DE102011004636A1

DE102011004636A1 - Drive arrangement of a hybrid vehicle

Info

Publication number: DE102011004636A1
Application number: DE102011004636.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Neubauer; Thorsten BIERMANN; Jürgen Stölzle
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-02-24
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2014-02-27
Also published as: WO2012113468A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung eines Hybridfahrzeugs, das einen als Tretantrieb oder als Verbrennungsmotor ausgebildeten Primärantrieb und einen als Elektromaschine (3) ausgebildeten Sekundärantrieb aufweist, mit einer koaxialen Anordnung eines Abtriebsrades (2) des Primärantriebs, der Elektromaschine (3), eines gemeinsamen Antriebslaufrades (30) und eines als einfaches Planetengetriebe (8) ausgebildeten Überlagerungsgetriebes (4, 4'), über welches das Abtriebsrad (2) des Primärantriebs und der Rotor (7) der Elektromaschine (3) mit dem Antriebslaufrad (30) in Triebverbindung stehen. Zur Schaffung einer einfach und kompakt aufgebauten Antriebseinrichtung mit verbesserten Betriebseigenschaften ist vorgesehen, dass eine zentrale Achswelle (24) drehbar in einem rahmenfesten Gehäuse (25) gelagert ist, dass an einem Ende (26) der Achswelle (24) das Abtriebsrad (2) des Primärantriebs drehfest angeordnet und an dem axial gegenüberliegenden Ende (29) das Antriebslaufrad (30) drehbar gelagert ist, und dass die Elektromaschine (3) und das Überlagerungsgetriebe (4, 4') innerhalb des Gehäuses (25) axial zwischen dem Abtriebsrad (2) und dem Antriebslaufrad (30) angeordnet sind.The invention relates to a drive arrangement of a hybrid vehicle, which has a primary drive designed as a pedal drive or an internal combustion engine and a secondary drive designed as an electric machine (3), with a coaxial arrangement of an output wheel (2) of the primary drive, the electric machine (3), and a common drive wheel ( 30) and a superposition gear (4, 4 ') designed as a simple planetary gear (8), via which the driven wheel (2) of the primary drive and the rotor (7) of the electric machine (3) are in drive connection with the drive wheel (30). To create a simple and compact drive device with improved operating properties, it is provided that a central axle shaft (24) is rotatably mounted in a frame-fixed housing (25), that at one end (26) of the axle shaft (24) the driven wheel (2) of the The primary drive is arranged in a rotationally fixed manner and the drive impeller (30) is rotatably mounted on the axially opposite end (29), and the electric machine (3) and the superposition gear (4, 4 ') within the housing (25) axially between the driven wheel (2) and the drive impeller (30) are arranged.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung eines Hybridfahrzeugs, das einen als Tretantrieb oder als Verbrennungsmotor ausgebildeten Primärantrieb und einen als Elektromaschine ausgebildeten Sekundärantrieb aufweist, mit einer koaxialen Anordnung eines Abtriebsrades des Primärantriebs, der Elektromaschine, eines gemeinsamen Antriebslaufrades, und eines als einfaches Planetengetriebe ausgebildeten Überlagerungsgetriebes, über welches das Abtriebsrad des Primärantriebs und der Rotor der Elektromaschine mit dem Antriebslaufrad in Triebverbindung stehen.The invention relates to a drive assembly of a hybrid vehicle having a trained as Tretantrieb or as a combustion engine prime mover and designed as an electric secondary drive with a coaxial arrangement of a driven gear of the prime mover, the electric machine, a common drive wheel, and designed as a simple planetary gear superposition which the output gear of the prime mover and the rotor of the electric machine are in drive connection with the drive wheel.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Leichte Hybridfahrzeuge mit insgesamt zwei oder drei Laufrädern und einem einzigen Antriebslaufrad, wie z. B. ein Elektrofahrrad oder ein Hybrid-Kabinenroller, können als Primärantrieb einen über eine mit Tretkurbeln versehene Tretkurbelwelle durch Muskelkraft betätigbaren Tretantrieb oder einen mit flüssigem oder gasförmigen Kraftstoff betreibbaren Verbrennungsmotor aufweisen. Der Sekundärantrieb ist dagegen üblicherweise ein Elektroantrieb und wird durch mindestens einen Elektromotor gebildet, der aus einem elektrischen Energiespeicher versorgt wird. Wenn der Antrieb des Hybridfahrzeugs, wie es hier vorgesehen ist, über ein gemeinsames Antriebslaufrad erfolgen soll, müssen die Antriebsmomente des Primärantriebs und des Sekundärantriebs in geeigneter Weise zusammengeführt werden. Dies ist aber besonders schwierig, da die beiden Antriebsarten unterschiedliche Betriebsdrehzahlbereiche und Drehzahl-Drehmoment-Verläufe aufweisen.Light hybrid vehicles with a total of two or three wheels and a single drive wheel, such. As an electric bicycle or a hybrid cabin scooter, can have as a prime mover via a pedal crankshaft provided with pedal operated by muscle power pedal drive or operable with liquid or gaseous fuel internal combustion engine. By contrast, the secondary drive is usually an electric drive and is formed by at least one electric motor, which is supplied from an electrical energy store. If the drive of the hybrid vehicle, as provided here, should take place via a common drive wheel, the drive torque of the prime mover and the secondary drive must be brought together in a suitable manner. But this is particularly difficult, since the two types of drives have different operating speed ranges and speed-torque curves.

Von Hybrid-Fahrrädern, die auch als Elektrofahrräder bezeichnet werden können, ist bekannt, dass die Antriebsmomente des Tretantriebs und des Elektroantriebs über Freilaufkupplungen und/oder über ein vorzugsweise als einfaches Planetengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe entweder im Bereich der Tretkurbelwelle oder im Bereich der Achswelle des Antriebslaufrades zusammengeführt werden können.Hybrid bicycles, which can also be referred to as electric bicycles, it is known that the drive torque of the pedal drive and the electric drive via overrunning clutches and / or combined via a preferably designed as a simple planetary gear superposition gear either in the pedal crankshaft or in the range of the axle shaft of the drive wheel can be.

In der US 6 296 072 B1 ist eine Antriebsanordnung eines Elektrofahrrads beschrieben, die einen Elektromotor, ein Untersetzungsgetriebe und zwei Freilaufkupplungen umfasst, welche koaxial über der Tretkurbelwelle angeordnet sind. Der Rotor des Elektromotors und die Nabe des mindestens einen Antriebskettenrades eines mit dem Antriebslaufrad in Triebverbindung stehenden Kettentriebs sind jeweils drehbar auf der Tretkurbelwelle gelagert. Die Tretkurbelwelle ist über die erste Freilaufkupplung mit der Nabe des Antriebskettenrades koppelbar. Der Rotor des Elektromotors ist über das aus zwei hintereinander geschalteten einfachen Planetengetrieben gebildete Untersetzungsgetriebe und die diesem nachgeschaltete zweite Freilaufkupplung mit der Nabe des Kettenrades koppelbar. Somit erfolgt der Antrieb des Elektrofahrrads jeweils durch den an der Nabe des Kettenrades stärkeren Antrieb, den Tretantrieb oder den Elektroantrieb. Ein wirklicher Hybridantrieb, bei dem der Antrieb des Elektrofahrrads gleichzeitig durch den Tretantrieb und den Elektroantrieb erfolgt, ist damit jedoch praktisch nicht möglich.In the US Pat. No. 6,296,072 B1 a drive assembly of an electric bicycle is described, which comprises an electric motor, a reduction gear and two one-way clutches, which are arranged coaxially over the pedal crankshaft. The rotor of the electric motor and the hub of the at least one drive sprocket of a drive train in driving connection with the drive wheel are each rotatably mounted on the pedal crankshaft. The pedal crankshaft can be coupled via the first one-way clutch to the hub of the drive sprocket. The rotor of the electric motor can be coupled with the hub of the sprocket via the reduction gear formed from two simple planetary gears connected in series and the second one-way clutch connected downstream of the latter. Thus, the drive of the electric bicycle is in each case by the stronger at the hub of the sprocket drive, the pedal drive or the electric drive. A real hybrid drive, in which the drive of the electric bicycle is done simultaneously by the pedal drive and the electric drive, but this is practically impossible.

Aus der DE 10 2009 045 447 A1 sind zwei Ausführungen einer weiteren Antriebsanordnung eines Elektrofahrrads bekannt, die jeweils eine Elektromaschine und ein als einfaches Planetengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe umfassen, welche koaxial über der Tretkurbelwelle angeordnet sind. Bei der ersten Variante der Antriebsanordnung ist das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes durch den Planetenträger gebildet, der drehfest mit der Tretkurbelwelle verbunden ist. Das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes wird durch das Sonnenrad gebildet, das drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden ist. Das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes ist durch das Hohlrad gebildet, auf dem ein Antriebskettenrad eines mit dem Antriebslaufrad des Elektrofahrrads in Triebverbindung stehenden Kettentriebs befestigt ist. Bei der zweiten Variante der Antriebsanordnung ist das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes durch das Sonnenrad gebildet, das drehfest mit der Tretkurbelwelle verbunden ist. Der Rotor der Elektromaschine steht über ein als Planetengetriebe ausgebildetes Untersetzungsgetriebe mit dem nun das zweite Eingangselement bildenden Planetenträger des Überlagerungsgetriebes in Triebverbindung. Das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes ist wiederum durch das Hohlrad gebildet, auf dem das Antriebskettenrad des Kettentriebs befestigt ist. In den beiden Ausführungsformen dieser Antriebsanordnung sind ein reiner Tretantrieb, ein reiner Elektroantrieb und ein Hybridantrieb möglich. Zur Abstützung des von dem Tretantrieb eingeleiteten Antriebsmomentes bei kraftloser Elektromaschine sind der Rotor und damit das Sonnenrad über eine Freilaufkupplung gehäusefest arretierbar. Im Elektrofahrbetrieb muss das von der Elektromaschine eingeleitete Antriebsmoment dagegen mit Muskelkraft an der Tretkurbelwelle abgestützt werden.From the DE 10 2009 045 447 A1 Two versions of a further drive assembly of an electric bicycle are known, each comprising an electric machine and designed as a simple planetary gear superposition gear, which are arranged coaxially over the pedal crankshaft. In the first variant of the drive arrangement, the first input element of the superposition gear is formed by the planet carrier, which is non-rotatably connected to the pedal crankshaft. The second input element of the superposition gear is formed by the sun gear, which is rotatably connected to the rotor of the electric machine. The output element of the superposition gear is formed by the ring gear, on which a drive sprocket of a drive train with the drive wheel of the electric bicycle in drive connection chain drive is attached. In the second variant of the drive arrangement, the first input element of the superposition gear is formed by the sun gear, which is non-rotatably connected to the pedal crankshaft. The rotor of the electric machine is connected via a trained as a planetary gear reduction gear with the now the second input element forming planet carrier of the superposition gearing in drive connection. The output element of the superposition gear is in turn formed by the ring gear on which the drive sprocket of the chain drive is mounted. In the two embodiments of this drive arrangement, a pure pedal drive, a pure electric drive and a hybrid drive are possible. In order to support the drive torque introduced by the pedal drive in the case of a powerless electric machine, the rotor and thus the sun gear can be locked to the housing by means of an overrunning clutch. In electric driving mode, however, the drive torque introduced by the electric machine must be supported by muscle power on the pedal crankshaft.

Schließlich ist aus der EP 0 500 821 B1 eine Antriebsanordnung eines Elektrofahrrads bekannt, welche die Abtriebsnabe eines als Tretantrieb ausgebildeten Primärantriebs, das Abtriebsrad eines als Elektromaschine ausgebildeten Sekundärantriebs und ein als einfaches Planetengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe umfasst, welche koaxial über der Achswelle des Antriebslaufrades angeordnet sind. Das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes wird durch das Hohlrad gebildet, das drehfest mit der mehrere Kettenräder tragenden Abtriebsnabe eines mit der Tretkurbelwelle in Triebverbindung stehenden Kettentriebs verbunden ist. Das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes wird durch das Sonnenrad gebildet, das drehfest mit dem Abtriebsrad eines mit dem Rotor des Elektromotors in Triebverbindung stehenden und hoch übersetzten Zahnriementriebs verbunden ist. Das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes wird durch den Planetenträger gebildet, der einerseits mit der drehbar in einem Rahmen des Hybridfahrzeugs gelagerten Achswelle und andererseits mit dem Antriebslaufrad des Hybridfahrzeugs verbunden ist. Die Abtriebsnabe des Primärantriebs und das Abtriebsrad des Sekundärantriebs sind jeweils drehbar auf der Achswelle gelagert. Bei dieser bekannten Antriebsanordnung sind ein reiner Tretantrieb, ein reiner Elektroantrieb und ein Hybridantrieb möglich. Für den reinen Tretantrieb und den reinen Elektroantrieb ist zur Abstützung des Antriebsmomentes in dem Überlagerungsgetriebe jedoch ein Haltemoment durch den jeweils anderen Antrieb erforderlich. Zudem ist der Wirkungsgrad des Elektroantriebs aufgrund der Übertragungsverluste des Zahnriementriebs relativ niedrig.Finally, out of the EP 0 500 821 B1 a drive assembly of an electric bicycle is known, which comprises the output hub of a pedal drive designed as a prime mover, the driven gear designed as an electric machine secondary drive and designed as a simple planetary gear superposition gear which coaxially over the axle shaft of the drive wheel are arranged. The first input element of the superimposed gear is formed by the ring gear, which is non-rotatably connected to the plurality of sprockets supporting output hub of a standing with the pedal crankshaft in drive connection chain drive. The second input element of the superposition gear is formed by the sun gear, which is non-rotatably connected to the driven gear of a toothed belt drive in drive connection with the rotor of the electric motor and highly geared. The output element of the superposition gear is formed by the planet carrier, which is connected on the one hand to the axle shaft rotatably mounted in a frame of the hybrid vehicle and on the other hand to the drive wheel of the hybrid vehicle. The output hub of the prime mover and the output gear of the secondary drive are each rotatably mounted on the axle shaft. In this known drive arrangement, a pure pedal drive, a pure electric drive and a hybrid drive are possible. For the pure pedal drive and the pure electric drive but a holding torque by the other drive is required to support the drive torque in the superposition gear. In addition, the efficiency of the electric drive due to the transmission losses of the toothed belt drive is relatively low.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung eines Hybridfahrzeugs vorzuschlagen, mit einer koaxialen Anordnung des Abtriebsrades eines Primärantriebs, einer Elektromaschine, eines gemeinsamen Antriebslaufrades und eines als einfaches Planetengetriebe ausgebildeten Überlagerungsgetriebes, über welches das Abtriebsrad des Primärantriebs und der Rotor der Elektromaschine mit dem Antriebslaufrad in Triebverbindung stehen, die einfach und kompakt aufgebaut ist sowie gegenüber den bekannten Antriebsanordnungen verbesserte Betriebseigenschaften aufweist.The invention has for its object to propose a drive arrangement of a hybrid vehicle, with a coaxial arrangement of the output gear of a prime mover, an electric machine, a common drive wheel and designed as a simple planetary gear superposition gear, via which the driven gear of the prime mover and the rotor of the electric machine with the drive wheel are in drive connection, which is simple and compact and has improved operating characteristics over the known drive arrangements.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Antriebsanordnung eines Hybridfahrzeugs, bei der ein Abtriebsrad eines Primärantriebs, eine Elektromaschine, ein gemeinsames Antriebslaufrad und ein als einfaches Planetengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe, über welches das Abtriebsrad des Primärantriebs und der Rotor der Elektromaschine mit dem Antriebslaufrad in Triebverbindung stehen, mit einfachem und kompaktem Aufbau sowie guten Betriebseigenschaften herstellbar ist, wenn das Abtriebslaufrad des Primärantriebs und das Antriebslaufrad an axial entgegengesetzten Enden einer Achse und die Elektromaschine und das Überlagerungsgetriebe axial dazwischen angeordnet sind.The invention is based on the finding that a drive arrangement of a hybrid vehicle, in which a driven gear of a prime mover, an electric machine, a common drive wheel and designed as a simple planetary gear superposition gear, via which the driven gear of the prime mover and the rotor of the electric machine with the drive wheel in drive connection can be produced with a simple and compact design and good operating characteristics, when the driven impeller of the prime mover and the drive wheel at axially opposite ends of an axis and the electric machine and the superposition gear are arranged axially therebetween.

Die Erfindung geht daher aus von einer Antriebsanordnung eines Hybridfahrzeugs, das einen als Tretantrieb oder als Verbrennungsmotor ausgebildeten Primärantrieb und einen als Elektromaschine ausgebildeten Sekundärantrieb aufweist. Derartige Antriebsanordnungen sind in unterschiedlichen Ausführungen mit einer koaxialen Anordnung eines Abtriebsrades des Primärantriebs, der Elektromaschine, eines gemeinsamen Antriebslaufrades und eines als einfaches Planetengetriebe ausgebildeten Überlagerungsgetriebes bekannt, wobei das Abtriebsrad des Primärantriebs und der Rotor der Elektromaschine über das Überlagerungsgetriebe mit dem Antriebslaufrad in Triebverbindung stehen. Durch die axiale Anordnung der Elektromaschine und des Überlagerungsgetriebes zwischen dem Abtriebsrad des Primärantriebs und dem Antriebslaufrad erfolgt der Kraftfluss in der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung weitgehend in einer axialen Richtung von der Eingangsseite, an der das Abtriebsrad des Primärantriebs angeordnet ist, zu der Ausgangsseite, an der das Antriebslaufrad angeordnet ist. Demzufolge ergibt sich ein relativ einfacher und kompakter Aufbau der Antriebseinrichtung, deren Auslegung in vielfältiger Weise, unter anderem durch die Anpassung der Elektromaschine und des Überlagerungsgetriebes, an die Betriebseigenschaften des Primärantriebs angepasst werden kann.The invention is therefore based on a drive arrangement of a hybrid vehicle, which has a trained as Tretantrieb or as an internal combustion engine prime mover and designed as an electric machine secondary drive. Such drive arrangements are known in different embodiments with a coaxial arrangement of a driven gear of the prime mover, the electric machine, a common drive wheel and designed as a simple planetary gear superposition gear, wherein the driven gear of the prime mover and the rotor of the electric machine via the superposition gear with the drive wheel in drive connection. Due to the axial arrangement of the electric machine and the superposition gear between the driven gear of the prime mover and the drive wheel, the power flow in the drive assembly according to the invention is largely in an axial direction from the input side, on which the output gear of the prime mover is arranged, to the output side, at which the drive wheel is arranged. Accordingly, there is a relatively simple and compact construction of the drive device, the interpretation of which can be adapted in many ways, including through the adaptation of the electric machine and the superposition gear, to the operating characteristics of the prime mover.

Das als Planetengetriebe ausgebildete Überlagerungsgetriebe ist bevorzugt derart ausgeführt, dass das Sonnenrad das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes bildet und drehfest mit der Achswelle verbunden ist, dass das Hohlrad das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes bildet und drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden ist oder mit diesem in Triebverbindung steht, und dass der Planetenträger das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes bildet und drehfest mit dem Antriebslaufrad verbunden ist oder mit diesem in Triebverbindung steht.The superposition gear designed as a planetary gear is preferably designed such that the sun gear forms the first input element of the superposition gear and is rotatably connected to the axle shaft, that the ring gear forms the second input element of the superposition gear and rotatably connected to the rotor of the electric machine or with this in drive connection is, and that the planet carrier forms the output element of the superposition gear and rotatably connected to the drive wheel or is in drive connection therewith.

Diese Ausführungsform berücksichtigt, dass der Betriebsdrehzahlbereich des als Tretantrieb oder als Verbrennungsmotor ausgebildeten Primärantriebs kleiner als derjenige der Elektromaschine ist, so dass die Drehzahl und das Drehmoment an dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes durch eine entsprechende Ansteuerung der Elektromaschine in einem großen Bereich steuerbar ist.This embodiment takes into account that the operating speed range of the primary drive embodied as a pedal drive or as an internal combustion engine is smaller than that of the electric machine, so that the rotational speed and the torque at the output element of the superposition gear can be controlled within a large range by a corresponding control of the electric machine.

Dies gilt besonders dann, wenn die Elektromaschine in beiden Drehrichtungen als Motor und als Generator betreibbar ist, da die Drehzahl an dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes dann bis auf Null reduzierbar und die Drehrichtung umkehrbar ist. Somit ist dann ein Abbremsen des Hybridfahrzeugs bis zum Stillstand ohne die Betätigung einer Betriebsbremse und ein Anfahren in beide Fahrtrichtungen möglich.This is especially true when the electric machine is operable in both directions as a motor and as a generator, since the speed at the output element of the superposition gear can then be reduced to zero and the direction of rotation is reversible. Thus, a braking of the hybrid vehicle is then possible to a standstill without the operation of a service brake and a start in both directions.

Das Überlagerungsgetriebe kann jedoch auch derart ausgeführt sein, dass das Sonnenrad das erste Eingangselement des Überlagerungsgetriebes bildet und drehfest mit der Achswelle verbunden ist, dass der Planetenträger das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes bildet und drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden ist oder mit diesem in Triebverbindung steht, und dass das Hohlrad das Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes bildet und drehfest mit dem Antriebslaufrad verbunden ist oder mit diesem in Triebverbindung steht. Da in diesem Fall eine Drehrichtungsumkehr an dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes gegenüber dem ersten Eingangselement schon durch eine geringere Drehzahl an dem zweiten Eingangselement erreichbar ist, kann in diesem Fall eine nur in einer einzigen Drehrichtung als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine verwendet werden. However, the superposition gear can also be designed such that the sun gear forms the first input element of the superposition gear and is rotatably connected to the axle, that the planet carrier forms the second input element of the superposition gear and is rotatably connected to the rotor of the electric machine or is in drive connection therewith , and that the ring gear forms the output element of the superposition gear and is rotatably connected to the drive wheel or is in drive connection therewith. Since in this case a reversal of the direction of rotation at the output element of the superposition gearing relative to the first input element can already be achieved by a lower rotational speed at the second input element, an electric machine which can be operated as a motor and as a generator in only one single direction of rotation can be used in this case.

Zur Reduzierung der Ausgangsdrehzahl der Antriebsanordnung und zur Erhöhung des an dem Antriebslaufrad anliegenden Drehmomentes kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes und dem Antriebslaufrad ein erstes Untersetzungsgetriebe angeordnet ist, das als ein einfaches Planetengetriebe ausgebildet und innerhalb des Gehäuses koaxial über der Achswelle und axial zwischen dem Überlagerungsgetriebe und dem Antriebslaufrad angeordnet ist.To reduce the output speed of the drive assembly and increase the voltage applied to the drive wheel torque can be provided that between the output element of the superposition gear and the drive wheel, a first reduction gear is arranged, which is formed as a simple planetary gear and within the housing coaxially over the axle and axially is arranged between the superposition gear and the drive wheel.

Das als Planetengetriebe ausgebildete erste Untersetzungsgetriebe kann derart ausgeführt sein, dass das Sonnenrad das Eingangselement des ersten Untersetzungsgetriebes bildet und drehfest mit dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbunden ist, dass das Hohlrad das Ausgangselement des ersten Untersetzungsgetriebes bildet und drehfest mit dem Antriebslaufrad verbunden ist, und dass der Planetenträger das Stützelement des ersten Untersetzungsgetriebes bildet und drehfest in dem Gehäuse arretiert ist. Diese Ausführungsform des ersten Untersetzungsgetriebes ist allerdings mit einer Drehrichtungsumkehr zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement verbunden, die bei der Auslegung und Anordnung des Primärantriebs und der Elektromaschine berücksichtigt werden muss.The first reduction gear designed as a planetary gear can be designed such that the sun gear forms the input element of the first reduction gear and is rotatably connected to the output element of the superposition gear, that the ring gear forms the output element of the first reduction gear and is rotatably connected to the drive wheel, and that Planet carrier forms the support element of the first reduction gear and is rotatably locked in the housing. However, this embodiment of the first reduction gear is associated with a reversal of rotation between the input member and the output member, which must be taken into account in the design and arrangement of the prime mover and the electric machine.

Wenn eine Drehrichtungsumkehr in dem ersten Untersetzungsgetriebe vermieden werden soll, ist vorgesehen, dass das Sonnenrad des Planetengetriebes das Eingangselement des ersten Untersetzungsgetriebes bildet und drehfest mit dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes verbunden ist, dass der Planetenträger des Planetengetriebes das Ausgangselement des ersten Untersetzungsgetriebes bildet und drehfest mit dem Antriebslaufrad verbunden ist, und dass das Hohlrad des Planetengetriebes das Stützelement des ersten Untersetzungsgetriebes bildet und drehfest in dem Gehäuse arretiert ist.When a reversal of rotation in the first reduction gear is to be avoided, it is provided that the sun gear of the planetary gear forms the input element of the first reduction gear and is rotatably connected to the output element of the superposition gear, that the planet carrier of the planetary gear forms the output element of the first reduction gear and rotationally fixed to the Drive impeller is connected, and that the ring gear of the planetary gear forming the support member of the first reduction gear and is rotatably locked in the housing.

Unabhängig davon, ob dem Überlagerungsgetriebe ein Untersetzungsgetriebe nachgeschaltet ist oder nicht, kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Rotor der Elektromaschine und dem zweiten Eingangselement des Überlagerungsgetriebes ein zweites Untersetzungsgetriebe angeordnet ist, das als ein einfaches Planetengetriebe ausgebildet und innerhalb des Gehäuses koaxial über der Achswelle und axial zwischen der Elektromaschine und dem Überlagerungsgetriebe angeordnet ist. Durch dieses zweite Untersetzungsgetriebe wird die an dem Rotor der Elektromaschine anliegende Drehzahl reduziert und das Drehmoment entsprechend erhöht. Hierdurch kann die Elektromaschine als ein relativ drehmomentschwacher Schnellläufer und somit entsprechend kompakt sowie leicht ausgebildet sein. Zudem können hierdurch, insbesondere wenn es sich bei dem Primärantrieb um einen Tretantrieb handelt, die unterschiedlich hohen Betriebsdrehzahlen des Primärantriebs und des Sekundärantriebs aneinander angeglichen werden, was zu geringeren Wälzverlusten innerhalb des Überlagerungsgetriebes führt.Regardless of whether the superposition gearing a reduction gear is connected downstream or not, it can be provided that between the rotor of the electric machine and the second input element of the superposition gearing, a second reduction gear is arranged, which is formed as a simple planetary gear and within the housing coaxial with the axle shaft and is arranged axially between the electric machine and the superposition gear. By this second reduction gear applied to the rotor of the electric machine speed is reduced and increases the torque accordingly. As a result, the electric machine can be configured as a relatively low-torque high-speed rotor and thus correspondingly compact and lightweight. In addition, in this way, in particular when the primary drive is a pedal drive, the different speeds of operation of the prime mover and of the secondary drive can be matched to one another, which leads to lower rolling losses within the superposition gearing.

Das als Planetengetriebe ausgebildete zweite Untersetzungsgetriebe ist derart ausgeführt, dass das Sonnenrad das Eingangselement des zweiten Untersetzungsgetriebes bildet und drehfest mit dem Rotor der Elektromaschine verbunden ist, dass der Planetenträger das Ausgangselement des zweiten Untersetzungsgetriebes bildet und drehfest mit dem zweiten Eingangselement des Überlagerungsgetriebes verbunden ist, und dass das Hohlrad das Stützelement des zweiten Untersetzungsgetriebes bildet und drehfest in dem Gehäuse arretiert ist.The trained as a planetary gear second reduction gear is designed such that the sun gear forms the input element of the second reduction gear and is rotatably connected to the rotor of the electric machine, that the planet carrier forms the output element of the second reduction gear and is rotatably connected to the second input element of the superposition gear, and that the ring gear forms the support element of the second reduction gear and is locked against rotation in the housing.

Zur Erzielung kompakter Abmessungen der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist vorteilhaft ein Rotorträger vorgesehen, der drehbar auf der Achswelle gelagert ist, und an dem der Rotor der Elektromaschine sowie das zweite Eingangselement des Überlagerungsgetriebes oder das Eingangselement des zweiten Untersetzungsgetriebes befestigt sind.To achieve compact dimensions of the drive arrangement according to the invention, a rotor carrier is advantageously provided, which is rotatably mounted on the axle shaft, and to which the rotor of the electric machine and the second input element of the superposition gear or the input element of the second reduction gear are fixed.

Für denselben Zweck, insbesondere der Vermeidung einer innerhalb des Gehäuses angeordneten und ein Lager der Achswelle aufnehmenden Gehäuserippe, ist auch vorgesehen, dass mindestens eine der Lagerungen der Achswelle in dem Gehäuse durch eine drehbare Lagerung des Stützelementes des ersten Untersetzungsgetriebes oder des Stützelementes des zweiten Untersetzungsgetriebes auf der Achswelle gebildet ist. Die Übertragung der betreffenden Lagerkräfte von der Achswelle in das Gehäuse erfolgt dann über das ohnehin vorhandene, an dem Gehäuse befestigte Stützelement.For the same purpose, in particular the avoidance of arranged inside the housing and a bearing of the axle shaft receiving housing rib, it is also provided that at least one of the bearings of the axle shaft in the housing by a rotatable mounting of the support element of the first reduction gear or the support element of the second reduction gear on the axle shaft is formed. The transmission of the respective bearing forces from the axle shaft in the housing then takes place via the already existing, attached to the housing support member.

Wie schon zuvor erwähnt wurde, ist die Elektromaschine bevorzugt in beiden Drehrichtungen als Motor und als Generator betreibbar ausgebildet, da hierdurch ein großer Steuerungsbereich der an dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes und damit an dem Antriebslaufrad wirksamen Drehzahl, Drehrichtung und des Drehmomentes erzielt wird. As already mentioned, the electric machine is preferably designed to be operable in both directions of rotation as a motor and as a generator, since in this way a large control range of the effective speed, direction of rotation and torque acting on the output element of the superposition gear and thus on the drive wheel is achieved.

Um das Austreten von Schmiermitteln und das Eindringen von Schmutz und Wasser zu vermeiden, kann der Innenraum des Gehäuses durch ein zwischen dem Gehäuse und dem Antriebslaufrad oder einem an diesem befestigten Bauteil angeordnetes Dichtelement abgedichtet sein.In order to prevent the escape of lubricants and the ingress of dirt and water, the interior of the housing may be sealed by a sealing element disposed between the housing and the drive wheel or a component attached thereto.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnung an vier Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Darin zeigtThe invention will be explained below with reference to the accompanying drawings of four embodiments. It shows

1 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung in einem Axialschnitt, 1 a first embodiment of the drive assembly according to the invention in an axial section,

2 die Antriebsanordnung gemäß 1 in einem vergrößerten Ausschnitt. 2 the drive assembly according to 1 in an enlarged section.

3 die erste Ausführung der Antriebsanordnung nach den 1 und 2 in einer schematischen Darstellung, 3 the first embodiment of the drive assembly according to 1 and 2 in a schematic representation,

4 eine zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung in einer schematischen Darstellung, 4 A second embodiment of the drive assembly according to the invention in a schematic representation,

5 eine dritte Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung in einer schematischen Darstellung, und 5 a third embodiment of the drive assembly according to the invention in a schematic representation, and

6 eine vierte Ausführung der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung in einer schematischen Darstellung. 6 a fourth embodiment of the drive assembly according to the invention in a schematic representation.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Eine in der schematischen Darstellung der 3 abgebildete erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 1.1 eines Hybridfahrzeugs weist eine koaxiale Anordnung eines Abtriebsrades 2 eines Primärantriebs, einer Elektromaschine 3, eines Überlagerungsgetriebes 4, eines Untersetzungsgetriebes 5 und eines gemeinsamen Antriebslaufrades auf. Die Elektromaschine 3 besteht aus einem gehäusefest angeordneten Stator 6 und einem drehbaren Rotor 7. Das Überlagerungsgetriebe 4 ist als ein einfaches Planetengetriebe 8 mit einem Sonnenrad 9, einem mehrere Planetenräder 10 tragenden Planetenträger 11 und einem Hohlrad 12 ausgebildet. Das Sonnenrad 9 des Planetengetriebes 8 bildet das erste Eingangselement 13 des Überlagerungsgetriebes 4 und ist drehfest mit dem Abtriebsrad 2 des Primärantriebs verbunden. Das Hohlrad 12 des Planetengetriebes 8 bildet das zweite Eingangselement 14 des Überlagerungsgetriebes 4 und ist drehfest mit dem Rotor 7 der Elektromaschine 3 verbunden. Der Planetenträger 11 des Planetengetriebes 8 bildet das Ausgangselement 15 des Überlagerungsgetriebes 4 und ist drehfest mit dem Eingangselement 21 des nachgeschalteten Untersetzungsgetriebes 5 verbunden.One in the schematic representation of 3 Pictured first embodiment of a drive assembly according to the invention 1.1 a hybrid vehicle has a coaxial arrangement of a driven wheel 2 a prime mover, an electric machine 3 , a superposition gearbox 4 , a reduction gear 5 and a common drive impeller. The electric machine 3 consists of a stator fixed to the housing 6 and a rotatable rotor 7 , The superposition gearbox 4 is considered a simple planetary gear 8th with a sun wheel 9 , a multiple planet gears 10 carrying planet carrier 11 and a ring gear 12 educated. The sun wheel 9 of the planetary gear 8th forms the first input element 13 of the superposition gearbox 4 and is non-rotatable with the output gear 2 connected to the prime mover. The ring gear 12 of the planetary gear 8th forms the second input element 14 of the superposition gearbox 4 and is rotatable with the rotor 7 the electric machine 3 connected. The planet carrier 11 of the planetary gear 8th forms the starting element 15 of the superposition gearbox 4 and is non-rotatable with the input member 21 of the downstream reduction gear 5 connected.

Das Untersetzungsgetriebe 5 ist ebenfalls als ein einfaches Planetengetriebe 16 mit einem Sonnenrad 17, einem mehrere Planetenräder 18 tragenden Planetenträger 19 und einem Hohlrad 20 ausgebildet. Das Sonnenrad 17 dieses Planetengetriebes 16 bildet das Eingangselement 21 des Untersetzungsgetriebes 5 und ist drehfest mit dem Ausgangselement 15 des vorgeschalteten Überlagerungsgetriebes 4 verbunden. Das Hohlrad 20 dieses Planetengetriebes 16 bildet das Ausgangselement 22 des Untersetzungsgetriebes 5 und ist drehfest mit dem in 3 nicht näher dargestellten Antriebslaufrad verbunden. Der Planetenträger 19 dieses Planetengetriebes 16 bildet das Stützelement 23 des Untersetzungsgetriebes 5 und ist gehäusefest arretiert.The reduction gear 5 is also considered a simple planetary gear 16 with a sun wheel 17 , a multiple planet gears 18 carrying planet carrier 19 and a ring gear 20 educated. The sun wheel 17 this planetary gearbox 16 forms the input element 21 of the reduction gear 5 and is non-rotatable with the output element 15 of the upstream superposition gearing 4 connected. The ring gear 20 this planetary gearbox 16 forms the starting element 22 of the reduction gear 5 and is rotatable with the in 3 not shown drive wheel connected. The planet carrier 19 this planetary gearbox 16 forms the support element 23 of the reduction gear 5 and is locked in the housing.

In dem Überlagerungsgetriebe 4 werden die Drehmomente und Drehzahlen des Primärantriebs und des durch die Elektromaschine 3 gebildeten Sekundärantriebs zusammengeführt, wobei die zwischen dem Abtriebsrad 2 des Primärantriebs und dem Ausgangselement 15 des Überlagerungsgetriebes 14 wirksame Übersetzung durch die Ansteuerung der Elektromaschine 3 stufenlos einstellbar ist. So kann mit einer entsprechenden Ansteuerung der Elektromaschine 3 das Hybridfahrzeug ohne die Betätigung einer Betriebsbremse bis zum Stillstand abgebremst und mit hohem Drehmoment in beide Fahrtrichtungen angefahren werden. Zu diesem Zweck ist die Elektromaschine 3 vorteilhaft in beiden Drehrichtungen jeweils als Motor und als Generator betreibbar (Vier-Quadranten-Betrieb).In the superposition gearbox 4 are the torques and speeds of the prime mover and by the electric machine 3 formed secondary drive, wherein the between the output gear 2 the prime mover and the output element 15 of the superposition gearbox 14 effective translation by the control of the electric machine 3 is infinitely adjustable. So can with a corresponding control of the electric machine 3 the hybrid vehicle is braked to a standstill without the operation of a service brake and approached with high torque in both directions. For this purpose, the electric machine 3 advantageous in both directions of rotation each as a motor and as a generator operable (four-quadrant operation).

Durch das nachgeordnete Untersetzungsgetriebe 5 wird die an dem Ausgangselement 15 des Überlagerungsgetriebes 4 anliegende Drehzahl reduziert und das Drehmoment entsprechend erhöht. Zudem erfolgt in dem Untersetzungsgetriebe 5 eine Umkehrung der Drehrichtung.By the downstream reduction gear 5 becomes the at the output element 15 of the superposition gearbox 4 reduces applied speed and increases the torque accordingly. In addition, takes place in the reduction gear 5 a reversal of the direction of rotation.

Aufgrund der direkten Überlagerung der Drehzahlen des Primärantriebs und der Elektromaschine 3 in dem Überlagerungsgetriebe 4 ist die beschriebene Antriebsanordnung 1.1 für einen Primärantrieb geeignet, dessen an dem Abtriebsrad 2 anliegende Drehzahl in etwa in derselben Größenordnung wie diejenige der Elektromaschine 3 liegt, was z. B. für einen Verbrennungsmotor zutrifft. Dieser Antriebsmotor ist in dem Hybridfahrzeug zweckmäßig so angeordnet, dass das Abtriebsrad 2 des Primärantriebs entgegen der Drehrichtung des Antriebslaufrades bei Vorwärtsfahrt angetrieben wird. Die bei entsprechender Drehrichtung des Rotors 7 der Elektromaschine 3 ebenfalls entgegengesetzte Drehrichtung des Ausgangselementes 15 des Überlagerungsgetriebes 4 wird dann in dem nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe 5 in die richtige Drehrichtung umgekehrt.Due to the direct superimposition of the speeds of the primary drive and the electric machine 3 in the superposition gearbox 4 is the described drive arrangement 1.1 suitable for a prime mover, whose on the driven wheel 2 applied speed in about the same order of magnitude as that of the electric machine 3 is what z. B. applies to an internal combustion engine. This drive motor is useful in the hybrid vehicle arranged so that the driven wheel 2 the primary drive is driven against the direction of rotation of the drive wheel when driving forward. The corresponding direction of rotation of the rotor 7 the electric machine 3 also opposite direction of rotation of the output element 15 of the superposition gearbox 4 is then in the downstream reduction gear 5 reversed in the right direction of rotation.

Eine bevorzugte konstruktive Ausführung der vorbeschriebenen Antriebsanordnung 1.1 nach 3 ist in dem Axialschnitt von 1 und in dem vergrößerten Ausschnitt von 2 abgebildet. Bei dieser Antriebsanordnung 1.1 ist eine zentrale Achswelle 24 vorhanden, die drehbar in einem an dem Fahrzeugrahmen des Hybridfahrzeugs befestigten zylindrischen Gehäuse 25 gelagert ist. An dem eingangsseitigen Ende 26 der Achswelle 24 ist das Abtriebsrad 2 des Primärantriebs drehfest angeordnet. Vorliegend ist das Abtriebsrad 2 beispielhaft als das Kettenrad 27 eines Kettentriebs 28 ausgebildet und durch eine Keilwellenverzahnung und eine Überwurfmutter auf der Achswelle 24 befestigt.A preferred structural design of the above-described drive arrangement 1.1 to 3 is in the axial section of 1 and in the enlarged section of 2 displayed. In this drive arrangement 1.1 is a central axle shaft 24 provided rotatably in a fixed to the vehicle frame of the hybrid vehicle cylindrical housing 25 is stored. At the entrance end 26 the axle shaft 24 is the output gear 2 the primary drive rotatably arranged. In the present case is the driven wheel 2 exemplified as the sprocket 27 a chain drive 28 trained and by a spline and a union nut on the axle shaft 24 attached.

An dem gegenüberliegenden ausgangsseitigen Ende 29 der Achswelle 24 ist das Antriebslaufrad 30 des Hybridfahrzeugs drehbar gelagert. Das Antriebslaufrad 30 ist vorliegend als ein mit einem luftgefüllten Reifen 31 versehenes Scheibenrad ausgeführt, dessen Nabe 32 über mehrere umfangsseitig verteilt angeordnete Rippen 33 versteift und über zwei Kugellager 34 drehbar auf der Achswelle 24 gelagert ist.At the opposite exit end 29 the axle shaft 24 is the drive wheel 30 rotatably supported by the hybrid vehicle. The drive wheel 30 is present as one with an air filled tire 31 fitted disc wheel executed, the hub 32 over several circumferentially distributed arranged ribs 33 stiffened and over two ball bearings 34 rotatable on the axle shaft 24 is stored.

Innerhalb des Gehäuses 25 sind die Elektromaschine 3, das Überlagerungsgetriebe 4, und zumindest teilweise auch das Untersetzungsgetriebe 5 angeordnet. Der Stator 6 der Elektromaschine 3 ist über einen Befestigungsflansch 35 an einer eingangsseitigen Stirnwand 36 des Gehäuses 25 befestigt. Ein Rotorträger 37 ist über zwei Kugellager 38 drehbar auf der Achswelle 24 gelagert und trägt einerseits den Rotor 7 der Elektromaschine 3 und andererseits das Hohlrad 12 des axial benachbarten, vorliegend das Überlagerungsgetriebe 4 bildenden Planetengetriebes 8. Das Sonnenrad 9 des Überlagerungsgetriebes 4 ist drehfest auf der Achswelle 24 angeordnet. Der Planetenträger 11 des Überlagerungsgetriebes 4 ist über ein Nadellager 39 drehbar auf der Achswelle 24 gelagert und drehfest mit dem Sonnenrad 17 des axial benachbarten, vorliegend das nachgeschaltete Untersetzungsgetriebe 5 bildenden Planetengetriebes 16 verbunden.Inside the case 25 are the electric machine 3 , the superposition gearbox 4 , and at least partially, the reduction gear 5 arranged. The stator 6 the electric machine 3 is via a mounting flange 35 on an input-side end wall 36 of the housing 25 attached. A rotor carrier 37 is about two ball bearings 38 rotatable on the axle shaft 24 stored and carries on the one hand the rotor 7 the electric machine 3 and on the other hand, the ring gear 12 of the axially adjacent, in this case the superposition gearing 4 forming planetary gear 8th , The sun wheel 9 of the superposition gearbox 4 is non-rotatable on the axle shaft 24 arranged. The planet carrier 11 of the superposition gearbox 4 is via a needle bearing 39 rotatable on the axle shaft 24 stored and rotatably with the sun gear 17 of the axially adjacent, in this case the downstream reduction gear 5 forming planetary gear 16 connected.

Der eingangsseitige Teil 40 des Planetenträgers 19 des Untersetzungsgetriebes 5 ist drehfest an einer ausgangseitigen Stirnwand 41 des Gehäuses 25 befestigt, wogegen der ausgangsseitige Teil 42 dieses Planetenträgers 19 über ein Kugellager 43 drehbar auf der Achswelle gelagert ist. Zusammen mit einem an der eingangsseitigen Stirnwand 36 des Gehäuses 25 angeordneten Kugellager 44 bildet diese Kugellager 43, 44 somit die Lagerung der Achswelle 24 in dem Gehäuse 25. Das Hohlrad 20 des Untersetzungsgetriebes 5 ist drehfest an einem Abtriebsflansch 45 angeordnet, der seitlich an dem Abtriebslaufrad 30 befestigt ist.The input side part 40 of the planet carrier 19 of the reduction gear 5 is rotationally fixed to an output-side end wall 41 of the housing 25 attached, whereas the output side part 42 this planet carrier 19 over a ball bearing 43 is rotatably mounted on the axle shaft. Together with a on the input side end wall 36 of the housing 25 arranged ball bearings 44 forms these ball bearings 43 . 44 thus the bearing of the axle shaft 24 in the case 25 , The ring gear 20 of the reduction gear 5 is non-rotatable on an output flange 45 arranged, the side of the driven wheel 30 is attached.

Zur Abdichtung des durch das Gehäuse 25 und das Abtriebslaufrad 30 eingeschlossenen Innenraums 46 ist ein vorliegend beispielhaft als ein Radialdichtring 48 ausgebildetes Dichtelement 47 vorgesehen. Dieser Radialdichtung 48 ist zwischen einem an dem radialen Außenrand der ausgangsseitigen Stirnwand 41 des Gehäuses 25 angeordneten, radial hervorstehenden Ringsteg 49 und der zylindrischen Außenwand des sich axial erstreckenden Abtriebsflansches 45 angeordnet.To seal the through the housing 25 and the driven wheel 30 enclosed interior 46 is an example here as a radial seal 48 trained sealing element 47 intended. This radial seal 48 is between one at the radial outer edge of the output-side end wall 41 of the housing 25 arranged, radially projecting ring land 49 and the cylindrical outer wall of the axially extending output flange 45 arranged.

Eine in der schematischen Darstellung von 4 abgebildete zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 1.2 eines Hybridfahrzeugs unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform nach den 1 bis 3 nur durch eine geänderte Ausbildung des dem Überlagerungsgetriebe 4 nachgeschalteten Untersetzungsgetriebes 5'. Das Untersetzungsgetriebe 5' ist ebenfalls als ein einfaches Planetengetriebe 16 mit einem Sonnenrad 17, einem mehrere Planetenräder 18 tragenden Planetenträger 19 und einem Hohlrad 20 ausgebildet. Ebenso bildet das Sonnenrad 17 dieses Planetengetriebes 16 das Eingangselement 21 des Untersetzungsgetriebes 5' und ist drehfest mit dem Ausgangselement 15 des vorgeschalteten Überlagerungsgetriebes 4 verbunden. Nunmehr bildet aber der Planetenträger 19 dieses Planetengetriebes 16 das Ausgangselement 22' des Untersetzungsgetriebes 5'. Demzufolge dient nun das Hohlrad 20 als Stützelement 23' des Untersetzungsgetriebes 5', welches daher gehäusefest arretiert ist. Die Drehrichtung des das Ausgangselement 22' bildenden Planetenträgers 19 entspricht somit der Drehrichtung des das Eingangselement 21 bildenden Sonnenrades 17. Aufgrund vergleichbar großer Übersetzungen des jeweiligen Untersetzungsgetriebes 5, 5' entspricht die Funktionsweise der zweiten Ausführung der Antriebsanordnung 1.2 nach 4 bis auf die nun entfallende Drehrichtungsumkehr derjenigen der ersten Ausführungsvariante der Antriebsanordnung 1.1 nach 1 bis 3.One in the schematic representation of 4 Pictured second embodiment of a drive assembly according to the invention 1.2 A hybrid vehicle differs from the first embodiment according to the 1 to 3 only by a modified training of the superposition gearbox 4 downstream reduction gear 5 ' , The reduction gear 5 ' is also considered a simple planetary gear 16 with a sun wheel 17 , a multiple planet gears 18 carrying planet carrier 19 and a ring gear 20 educated. Likewise forms the sun wheel 17 this planetary gearbox 16 the input element 21 of the reduction gear 5 ' and is non-rotatable with the output element 15 of the upstream superposition gearing 4 connected. But now forms the planet carrier 19 this planetary gearbox 16 the starting element 22 ' of the reduction gear 5 ' , As a result, the ring gear is now used 20 as a support element 23 ' of the reduction gear 5 ' , which is therefore locked housing fixed. The direction of rotation of the output element 22 ' forming planet carrier 19 thus corresponds to the direction of rotation of the input element 21 forming sun wheel 17 , Due to comparable large translations of the respective reduction gear 5 . 5 ' corresponds to the operation of the second embodiment of the drive assembly 1.2 to 4 with the exception of the now reversing direction of rotation of those of the first embodiment of the drive assembly 1.1 to 1 to 3 ,

Eine in der schematischen Darstellung der 5 abgebildete dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 1.3 eines Hybridfahrzeugs unterscheidet sich von den beiden vorbeschriebenen Ausführungen nach den 1 bis 4 dadurch, dass zwischen dem Rotor 7 der Elektromaschine 3 und dem zweiten Eingangselement 14 des Überlagerungsgetriebes 4 ein Untersetzungsgetriebe 50 angeordnet ist, und dass auf ein dem Überlagerungsgetriebe 4 nachgeschaltetes Untersetzungsgetriebe 5, 5' verzichtet wird.One in the schematic representation of 5 pictured third embodiment of a drive assembly according to the invention 1.3 A hybrid vehicle differs from the two previously described embodiments according to the 1 to 4 in that between the rotor 7 the electric machine 3 and the second input element 14 of the superposition gearbox 4 one Reduction gear 50 is arranged, and that on a the superposition gear 4 downstream reduction gear 5 . 5 ' is waived.

Das Untersetzungsgetriebe 50 ist als ein einfaches Planetengetriebe 51 mit einem Sonnenrad 52, einem mehrere Planetenräder 53 tragenden Planetenträger 54 und einem Hohlrad 55 ausgebildet. Das Sonnenrad 52 dieses Planetengetriebes 51 bildet das Eingangselement 56 des Untersetzungsgetriebes 50 und ist drehfest mit dem Rotor 7 der Elektromaschine 3 verbunden. Der Planetenträger 54 dieses Planetengetriebes 51 bildet das Ausgangselement 57 des Untersetzungsgetriebes 50 und ist drehfest mit dem Eingangselement 14 des nachgeschalteten Überlagerungsgetriebes 4 verbunden. Das Hohlrad 55 dieses Planetengetriebes 51 bildet das Stützelement 58 des Untersetzungsgetriebes 50 und ist gehäusefest arretiert.The reduction gear 50 is considered a simple planetary gear 51 with a sun wheel 52 , a multiple planet gears 53 carrying planet carrier 54 and a ring gear 55 educated. The sun wheel 52 this planetary gearbox 51 forms the input element 56 of the reduction gear 50 and is rotatable with the rotor 7 the electric machine 3 connected. The planet carrier 54 this planetary gearbox 51 forms the starting element 57 of the reduction gear 50 and is non-rotatable with the input member 14 of the downstream superposition gearing 4 connected. The ring gear 55 this planetary gearbox 51 forms the support element 58 of the reduction gear 50 and is locked in the housing.

Das nachgeschaltete Überlagerungsgetriebe 4 ist wie zuvor beschrieben aufgebaut, wobei das Sonnenrad 9 das drehfest mit dem Abtriebsrad 2 des Primärantriebs verbundene erste Eingangselement 13, das Hohlrad 12 das drehfest mit dem Ausgangselement 57 des vorgeschalteten Untersetzungsgetriebes 50 verbundene zweite Eingangselement 14, und der Planetenträger 11 das drehfest mit dem in 5 nicht näher dargestellten Antriebslaufrad verbundene Ausgangselement 15 bildet.The downstream superposition gearbox 4 is constructed as described above, with the sun gear 9 the non-rotatably with the output gear 2 the primary drive connected first input element 13 , the ring gear 12 the non-rotatable with the output element 57 the upstream reduction gear 50 connected second input element 14 , and the planet carrier 11 the non-rotatable with the in 5 not shown drive wheel connected output element 15 forms.

In dem Untersetzungsgetriebe 50 wird die an dem Rotor 7 der Elektromaschine 3 anliegende Drehzahl reduziert und das Drehmoment entsprechend erhöht, bevor diese in dem nachgeschalteten Überlagerungsgetriebe 4 mit der an dem Abtriebsrad 2 des Primärantriebs anliegenden Drehzahl und dem betreffenden Drehmoment zusammengeführt werden. Die zwischen dem Abtriebsrad 2 des Primärantriebs und dem Ausgangselement 15 des Überlagerungsgetriebes 4 wirksame Übersetzung kann wiederum durch eine entsprechende Ansteuerung der Elektromaschine 3 stufenlos eingestellt werden, auch wenn dies an der Elektromaschine 3 nun größere Drehzahländerungen erfordert.In the reduction gear 50 will be the on the rotor 7 the electric machine 3 reduces applied speed and increases the torque accordingly, before this in the downstream superposition gearbox 4 with the at the output gear 2 the primary drive applied speed and torque are merged. The between the output gear 2 the prime mover and the output element 15 of the superposition gearbox 4 effective translation can in turn by a corresponding control of the electric machine 3 be adjusted continuously, even if this is the electric machine 3 now requires larger speed changes.

Aufgrund der in dem Überlagerungsgetriebe 4 erfolgenden Überlagerung der Drehzahl des Primärantriebs mit der in dem Untersetzungsgetriebe 50 reduzierten Drehzahl der Elektromaschine 3 ist die beschriebene Antriebsanordnung 1.3 besonders für einen Primärantrieb geeignet, dessen an dem Abtriebsrad 2 anliegende Drehzahl deutlich niedriger ist als diejenige der Elektromaschine 3. Dies trifft z. B. für einen Tretantrieb zu, bei dem das Antriebsmoment über eine mit Tretkurbeln versehene Tretkurbelwelle durch Muskelkraft erzeugt und die dabei erzeugte Antriebsdrehzahl vergleichsweise niedrig ist.Because of in the superposition gearbox 4 successive superposition of the speed of the prime mover with that in the reduction gear 50 reduced speed of the electric machine 3 is the described drive arrangement 1.3 especially suitable for a prime mover, whose on the output gear 2 applied speed is significantly lower than that of the electric machine 3 , This is true for. B. for a pedal drive, in which the drive torque generated by a pedal crankshaft crankshaft provided by muscle power and the drive speed generated is comparatively low.

Eine in der schematischen Darstellung von 6 abgebildete vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung 1.4 eines Hybridfahrzeugs unterscheidet sich von der dritten Ausführungsvariante nach 5 nur durch eine geänderte Ausbildung des nachgeschalteten Überlagerungsgetriebes 4'. Das Überlagerungsgetriebe 4' ist ebenfalls als ein einfaches Planetengetriebe 8 mit einem Sonnenrad 9, einem mehrere Planetenräder 10 tragenden Planetenträger 11 und einem Hohlrad 12 ausgebildet. Ebenso bildet das Sonnenrad 9 des Planetengetriebes 8 das erste Eingangselement 13 des Überlagerungsgetriebes 4' und ist drehfest mit dem Abtriebsrad 2 des Primärantriebs verbunden. Nunmehr bildet aber der Planetenträger 11 des Planetengetriebes 8 das zweite Eingangselement 14' des Überlagerungsgetriebes 4' und ist drehfest mit dem Ausgangselement 57 des vorgeschalteten Untersetzungsgetriebes 51 verbunden. Demzufolge bildet nun das Hohlrad 12 des Planetengetriebes 8 das Ausgangselement 15' des Überlagerungsgetriebes 4', das drehfest mit dem in 6 nicht näher dargestellten Antriebslaufrad verbunden ist.One in the schematic representation of 6 Pictured fourth embodiment of a drive assembly according to the invention 1.4 A hybrid vehicle differs from the third embodiment according to 5 only by a modified design of the downstream superposition gearing 4 ' , The superposition gearbox 4 ' is also considered a simple planetary gear 8th with a sun wheel 9 , a multiple planet gears 10 carrying planet carrier 11 and a ring gear 12 educated. Likewise forms the sun wheel 9 of the planetary gear 8th the first input element 13 of the superposition gearbox 4 ' and is non-rotatable with the output gear 2 connected to the prime mover. But now forms the planet carrier 11 of the planetary gear 8th the second input element 14 ' of the superposition gearbox 4 ' and is non-rotatable with the output element 57 the upstream reduction gear 51 connected. As a result, now forms the ring gear 12 of the planetary gear 8th the starting element 15 ' of the superposition gearbox 4 ' that rotates with the in 6 not shown drive wheel is connected.

Gegenüber der dritten Ausführungsform nach 5 ist mit der vorliegenden Ausführungsform der Antriebsanordnung 1.4 gemäß 6 ein Anhalten und ein Rückwärts-Anfahren des Hybridfahrzeugs ohne eine Drehrichtungsumkehr an der Elektromaschine 3 möglich, so dass nunmehr eine in einer einzigen Drehrichtung als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine 3 ausreichend ist.According to the third embodiment according to 5 is with the present embodiment of the drive assembly 1.4 according to 6 a stop and a reverse start of the hybrid vehicle without a reversal of the direction of the electric machine 3 possible, so that now in a single direction of rotation as a motor and as a generator operable electric machine 3 is sufficient.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1.11.1: Erste AntriebsanordnungFirst drive arrangement
1.21.2: Zweite AntriebsanordnungSecond drive arrangement
1.31.3: Dritte AntriebsanordnungThird drive arrangement
1.41.4: Vierte AntriebsanordnungFourth drive arrangement
22: Abtriebsradoutput gear
33: Elektromaschineelectric machine
44: ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
4'4 ': ÜberlagerungsgetriebeSuperposition gear
55: Erstes UntersetzungsgetriebeFirst reduction gear
5'5 ': Erstes UntersetzungsgetriebeFirst reduction gear
66: Statorstator
77: Rotorrotor
88th: Planetengetriebeplanetary gear
99: Sonnenrad von 8 Sun wheel of 8th
1010: Planetenrad von 8 Planet wheel of 8th
1111: Planetenträger von 8 Planet carrier of 8th
1212: Hohlrad von 8 Ring gear of 8th
1313: Erstes Eingangselement von 4, 4' First input element of 4 . 4 '
1414: Zweites Eingangselement von 4 Second input element of 4
14'14 ': Zweites Eingangselement von 4' Second input element of 4 '
1515: Ausgangselement von 4 Starting element of 4
15'15 ': Ausgangselement von 4' Starting element of 4 '
1616: Planetengetriebeplanetary gear
1717: Sonnenrad von 16 Sun wheel of 16
1818: Planetenrad von 16 Planet wheel of 16
19 19: Planetenträger von 16 Planet carrier of 16
2020: Hohlrad von 16 Ring gear of 16
2121: Eingangselement von 5, 5' Input element of 5 . 5 '
2222: Ausgangselement von 5 Starting element of 5
22'22 ': Ausgangselement von 5' Starting element of 5 '
2323: Stützelement von 5 Support element of 5
23'23 ': Stützelement von 5' Support element of 5 '
2424: Achswelleaxle shaft
2525: Gehäusecasing
2626: Eingangsseitiges Ende der AchswelleInput end of the axle shaft
2727: KettenradSprocket
2828: Kettentriebchain drive
2929: Ausgangsseitiges Ende der AchswelleOutput end of the axle shaft
3030: Antriebslaufraddrive wheel
3131: Reifentires
3232: Nabe des AntriebslaufradsHub of the drive wheel
3333: Rippe des AntriebslaufradsRib of the drive wheel
3434: Kugellagerball-bearing
3535: Befestigungsflanschmounting flange
3636: Eingangsseitige Stirnwand des GehäusesEntrance end wall of the housing
3737: Rotorträgerrotorarm
3838: Kugellagerball-bearing
3939: Nadellagerneedle roller bearings
4040: Eingangsseitiger Teil von 19 Entrance side part of 19
4141: Ausgangsseitige Stirnwand von 25 Output side end wall of 25
4242: Ausgangsseitiger Teil von 19 Outgoing part of 19
4343: Kugellagerball-bearing
4444: Kugellagerball-bearing
4545: Abtriebsflanschoutput flange
4646: Innenrauminner space
4747: Dichtelementsealing element
4848: RadialdichtringRadial seal
4949: Ringstegring land
5050: Zweites UntersetzungsgetriebeSecond reduction gear
5151: Planetengetriebeplanetary gear
5252: Sonnenrad von 51 Sun wheel of 51
5353: Planetenrad von 51 Planet wheel of 51
5454: Planetenträger von 51 Planet carrier of 51
5555: Hohlrad von 51 Ring gear of 51
5656: Eingangselement von 50 Input element of 50
5757: Ausgangselement von 50 Starting element of 50
5858: Stützelement von 50 Support element of 50

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 6296072 B1 [0004]
DE 102009045447 A1 [0005]
EP 0500821 B1 [0006]

Claims

Drive arrangement of a hybrid vehicle having a trained as a pedal drive or internal combustion engine prime mover and as an electric machine ( 3 ) formed secondary drive, with a coaxial arrangement of a driven wheel ( 2 ) of the prime mover, the electric machine ( 3 ), a common drive wheel ( 30 ) and one as a simple planetary gear ( 8th ) formed superposition gearing ( 4 . 4 ' ), via which the output gear ( 2 ) of the prime mover and the rotor ( 7 ) of the electric machine ( 3 ) with the drive wheel ( 30 ) are in drive connection, characterized in that a central axle shaft ( 24 ) is provided which rotatably in a frame-fixed housing ( 25 ) is stored at one end ( 26 ) of the axle shaft ( 24 ) the driven wheel ( 2 ) of the prime mover rotatably disposed and at the axially opposite end ( 29 ) the drive wheel ( 30 ) is rotatably mounted, and that the electric machine ( 3 ) and the superposition gearing ( 4 . 4 ' ) within the housing ( 25 ) axially between the output gear ( 2 ) and the drive wheel ( 30 ) are arranged.

Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the sun gear ( 9 ) of the planetary gear ( 8th ) the first input element ( 13 ) of the superposition gearing ( 4 ) and rotationally fixed with the axle shaft ( 24 ), that the ring gear ( 12 ) of the planetary gear ( 8th ) the second input element ( 14 ) of the superposition gearing ( 4 ) and rotatably with the rotor ( 7 ) of the electric machine ( 3 ) or is in driving connection with this, and that the planet carrier ( 11 ) of the planetary gear ( 4 ) the starting element ( 15 ) of the superposition gearing ( 4 ) and rotationally fixed with the drive wheel ( 30 ) or is in driving connection with this.

Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the sun gear ( 9 ) of the planetary gear ( 8th ) the first input element ( 13 ) of the superposition gearing ( 4 ' ) and rotationally fixed with the axle shaft ( 24 ), that the planet carrier ( 11 ) of the planetary gear ( 8th ) the second input element ( 14 ' ) of the superposition gearing ( 4 ' ) and rotatably with the rotor ( 7 ) of the electric machine ( 3 ) or is in drive connection with this, and that the ring gear ( 12 ) of the planetary gear ( 8th ) the starting element ( 15 ' ) of the superposition gearing ( 4 ' ) and rotationally fixed with the drive wheel ( 30 ) or is in driving connection with this.

Drive arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the output element ( 15 ) of the superposition gearing ( 4 ) and the drive wheel ( 30 ) a first reduction gear ( 5 . 5 ' ) arranged as a simple planetary gear ( 16 ) and within the housing ( 25 ) coaxial over the axle shaft ( 24 ) and axially between the superposition gearing ( 4 ) and the drive wheel ( 30 ) is arranged.

Drive arrangement according to claim 4, characterized in that the sun gear ( 17 ) of the planetary gear ( 16 ) the input element ( 21 ) of the first reduction gear ( 5 ) and rotationally fixed with the output element ( 15 ) of the superposition gearing ( 4 ), that the ring gear ( 20 ) of the planetary gear ( 16 ) the starting element ( 22 ) of the first reduction gear ( 5 ) and rotationally fixed with the drive wheel ( 30 ), and that the planet carrier ( 19 ) of the planetary gear ( 16 ) the support element ( 23 ) of the first reduction gear ( 5 ) and rotationally fixed in the housing ( 25 ) is locked.

Drive arrangement according to claim 4, characterized in that the sun gear ( 17 ) of the planetary gear ( 16 ) the input element ( 21 ) of the first reduction gear ( 5 ' ) and rotationally fixed with the output element ( 15 ) of the superposition gearing ( 4 ), that the planet carrier ( 19 ) of the planetary gear ( 16 ) the starting element ( 22 ' ) of the first reduction gear ( 5 ' ) and rotationally fixed with the drive wheel ( 30 ), and that the ring gear ( 20 ) of the planetary gear ( 16 ) the support element ( 23 ' ) of the first reduction gear ( 5 ' ) and rotationally fixed in the housing ( 25 ) is locked.

Drive arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that between the rotor ( 7 ) of the electric machine ( 3 ) and the second input element ( 14 . 14 ' ) of the superposition gearing ( 4 . 4 ' ) a second reduction gear ( 50 ) arranged as a simple planetary gear ( 51 ) and within the housing ( 25 ) coaxial over the axle shaft ( 24 ) and axially between the electric machine ( 3 ) and the superposition gearing ( 4 . 4 ' ) is arranged.

Drive arrangement according to claim 7, characterized in that the sun gear ( 52 ) of the planetary gear ( 51 ) the input element ( 56 ) of the second reduction gear ( 50 ) and rotatably with the rotor ( 7 ) of the electric machine ( 3 ), that the planet carrier ( 54 ) of the planetary gear ( 51 ) the starting element ( 58 ) of the second reduction gear ( 50 ) and rotationally fixed with the second input element ( 14 . 14 ' ) of the superposition gearing ( 4 . 4 ' ), and that the ring gear ( 55 ) of the planetary gear ( 51 ) the support element ( 58 ) of the second reduction gear ( 50 ) and rotationally fixed in the housing ( 25 ) is locked.

Drive arrangement according to one of claims 1 to 8, characterized in that a rotor carrier ( 37 ) is provided, which is rotatable on the axle shaft ( 24 ) is mounted, and on which the rotor ( 7 ) of the electric machine ( 3 ) as well as the second input element ( 14 . 14 ' ) of the superposition gearing ( 4 . 4 ' ) or the input element ( 56 ) of the second reduction gear ( 50 ) are attached.

Drive arrangement according to one of claims 1 to 9, characterized in that the bearing of the axle shaft ( 24 ) in the housing ( 25 ) a rotatable mounting of the support element ( 23 . 23 ' ) of the first reduction gear ( 5 . 5 ' ) or the support element ( 58 ) of the second reduction gear ( 50 ) on the axle shaft ( 24 ) having.

Drive arrangement according to one of claims 1 to 10, characterized in that the electric machine ( 3 ) Is designed such that it is operable in both directions of rotation as a motor and as a generator.

Drive arrangement according to one of claims 1 to 11, characterized in that between the housing ( 25 ) and the drive wheel ( 30 ) or a component ( 45 ) a sealing element ( 47 ) is arranged.