalls drehfest mit dem Gehäuse verbunden. Der Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine ist radial innerhalb des Stators 32 drehbeweglich gelagert. Die beiden elektrischen Maschinen 20, 30 sind axial benachbart zueinander angeordnet. Man spricht hier von einer sogenannten „In-line”-Konfiguration.
Zwischen An- und Abtriebswelle 12, 14 sind zwei Planetengetriebe, nämlich das erste Planetengetriebe 40 und das zweite Planetengetriebe 50, welches als Ravigneaux-Getriebe ausgebildet ist, angeordnet. Das erste Planetengetriebe 40 weist ein Hohlrad 42, ein Sonnenrad 44 und einen Satz drehbeweglich auf einem Steg 46 gelagerter Planetenräder 48 auf. Das zweite Planetengetriebe 50 weist ein gemeinsames Hohlrad 52, ein erstes Sonnenrad 54, ein zweites Sonnenrad 55, einen Satz drehbeweglich auf einem Steg 56 gelagerter Langplanetenräder 58 und einen ebenfalls drehbeweglich auf dem Steg 56 gelagerter Kurzplanetenräder 59 auf.
Der Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 ist fest mit dem Sonnenrad 44 des ersten Planetengetriebes 40 verbunden. Der Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine 30 ist fest mit dem ersten Sonnenrad 54 des zweiten Planetengetriebes 50, welches mit den Langplanetenrädern 58 kämmt, verbunden. Der Angriff der elektrischen Maschinen 20, 30 an den Sonnenrädern 44, 54 führt zu einer Minimierung der Momente innerhalb der Getriebeanordnung.
Das Hohlrad 42 des ersten Planetengetriebes 40 ist bei allen Ausführungsformen mittels einer ersten Bremse 80 mit dem Gehäuse verbindbar, d. h. bei geschlossener erste Bremse 80 ist das Hohlrad 42 am Gehäuse festgelegt; bei offener erster Bremse 80 kann das Hohlrad 42 frei drehen. Weiter ist das Hohlrad 42 des ersten Planetengetriebes 40 mittels einer ersten Kupplung 70 mit dem Rotor 34 der zweiten elektrischen Maschine 30 gekoppelt. Der Steg 46 des ersten Planetengetriebes 40, der einen Satz Planetenräder 48 trägt, ist mit der Antriebswelle 12 fest verbunden.
Mittels einer zweiten Bremse 82 ebenfalls am Gehäuse festlegbar ist das mit den Kurzplanetenrädern 59 kämmende zweite Sonnenrad 55 des zweiten Planetengetriebes 50. Sein Steg 56 ist mittels einer dritten Bremse, die hier aufgrund ihrer Wirkung hier auch als Rückwärtsbremse bezeichnet werden soll, ebenfalls am Gehäuse festlegbar. Gleichzeitig ist der Steg 56 des Ravigneaux-Satzes 50 mittels einer zweiten Kupplung mit der Antriebswelle 12 verbindbar. Das Hohlrad 52 des Ravigneaux-Satzes 50 schließlich ist mit der Abtriebswelle 14 fest verbunden.
Allen dargestellten Ausführungsformen gemeinsam ist noch eine hier als fünfte Bremse 88 bezeichnete Bremse, 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 fünften Bremse 88 ist, ein von der ersten elektrischen Maschine 20 im rein elektrischen Betrieb des Kraftfahrzeugs aufgebrachtes Drehmoment, das über das erste und das zweite Planetengetriebe 40, 50 zur Antriebswelle 12 übertragen wird, anzustützen. Ohne die fünfte Bremse 88 müsste diese Aufgabe von der zweiten elektrischen Maschine 30 allein übernommen werden. Dank der fünften Bremse 88 kann die erste elektrische Maschine 20 nunmehr stattdessen selbst einen Vortriebsbeitrag leisten.
Mit der in 1 gezeigten Ausführungsform lassen sich zehn Betriebsmodi realisieren, nämlich drei rein elektrische Modi, drei leistungsverzweigte Modi, ein serieller Betriebsmodus, zwei mechanische Festgänge, bei denen jedoch auch parallel Drehmoment elektrisch beigetragen werden kann, und ein leistungsverzweigter Rückwärtsgang.
Im ersten leistungsverzweigten Betriebsmodus sind die erste Kupplung 70 und die zweite Bremse 82 geschlossen, während die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. Der Momentenfluss läuft von einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine, die an der Antriebswelle 12 ansetzt, über den Steg 46 des ersten Planetengetriebes zu einer ersten Leistungsverzweigungsstelle. Die erste elektrische Maschine 20 kann über das erste Planetengetriebes generatorisch angetrieben werden oder motorisch Drehmoment einspeisen. Über die geschlossene erste Kupplung 70 verläuft der mechanische Zweig weiter über das erste Sonnenrad 54 des zweiten Planetengetriebes 50 zur Abtriebswelle 14. Dabei kann die zweite elektrische Maschine 30 generatorisch betrieben werden oder motorisch zusätzliches Drehmoment einspeisen.
In einem zweiten leistungsverzweigten Betriebsmodus sind die erste Kupplung 70 und die zweite Kupplung 72 geschlossen, während die Bremsen geöffnet sind. In diesem Fall läuft auch ein mechanischer Zweig über den Steg des zweiten Planetengetriebe 50 zur Abtriebswelle 14.
In einem dritten leistungsverzweigten Betriebsmodus sind die zweite Kupplung 72 und die erste Bremse 80 geschlossen, während die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. Durch die geöffnete erste Kupplung 70 ist hierbei die Verbindung zwischen dem ersten Planetengetriebe 40 und der zweiten elektrischen Maschine 30 unterbrochen. Das erste Planetengetriebe 40 arbeitet als reine Übersetzungsstufe. Die Leistungsverzweigung erfolgt im Wesentlichen im dritten Planetengetriebe 60.
Ein mittlerer mechanischer Festgang wird realisiert, indem die erste und die zweite Kupplung 70, 72 sowie die zweite Bremse 82 geschlossen und die übrigen Bremsen geöffnet werden. Der mechanische Leistungsfluss von der Verbrennungskraftmaschine zum Abtrieb läuft über das erste und zweite Planetengetriebe 40, 50, wobei die elektrischen Maschinen 20, 30 gemäß dem bekannten Parallelhybridprinzip positives oder negatives Moment beisteuern können.
Ein langer mechanischer Gang wird realisiert, indem wiederum die erste und die zweite Kupplung 70, 72 geschlossen werden und zusätzlich die erste Bremse 80 geschlossen wird, während die übrigen Bremsen geöffnet sind. Über das erste Planetengetriebe 40 kann somit kein Moment von der Verbrennungskraftmaschine zum Abtrieb geleitet werden. Vielmehr läuft das Moment allein über das zweite Planetengetriebe 50, wobei die elektrischen Maschinen 20, 30 wiederum im bekannten Parallelhybridmodus positives oder negatives Moment beitragen können.
Ein serieller Betriebsmodus wird realisiert, indem die erste und die zweite Bremse 80, 82 geschlossen und die übrigen Schaltelemente geöffnet werden. Das erste Planetengetriebe 40 wirkt dabei als reine Übersetzungsstufe zum generatorischen Betrieb der ersten elektrischen Maschine 20, deren elektrische Leistung über eine nicht dargestellte, jedoch bei allen Ausführungsformen vorhandene Leistungselektronik mit elektrischem Energiespeicher zum motorischen Betrieb der zweiten elektrischen Maschine 30 genutzt wird, die ihr Moment über das als reine Übersetzungsstufe wirkende zweite Planetengetriebe 50 zur Abtriebswelle 14 einspeist.
Für die drei erwähnten rein elektrischen Betriebsmodi wird die fünfte Bremse 88 geschlossen. In einem ersten elektrischen Betriebsmodus sind die erste Kupplung 70 und die zweite Bremse 82 geschlossen, während die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. In diesem Betriebsmodus tragen die erste und die zweite elektrische Maschine 20, 30 zum Vortrieb bei, wobei auf die Antriebswelle 12 zurückwirkendes Moment von der fünften Bremse 88 abgestützt wird.
In einem zweiten elektrischen Betriebsmodus ist zusätzlich zur fünften Bremse 88 nur die zweite Kupplung 72 geschlossen, während die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. In diesem Betriebsmodus tragen die erste und die zweite elektrische Maschine 20, 30 parallel zum Vortrieb bei, wobei das erste und zweite Planetengetriebe 40, 50 als reine Übersetzungsstufen zur Abtriebswelle 14 wirken.
Im dritten rein elektrischen Betriebsmodus sind zusätzlich zur fünften Bremse 88 die zweite Kupplung 72 und die erste Bremse 80 geschlossen, während die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. Hier trägt nur die zweite elektrische Maschine 30 zum Vortrieb bei, wobei das das zweite Planetengetriebe 50 als reine Übersetzungsstufe zur Abtriebswelle 14 wirkt.
Im Rückwärtsmodus schließlich ist die dritte Bremse 86, d. h. die Rückwärtsbremse, ebenso wie die erste Kupplung 70 geschlossen, währen die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. Moment, das von der Verbrennungskraftmaschine jeweils über das erste Planetengetriebe 40 und/oder von der zweiten elektrischen Maschine 30 direkt über das erste Sonnenrad 54 des Ravigneaux-Satzes 50 geleitet wird erfährt aufgrund dessen festgehaltenen Steges und zweiten Sonnenrades 55 eine Drehrichtungsumkehr, sodass die Abtriebswelle 14 rückwärts angetrieben wird. Ein Teil der Leistung fließt auch hier über erste elektrische Maschine 20 zur zweiten elektrischen Maschine 30, sodass hier ein leistungsverzweiger Modus vorliegt.
2 zeigt ein Weiterbildungen der Ausführungsform von 1, wobei zusätzlich zu den dort gezeigten Elementen hier eine dritte Kupplung 74 vorgesehen ist, mittels derer der Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 mit der Antriebswelle 12 koppelbar ist. Durch die vierte Kupplung 76 eröffnen sich jeweils vier neue Betriebsmodi, nämlich zwei mechanische Festgänge (ein langer und ein kurzer Gang), ein zweiter serieller Betriebsmodus und paralleler Rückwärtsmodus.
Zur Realisierung des zusätzlichen kurzen Ganges werden die dritte Kupplung 74 und die erste Kupplung 70 sowie die zweite Bremse 82 geschlossen, während die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. Das Drehmoment läuft von der Verbrennungskraftmaschine über das als Block umlaufende erste Planetengetriebe 40 zum ersten Sonnenrad 54 des Ravigneaux-Satzes 50. Dabei können die erste und die zweite elektrische Maschine 20, 30 parallel positives oder negatives Moment beitragen.
Zur Realisierung des zusätzlichen langen Ganges werden alle Kupplungen, 70, 72 und 74 geschlossen, während die Bremsen geöffnet sind. Das erste und das zweite Planetengetriebe 40, 50 laufen dabei als Block um. Das Moment der Verbrennungskraftmaschine wird direkt auf die Abtriebswelle 14 übertragen.
Zur Realisierung des zweiten seriellen Betriebsmodus werden die dritte Kupplung 74 und die zweite Bremse 82 geschlossen, während die übrigen Schaltelemente geöffnet sind. Die erste elektrische Maschine 20 wird dabei mit als Block umlaufendem erstem Planetengetriebe 40 generatorisch betrieben. Das motorisch von der zweiten elektrischen Maschine 30 erzeugte Drehmoment wird über das erste Sonnenrad 54 des zweiten Planetengetriebe 50 zur Abtriebswelle 14 geleitet.
Der parallele Rückwärtsmodus wird mit geschlossener dritter Bremse 84, geschlossener erster und dritter Kupplung 70, 74 und im Übrigen offenen Schaltelementen realisiert. Das erste Planetengetriebe 40 läuft als Block um, die geschlossene Rückwärtsbremse 84 erzeugt, wie oben erläutert eine Drehrichtungsumkehr und die erste und/oder die zweite elektrische Maschine 20, 30 können parallel positives oder negatives Drehmoment einspeisen.
Im Übrigen entsprechen die realisierbaren Betriebsmodi den weiter oben beschriebenen.
3 zeigt eine alternative Weiterbildung der Grundform von 1. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass der Rotor 24 der ersten elektrischen Maschine 20 mittels einer vierten Bremse 86 am Gehäuse festlegbar ist. Hierdurch ergeben sich zwei zusätzliche mechanische Festgänge sowie ein paralleler elektrischer Rückwärtsmodus.
Ein erster zusätzlicher Gang wird realisiert, indem die erste Kupplung 70, die zweite Bremse 82 und die vierte Bremse 86 geschlossen und die übrigen Schaltelemente geöffnet werden. Ein weiterer zusätzlicher Festgang ergibt sich durch Schließen der ersten und der zweiten Kupplung 70, 72 sowie Schließen der vierten Bremse 86 mit im Übrigen geöffneten weiteren Bremsen.
Bezüglich der übrigen realisierbaren Betriebsmodi wird auf das zuvor gesagte verwiesen.
Die Ausführungsform von 4 verbindet die Merkmale der Ausführungsformen der 2 und 3, d. h. sie enthält sowohl eine dritte Kupplung 74 als auch eine vierte Bremse 86 in der zuvor geschilderten Ausprägung mit dem zuvor geschilderten Wirkungen.
Bezüglich aller übrigen realisierbaren Betriebsmodi wird auf das zuvor gesagte verwiesen.
Natürlich stellen die in den Figuren gezeigten und in der speziellen Beschreibung diskutierten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand 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: Planetenräder von 40
50: zweites Planetengetriebe (Ravigneaux-Getriebe)
52: Hohlrad von 50
54: erstes Sonnenrad von 50
55: zweites Sonnenrad von 50
56: Steg von 50
58: Langplanetenräder von 50
59: Kurzplanetenräder von 50
70: erste Kupplung
72: zweite Kupplung
74: dritte Kupplung
80: erste Bremse
82: zweite Bremse
84: dritte Bremse
86: vierte Bremse
88: fünfte Bremse

Claims

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), wobei der Rotor (24) der ersten elektrischen Maschine (20) mit dem Sonnenrad (44) fest verbunden ist der Steg (46) mit der Antriebswelle (12) fest verbunden ist und das Hohlrad (42) mittels einer ersten Bremse (80) mit dem Gehäuse verbindbar und mittels einer ersten Kupplung (70) mit dem Rotor (34) der zweiten elektrischen Maschine (30) verbindbar ist, und – ein zweites, als Ravigneaux-Getriebe ausgebildetes Planetengetriebe (50), umfassend ein Hohlrad (52), ein erstes Sonnenrad (54), einen mit dem Hohlrad (52) und dem ersten Sonnenrad (54) kämmenden, drehbar auf einem Steg (56) montierten Satz von Langplanetenrädern (58), ein zweites Sonnenrad (55) und einen mit dem Satz von Langplanetenrädern (58) und dem zweiten Sonnenrad (55) kämmenden, drehbar auf dem Steg (56) montierten Satz von Kurzplanetenrädern (59), wobei das zweite Planetengetriebe (50) die zweite elektrische Maschine (30) mit der Abtriebswelle (14) koppelt, und wobei – das Hohlrad (52) des zweiten Planetengetriebes (50) mit der Abtriebswelle (14) fest verbunden ist, – das erste Sonnenrad (54) des zweiten Planetengetriebes (50) mit dem Rotor (34) der zweiten elektrischen Maschine (30) fest verbunden ist, – das zweite Sonnenrad (55) des zweiten Planetengetriebes (50) mittels einer zweiten Bremse (82) mit dem Gehäuse verbindbar ist, – der Steg (56) des zweiten Planetengetriebes (50) mittels einer zweiten Kupplung (72) mit der Antriebswelle (12) verbindbar und mittels einer dritten Bremse (84) mit dem Gehäuse verbindbar ist.
Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Langplanetenräder (58) als Stufenplanetenräder ausgebildet sind, deren erste Stufe größeren Umfangs mit dem Hohlrad (52) und dem ersten Sonnenrad (54) kämmt und deren zweite Stufe kleineren Umfangs mit dem Satz Kurzplanetenräder (59) kämmt.
Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (24) der ersten elektrischen Maschine (20) mittels einer dritten Kupplung (74) mit der Antriebswelle (12) verbindbar ist.
Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (24) der ersten elektrischen Maschine (20) mittels einer vierten Bremse (86) mit dem Gehäuse verbindbar ist.
Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (12) mittels einer fünften Bremse (88) mit den Gehäuse verbindbar ist.