DE102011089708B4 - Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor (VM) mit einer Triebwelle (2), eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine (EM1, EM1') mit einem Rotor (3, 3'), und ein mehrstufiges Schaltgetriebe (4.1 - 4.11) mit zwei Eingangswellen (GE1, GE2) sowie einer gemeinsamen, achsparallel zu den Eingangswellen (GE1, GE2) angeordneten Ausgangswelle (GA) aufweist, wobei die erste Eingangswelle (GE1) mit der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) verbunden oder verbindbar ist, wobei die zweite Eingangswelle (GE2) mit dem Rotor (3, 3') der Elektromaschine (EM1, EM1') in Triebverbindung steht, und bei dem beide Eingangswelten (GE1, GE2) koaxial sowie axial benachbart zueinander angeordnet sind, jeweils über mindestens eine schaltbare Stirnradstufe (Z1, Z2) mit der Ausgangswelle (GA) in Triebverbindung bringbar sind, und über ein einrückbares sowie ausrückbares Koppel-Schaltelement (B) drehfest miteinander verbindbar sind, wobei eine erste Stirnradstufe (Z1) zur schaltbaren Verbindung der ersten Eingangswelle (GE1) mit der Ausgangswelle (GA) ein auf der ersten Eingangswelle (GE1) angeordnetes Losrad (z11) aufweist, welches mittels eines auf der ersten Eingangswelle (GE1) angeordneten Gang-Schaltelements (A) mit dieser verbindbar ist, und bei dem dieses Gang-Schaltelement (A) sowie das Koppel-Schaltelement (B) in einem ersten Doppelschaltelement (S1) zusammengefasst sind, gekennzeichnet durch eine zweite Stirnradstufe (Z2) zur schaltbaren Verbindung der zweiten Eingangswelle (GE2) mit der Ausgangswelle (GA) mit einer Anordnung des zugeordneten Losrades (z12) auf der zweiten Eingangswelle (GE2), dem ein koaxial über der zweiten Eingangswelle (GE2) angeordnetes sowie mittels zwei in einem zweiten Doppelschaltelement (S2) zusammengefasste Gang-Schaltelemente (C, D) zweistufig schaltbares Planetengetriebe (PG1, PG1') antriebstechnisch vorgeschaltet ist, wobei das Planetengetriebe (PG1, PG1') ein drehfest mit der zweiten Eingangswelle (GE2) verbundenes Eingangselement, ein über die Gang-Schaltelemente (C, D) des zweiten Doppelschaltelementes (S2) wechselweise gehäusefest arretierbaren oder mit einem anderen Element (11) des Planetengetriebes (PG1, PG1') verbindbares Zwischenelement, und ein drehfest mit dem Losrad (z12) der zweiten Stirnradstufe (Z2) verbundenes Ausgangselement aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit einem Rotor, und ein mehrstufiges Schaltgetriebe mit zwei Eingangswellen sowie einer gemeinsamen, achsparallel zu den Eingangswellen angeordneten Ausgangswelle aufweist, wobei die erste Eingangswelle mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbunden oder verbindbar ist, wobei die zweite Eingangswelle mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht, und bei dem beide Eingangswellen koaxial sowie axial benachbart zueinander angeordnet sind, jeweils über mindestens eine schaltbare Stirnradstufe mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar sind, und über ein einrückbares sowie ausrückbares Koppel-Schaltelement drehfest miteinander verbindbar sind, wobei eine erste Stirnradstufe zur schaltbaren Verbindung der ersten Eingangswelle mit der Ausgangswelle ein auf der ersten Eingangswelle angeordnetes Losrad aufweist, welches mittels eines auf der ersten Eingangswelle angeordneten Gang-Schaltelements mit dieser verbindbar ist, und bei dem dieses Gang-Schaltelement sowie das Koppel-Schaltelement in einem ersten Doppelschaltelement zusammengefasst sind.
  • Hybridantriebe mit einem zwei eingangsseitige Getriebewellen und eine gemeinsame Ausgangswelle aufweisenden Schaltgetriebe, bei denen die erste Getriebewelle z. B. über eine steuerbare Reibungskupplung mit der Triebwelle eines Verbrennungsmotors verbindbar ist, die zweite Getriebewelle mit dem Rotor einer Elektromaschine in Triebverbindung steht, und beide Getriebewellen jeweils über mehrere schaltbare Stirnradstufen mit unterschiedlicher Übersetzung selektiv mit der Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar sowie über ein einrückbares und ausrückbares Koppel-Schaltelement miteinander koppelbar oder in Triebverbindung bringbar sind, sind in unterschiedlicher Bauweise bekannt.
  • So sind z. B. in der DE 199 60 621 A1 verschiedene Ausführungsformen eines derartigen Hybridantriebs beschrieben, bei dem zwei achsparallel oder koaxial zueinander angeordnete Vorgelegewellen jeweils über mehrere schaltbare Stirnradstufen mit unterschiedlicher Übersetzung selektiv mit einer gemeinsamen Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar sind. Die erste Vorgelegewelle steht jeweils über eine erste Eingangskonstante mit einer Eingangswelle in Triebverbindung, die über eine steuerbare Reibungskupplung mit der Triebwelle eines Verbrennungsmotors verbindbar ist. Die zweite Vorgelegewelle ist entweder unmittelbar drehfest mit dem Rotor einer Elektromaschine verbunden oder steht über eine zweite Eingangskonstante mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung. Zudem ist jeweils ein einrückbares und ausrückbares Koppelschaltelement vorgesehen, mittels dem die zweite Vorgelegewelle über die zweite Eingangskonstante mit der Eingangswelle in Triebverbindung bringbar oder der Rotor der Elektromaschine mit der Eingangswelle koppelbar ist. Bei eingerücktem Koppel-Schaltelement stehen somit auch die beiden Vorgelegewellen über die beiden Eingangskonstanten miteinander in Triebverbindung.
  • Bei einem weiteren derartigen Hybridantrieb gemäß der WO 2008 /138 387 A1 sind zwei achsparallel zueinander angeordnete Eingangswellen jeweils über mehrere schaltbare Stirnradstufen mit unterschiedlicher Übersetzung selektiv mit einer gemeinsamen Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar. Die erste Eingangswelle ist über eine Reibungskupplung mit der Triebwelle eines Verbrennungsmotors verbindbar, wogegen die zweite Eingangswelle unmittelbar drehfest mit dem Rotor einer Elektromaschine verbunden ist. Die Stirnradstufen beider Eingangswellen sind paarweise in gemeinsamen radialen Zahnradebenen angeordnet und nutzen jeweils ein gemeinsames, auf der Ausgangswelle angeordnetes Abtriebszahnrad. Durch die Ausbildung von zwei axial benachbarten Abtriebszahnrädern als Losräder wird erreicht, dass die beiden Eingangswellen über zwei gekoppelte Stirnradstufen ohne die Schaltung einer der beiden betreffenden Stirnradstufen miteinander in Triebverbindung bringbar sind.
  • Aufgrund der vielen Stirnradstufen und der Koppelbarkeit der beiden Vorgelege- bzw. Eingangswellen stehen bei den vorgenannten Hybridantrieben in allen Betriebsarten mehrere Gänge zur Verfügung. Aufgrund der dadurch bedingten hohen Anzahl an Zahnradebenen weisen diese bekannten Hybridantriebe allerdings eine ungünstig gro-ße axiale Baulänge auf, die deren Einsatz bei einer Front-/Quer-Anordnung in kleineren Kraftfahrzeugen verhindert oder zumindest erschwert.
  • Demgegenüber geht die vorliegende Erfindung von einer Bauart eines solchen Hybridantriebs aus, bei der die beiden Eingangswellen koaxial und axial benachbart zueinander angeordnet sowie über ein einrückbare und ausrückbares Koppel-Schaltelement unmittelbar drehfest miteinander verbindbar sind. Die erste Eingangswelle ist dabei unmittelbar mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbunden oder z. B. über eine steuerbare Reibungskupplung mit dieser verbindbar, wogegen die zweite Eingangswelle mit dem Rotor der Elektromaschine in Triebverbindung steht. Beide Eingangswellen sind jeweils über mindestens eine schaltbare Stirnradstufe mit der achsparallel angeordneten Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar.
  • Ein derartiger Hybridantrieb ist beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 030 573 A1 bekannt. In einer besonders für den Front-/Quereinbau geeigneten Ausführungsform dieses bekannten Hybridantriebs gemäß der dortigen 18 ist die über eine steuerbare Reibungskupplung mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors verbindbare erste Eingangswelle über eine einzige schaltbare Stirnradstufe mit der achsparallel angeordneten Ausgangswelle verbindbar. Dagegen ist die mit dem Rotor einer Elektromaschine drehfest verbundene zweite Eingangswelle über zwei schaltbare Stirnradstufen mit der Ausgangswelle verbindbar. Die Übersetzungen der drei Stirnradstufen sind derart gewählt, dass der erste Gang und der dritte Gang durch die beiden Stirnradsätze der zweiten Eingangswelle und der zweite Gang durch die Stirnradstufe der ersten Eingangswelle gebildet werden. Während die Losräder und die Gang-Schaltelemente der beiden der zweiten Eingangswelle zugeordneten Stirnradstufen auf der Ausgangswelle angeordnet und die betreffenden Gang-Schaltelemente in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefasst sind, ist das Losrad und das Gang-Schaltelement der einzigen der ersten Eingangswelle zugeordneten Stirnradstufe auf der ersten Eingangswelle angeordnet und das betreffende Gang-Schaltelement mit dem Koppel-Schaltelement in einem gemeinsamen Schaltpaket zusammengefasst. Somit stehen bei diesem bekannten Hybridantrieb für den Verbrennungsfahrbetrieb sowie den Hybridfahrbetrieb drei Gänge und für den Elektrofahrbetrieb zwei Gänge zur Verfügung. Der Rückwärtsgang wird bei diesem Hybridantrieb rein elektromotorisch erzeugt, d. h. im Elektrofahrbetrieb durch Umkehrung der Drehrichtung der Elektromaschine realisiert.
  • Die DE 10 2004 028 101 A1 betrifft eine Kraftübertragungsvorrichtung, die eine kleine Konfiguration verwendet, um effizient verschiedene Formen von Antrieben, wie einen Gangwechselantrieb und sogar einen EV-Antrieb (elektrischer Antrieb) einschließlich eines serienartigen EV-Antriebs, durchzuführen. Die Kraftübertragungsvorrichtung umfasst eine Kupplung, die Drehübertragungen zwischen einer Ausgangswelle einer Kraftmaschine und einer Eingangswelle eines von zwei Kraftverteilern und trennt und verbindet, mit denen eine Drehantriebskraft durch die Kraftmaschine übertragen wird, eine Kupplung, die Drehübertragungen zwischen einer von zwei Ausgangswellen des Kraftverteilers und einer Kraftabgabewelle verbindet und trennt, und Drehreguliermitteln, die eine Drehung der Eingangswelle des Kraftverteilers und eine Drehung der Ausgangswelle des Kraftverteilers zuverlässig verhindern. Motoren und üben jeweils Momente auf eine Ausgangswelle des Kraftverteilers und eine Ausgangswelle des Kraftverteilers aus.
  • Die nachveröffentlichte DE 10 2010 030 567 A1 betrifft einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine mit zwei Eingangswellen sowie einer gemeinsamen Ausgangswelle aufweist. Bei diesem Hybridantrieb ist vorgesehen, dass die beiden Eingangswellen koaxial und axial benachbart zueinander angeordnet sowie über eine Schaltkupplung unmittelbar miteinander koppelbar sind, dass eine der beiden Eingangswellen in einen mit dem betreffenden Antriebsaggregat verbundenen oder verbindbaren axial äußeren Wellenabschnitt sowie in einen die Antriebsräder der zugeordneten Gangradsätze tragenden und mit der anderen Eingangswelle koppelbaren axial inneren Wellenabschnitt aufgetrennt ist, dass ein Überlagerungsgetriebe mit zwei Eingangselementen und einem Ausgangselement vorgesehen ist, dessen Eingangselemente drehfest mit jeweils einem der beiden Wellenabschnitte verbunden sind, dessen Ausgangselement drehfest mit dem Antriebsrad eines zugeordneten Anfahr-Gangradsatzes verbunden oder verbindbar ist, und dass über eine zwischen den beiden Eingangselementen (8a, 8b) angeordnete Überbrückungskupplung in sich sperrbar ist.
  • Die JP 2004 - 161 053 A offenbart einen Antrieb für ein Hybridfahrzeug.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hierzu alternativen Hybridantrieb der eingangs genannten Bauart vorzuschlagen, der mindestens zwei Gänge für den Elektrofahrbetrieb und mindestens drei Gänge für den Verbrennungsfahrbetrieb bietet, der axial kurze Abmessungen aufweist und somit für einen Front-/Quereinbau in einem Kraftfahrzeug geeignet ist, der zumindest im Hybridfahrbetrieb lastschaltfähig ist, und der eine Standladung eines elektrischen Energiespeichers mittels einer Elektromaschine ermöglicht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Hybridantrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch folgende weitere Merkmale gekennzeichnet:
    • Eine zweite Stirnradstufe zur schaltbaren Verbindung der zweiten Eingangswelle mit der Ausgangswelle mit einer Anordnung des zugeordneten Losrades auf der zweiten Eingangswelle, dem ein koaxial über der zweiten Eingangswelle angeordnetes sowie mittels zwei in einem zweiten Doppelschaltelement zusammengefasste Gang-Schaltelemente zweistufig schaltbares Planetengetriebe antriebstechnisch vorgeschaltet ist, wobei das Planetengetriebe ein drehfest mit der zweiten Eingangswelle verbundenes Eingangselement, ein über die Gang-Schaltelemente des zweiten Doppelschaltelementes wechselweise gehäusefest arretierbaren oder mit der zweiten Eingangswelle verbindbares Zwischenelement, und ein drehfest mit dem Losrad der zweiten Stirnradstufe verbundenes Ausgangselement aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hybridantriebs sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Erfindung geht demnach aus von einem an sich bekannten Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor VM mit einer Triebwelle, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine EM1, EM1' mit einem Rotor, und ein mehrstufiges Schaltgetriebe mit zwei Eingangswellen GE1, GE2 sowie einer gemeinsamen, achsparallel zu den Eingangswellen angeordneten Ausgangswelle GA aufweist, wobei die erste Eingangswelle GE1 mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM verbunden oder verbindbar ist, wobei die zweite Eingangswelle GE2 mit dem Rotor der Elektromaschine EM1, EM1' in Triebverbindung steht, und bei dem beide Eingangswellen GE1, GE2 koaxial sowie axial benachbart zueinander angeordnet sind, jeweils über mindestens eine schaltbare Stirnradstufe Z1, Z2 mit der Ausgangswelle GA in Triebverbindung bringbar sind, und über ein einrückbares sowie ausrückbares Koppel-Schaltelement B drehfest miteinander verbindbar sind, wobei eine erste Stirnradstufe Z1 zur schaltbaren Verbindung der ersten Eingangswelle GE1 mit der Ausgangswelle GA ein auf der ersten Eingangswelle GE1 angeordnetes Losrad z11 aufweist, welches mittels eines auf der ersten Eingangswelle GE1 angeordneten Gang-Schaltelements A mit dieser verbindbar ist, und bei dem dieses Gang-Schaltelement A sowie das Koppel-Schaltelement B in einem ersten Doppelschaltelement S1 zusammengefasst sind. Ein derartiger Hybridantrieb ist aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 030 573 A1 der Anmelderin gemäß der dortigen 18 bekannt.
  • Dieser Hybridantrieb ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine zweite Stirnradstufe Z2 zur schaltbaren Verbindung der zweiten Eingangswelle GE2 mit der Ausgangswelle GA mit einer Anordnung des zugeordneten Losrades auf der zweiten Eingangswelle GE2, dem ein koaxial über der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnetes sowie mittels zwei in einem zweiten Doppelschaltelement S2 zusammengefasste Gang-Schaltelemente C, D zweistufig schaltbares Planetengetriebe PG1, PG1' antriebstechnisch vorgeschaltet ist, wobei das Planetengetriebe PG1, PG1' ein drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbundenes Eingangselement, ein über die Gang-Schaltelemente C, D des zweiten Doppelschaltelementes S2 wechselweise gehäusefest arretierbaren oder mit einem anderen Element des Planetengetriebes PG1, PG1' verbindbares Zwischenelement, und ein drehfest mit dem Losrad der zweiten Stirnradstufe Z2 verbundenes Ausgangselement aufweist.
  • Dadurch dass der zweiten Stirnradstufe Z2 das zweistufig schaltbare Planetengetriebe PG1, PG1' vorgeschaltet ist, kann die Elektromaschine EM1, EM1' wechselweise in zwei Übersetzungsstufen mit der Ausgangswelle GA in Triebverbindung gebracht werden. Somit stehen für den Elektrofahrbetrieb zwei Gänge und für den Verbrennungsfahrbetrieb in Verbindung mit dem bedarfsweise geschlossenen Koppel-Schaltelement drei Gänge zur Verfügung.
  • Da die Antriebslast im Hybridfahrbetrieb bei geöffnetem Koppel-Schaltelement wechselweise vollständig von dem Verbrennungsmotor VM oder der Elektromaschine EM1, EM1' übernommen werden kann, ist der erfindungsgemäße Hybridantrieb lastschaltfähig. Bei in seiner Neutralposition befindlichem zweiten Doppelschaltelement S2 und geschlossenem Koppel-Schaltelement ist auch die Standladung eines elektrischen Energiespeichers mittels der Elektromaschine möglich. Aufgrund der drei Zahnradebenen für die beiden Stirnradstufen Z1, Z2 und das Planetengetriebe PG1, PG1' ist die axiale Baulänge des erfindungsgemäßen Hybridantriebs extrem gering, so dass dieser auch bei kleinen Kraftfahrzeugen für den Front-/Quereinbau geeignet ist.
  • Das Planetengetriebe PG1 ist bevorzugt als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad ausgebildet, bei dem das Sonnenrad das drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbundene Eingangselement, das Hohlrad das über das zweite Doppelschaltelement S2 schaltbare Zwischenelement, und der Planetenträger das drehfest mit dem Losrad der zweiten Stirnradstufe Z2 verbundene Ausgangselement bildet. Mit der Standübersetzung i01 ergeben sich bei dieser Ausführungsform des Planetengetriebes PG1 somit die über das zweite Doppelschaltelement S2 alternativ schaltbaren Übersetzungen iPG1 des Planetengetriebes PG1 von iPG1 = (1 - i01) und von iPG1 = 1, die in Verbindung mit der Übersetzung iZ2 der zweiten Stirnradstufe Z2 die beiden möglichen Übersetzungen zwischen der Elektromaschine EM1 bzw. der zweiten Eingangswelle GE2 und der Ausgangswelle GA ergeben.
  • Alternativ dazu kann das Planetengetriebe PG1' ebenso als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad ausgebildet sein, bei dem das Hohlrad das drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbundene Eingangselement, das Sonnenrad das über das zweite Doppelschaltelement S2 schaltbare Zwischenelement und der Planetenträger das drehfest mit dem Losrad der zweiten Stirnradstufe Z2 verbundene Ausgangselement bildet. Mit der Standübersetzung i01 ergeben sich bei dieser Ausführungsform des Planetengetriebes PG1' somit die über das zweite Doppelschaltelement S2 alternativ schaltbaren Übersetzungen des Planetengetriebes PG1' von iPG1 = (1 - 1 / i01) und von iPG1 = 1, die in Verbindung mit der Übersetzung iZ2 der zweiten Stirnradstufe Z2 die beiden möglichen Übersetzungen zwischen der Elektromaschine EM1 bzw. der zweiten Eingangswelle GE2 und der Ausgangswelle GA ergeben.
  • In weiteren dazu alternativen Ausführungsformen könnte das Planetengetriebe (PG1, PG1') auch als ein so genanntes Plus-Getriebe ausgebildet sein, z. B. in der Bauart eines Doppelritzel-Planetengetriebes, was entsprechend andere Anbindungsmöglichkeiten der Bauteile (Sonnenrad, Planetenträger, Hohlrad) erfordern würde.
  • Um bei Lastschaltungen große Drehzahlsprünge zu vermeiden, sind die Übersetzungen iZ1, iZ2, i01 der beiden Stirnradstufen Z1, Z2 und des Planetengetriebes (PG1, PG1') bevorzugt derart gewählt, dass die Übersetzung iZ1 der ersten Stirnradstufe Z1 weitgehend mittig zwischen den beiden über das Planetengetriebe (PG1, PG1') und die zweite Stirnradstufe Z2 schaltbaren Übersetzungen liegt.
  • Die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM kann unmittelbar drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 des Schaltgetriebes verbunden sein, da der Verbrennungsmotor VM bzw. die erste Eingangswelle GE1 in der Neutralstellung des ersten Doppelschaltelementes S1 sowohl von der zweiten Eingangswelle GE2 als auch von der Ausgangswelle GA entkoppelt ist, d.h. mittels des ersten Doppelschaltelementes S1 beispielsweise für einen reinen Elektrofahrbetrieb abkoppelbar ist.
  • Um bei einem üblicherweise als Verbrennungskolbenmotor ausgebildeten Verbrennungsmotor VM die zwangsläufig auftretenden Drehungleichförmigkeiten von dem Schaltgetriebe fernzuhalten oder zumindest abzuschwächen kann vorgesehen sein, dass die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM mit einem Drehschwingungsdämpfer TD versehen ist oder über einen Drehschwingungsdämpfer TD mit der ersten Eingangswelle GE1 des Schaltgetriebes in Triebverbindung steht.
  • Um den erfindungsgemäßen Hybridantrieb für den Verbrennungs- und Hybridfahrbetrieb Platz sparend um weitere Übersetzungsstufen zu erweitern, ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM über ein koaxial über der ersten Eingangswelle GE1 oder der Triebwelle angeordnetes und über zwei in einem dritten Doppelschaltelement S3 zusammengefasste Gang-Schaltelemente E, F zweistufig schaltbares zweites Planetengetriebe PG2, PG2' mit einem drehfest mit der Triebwelle verbundenen Eingangselement, einem über die Gang-Schaltelemente E, F des dritten Doppelschaltelementes S3 wechselweise mit einem anderen Element des Planetengetriebes PG2, PG2' verbindbaren oder gehäusefest arretierbaren Zwischenelement, und einem drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundenen Ausgangselement mit der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar ist.
  • Dadurch dass dem Verbrennungsmotor VM das zweistufig schaltbare zweite Planetengetriebe PG2, PG2' antriebstechnisch nachgeschaltet ist, kann der Verbrennungsmotor VM wechselweise in zwei Übersetzungsstufen mit der ersten Eingangswelle GE1 in Triebverbindung gebracht und, sofern das dritte Doppelschaltelement S3 eine Neutralposition aufweist, in der das zweite Planetengetriebe PG2, PG2' offen ist, auch von dieser abgekoppelt werden. Somit stehen für den Verbrennungsfahrbetrieb in Verbindung mit dem bedarfsweise geschlossenen Koppel-Schaltelement maximal sechs Übersetzungsstufen zur Verfügung.
  • Das zweite Planetengetriebe PG2 ist bevorzugt als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad ausgebildet, bei dem der Planetenträger das drehfest mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM verbundene Eingangselement, das Sonnenrad das über das dritte Doppelschaltelement S3 schaltbare Zwischenelement, und das Hohlrad das drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundene Ausgangselement bildet. Mit der Standübersetzung i02 ergeben sich bei dieser Ausführungsform des zweiten Planetengetriebes PG2 somit die über das dritte Doppelschaltelement S3 alternativ schaltbaren Übersetzungen iPG2 des Planetengetriebes PG2 von iPG2 = 1 sowie von iPG2 = 1 / (1 - 1 / i02), die in Verbindung mit der Übersetzung iZ1 der ersten Stirnradstufe Z1 sowie in Verbindung mit den Übersetzungen iPG1, iZ2 des ersten Planetengetriebes PG1, PG1' und der zweiten Stirnradstufe Z2 die sechs möglichen Übersetzungen zwischen der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM und der Ausgangswelle GA ergeben.
  • Alternativ dazu kann das zweite Planetengetriebe PG2' ebenso als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad ausgebildet sein, bei dem der Planetenträger das drehfest mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM verbundene Eingangselement, das Hohlrad das über das dritte Doppelschaltelement S3 schaltbare Zwischenelement, und das Sonnenrad das drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundene Ausgangselement bildet. Mit der Standübersetzung i02 ergeben sich bei dieser Ausführungsform des zweiten Planetengetriebes PG2' somit die über das dritte Doppelschaltelement S3 alternativ schaltbaren Übersetzungen des Planetengetriebes PG2' von iPG2 = 1 und von iPG2 = 1 / (1 - i02), die in Verbindung mit der Übersetzung iZ1 der ersten Stirnradstufe Z1 und in Verbindung mit den Übersetzungen iPG1, iZ2 des ersten Planetengetriebes PG1, PG1' und der zweiten Stirnradstufe Z2 die sechs möglichen Übersetzungen zwischen der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM und der Ausgangswelle GA ergeben.
  • Um bei Lastschaltungen große Drehzahlsprünge zu vermeiden, sind die Übersetzungen iZ1, iZ2, i01, i02 der beiden Stirnradstufen Z1, Z2 und der beiden Planetengetriebe (PG1, PG1'; PG2, PG2') vorzugsweise derart gewählt, dass die beiden über das zweite Planetengetriebe (PG2, PG2') und die erste Stirnradstufe Z1 schaltbaren Übersetzungen zwischen den vier über das zweite Planetengetriebe (PG2, PG2'), das erste Planetengetriebe (PG1, PG1') und die zweite Stirnradstufe Z2 schaltbaren Übersetzungen liegen.
  • Normalerweise ist das Losrad der ersten Stirnradstufe Z1 drehbar auf der ersten Eingangswelle GE1 gelagert und über das zugeordnete Gang-Schaltelement des ersten Doppelschaltelementes S1 drehfest mit dieser verbindbar. Es ist jedoch auch möglich, dass das Losrad der ersten Stirnradstufe drehbar auf der zweiten Eingangswelle GE2 gelagert ist, jedoch weiterhin über das zugeordnete Gang-Schaltelement des ersten Doppelschaltelementes S1' drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar ist. Dies erfordert allerdings eine entsprechende Änderung des ersten Doppelschaltelementes S1' gegenüber der Standardanordnung.
  • In einer zweckmäßigen Standardausführung des erfindungsgemäßen Hybridantriebs ist die zweite Stirnradstufe Z2 axial auf der von der Elektromaschine EM1 abgewandten Innenseite und das zweite Doppelschaltelement S2 axial auf der der Elektromaschine EM1 zugewandten Außenseite des ersten Planetengetriebes (PG1, PG1') angeordnet.
  • Alternativ dazu ist es jedoch auch möglich, dass die zweite Stirnradstufe Z2 axial auf der von der Elektromaschine EM1 abgewandten Innenseite und das zweite Doppelschaltelement S2 axial zwischen der zweiten Stirnradstufe Z2 und dem ersten Planetengetriebe (PG1, PG1') angeordnet sind.
  • Weiter kann vorgesehen sein, dass die Elektromaschine EM1 koaxial über der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnet ist und der Rotor der Elektromaschine EM1 unmittelbar drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbunden ist.
  • Die Kombination der beiden letztgenannten Ausbildungen und Anordnungen der zweiten Stirnradstufe Z2, des zweiten Doppelschaltelementes S2 und der Elektromaschine EM1 bietet den Vorteil, dass das erste Planetengetriebe (PG1, PG1') Platz sparend axial und radial zumindest teilweise innerhalb der Elektromaschine EM1 angeordnet werden kann.
  • Alternativ zu der vorgenannten Standardanordnung kann die Elektromaschine EM1' auch achsparallel neben der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnet sein, und der Rotor der Elektromaschine EM1' über eine als Untersetzungsstufe ausgebildete Eingangskonstante KE1 mit der zweiten Eingangswelle GE2 in Triebverbindung stehen. Bei dieser Anordnung kann die Elektromaschine EM1' schnelldrehend und vergleichsweise drehmomentschwach ausgebildet sein, was vorteilhaft mit einer besonders kompakten und leichten Ausführung der Elektromaschine EM1' verbunden ist.
  • Zur Verbesserung der Betriebseigenschaften des erfindungsgemäßen Hybridantriebs kann vorgesehen sein, dass die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM oder die erste Eingangswelle GE1 mit dem Rotor einer zweiten Elektromaschine (EM2, EM2') in Triebverbindung steht. Bei einer triebtechnischen Anbindung der zweiten Elektromaschine (EM2, EM2') an die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM handelt es sich um einen Kurbelwellen-Starter-Generator (KSG), bei einer triebtechnischen Anbindung an die erste Eingangswelle GE1 um einen so genannten Integrierten Starter-Generator (ISG). Mit der zweiten Elektromaschine (EM2, EM2') ist unter anderem auch ein serieller Hybridfahrbetrieb möglich, bei dem die zweite Elektromaschine (EM2, EM2') bei in die Neutralposition geschaltetem ersten Doppelschaltelement S1 als Generator von dem Verbrennungsmotor VM angetrieben wird und die elektrische Energie für den Antrieb der ersten Elektromaschine (EM1, EM1') liefert.
  • In einer Standardausbildung und Standardanordnung der zweiten Elektromaschine EM2 ist diese koaxial über der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM und/ oder der ersten Eingangswelle GE1 angeordnet und der Rotor der zweiten Elektromaschine EM2 ist unmittelbar drehfest mit der Triebwelle oder der ersten Eingangswelle GE1 verbunden. Bei dieser Standardanbindung der zweiten Elektromaschine EM2 besteht die Möglichkeit, das zweite Planetengetriebe (PG2, PG2') Platz sparend axial und radial zumindest teilweise innerhalb der zweiten Elektromaschine EM2 anzuordnen.
  • Alternativ zu der vorgenannten Standardanordnung kann die zweite Elektromaschine EM2' auch achsparallel neben der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM und/ oder der ersten Eingangswelle GE1 angeordnet sein, und der Rotor der zweiten Elektromaschine EM2' über eine als Untersetzungsstufe ausgebildete zweite Eingangskonstante KE2 mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM oder der ersten Eingangswelle GE1 in Triebverbindung stehen. Auch in diesem Fall kann die zweite Elektromaschine EM2' schnelldrehend und relativ drehmomentschwach ausgebildet sein, was vorteilhaft mit einer besonders kompakten und leichten Ausführung der zweiten Elektromaschine EM2' verbunden ist.
  • Zur Ermöglichung einer dazu alternativen Anordnung der zweiten Elektromaschine (EM2, EM2') kann auch vorgesehen sein, dass die zweite Eingangswelle GE2' als eine Hohlwelle ausgebildet ist, dass die erste Eingangswelle GE1 innerhalb der zweiten Eingangswelle GE2' bis an die axiale Außenseite der ersten Elektromaschine (EM1, EM1') verlängert ist, und dass die zweite Elektromaschine (EM2, EM2') axial außen neben der ersten Elektromaschine (EM1, EM1') angeordnet sowie mit der ersten Eingangswelle GE1 antriebswirksam verbunden ist. Diese alternative Anordnung hat den Vorteil, dass keine thermische Belastung der zweiten Elektromaschine (EM2, EM2') durch den Verbrennungsmotor VM auftritt und entsprechende Isolierungs- und Kühlungsmaßnahmen entfallen können. Falls die beiden Elektromaschinen (EM1, EM1'; EM2, EM2') dennoch gekühlt werden, kann dies vorteilhaft über einen gemeinsamen Kühlkreislauf mit kurzen Leitungen erfolgen.
  • Insbesondere um die zweite Elektromaschine (EM2, EM2') bei einer triebtechnischen Anbindung an die erste Eingangswelle GE1 vielfältig nutzen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM über eine Trennkupplung K1 mit der ersten Eingangswelle GE1 des Schaltgetriebes verbindbar ist. Hierdurch kann die zweite Elektromaschine (EM2, EM2') z. B. im Elektrofahrbetrieb, als Boostantrieb und zur Lastübernahme bei Lastschaltungen genutzt werden. Die Trennkupplung K1 kann sowohl als Reibungskupplung als auch als unsynchronisierte Klauenkupplung ausgebildet sein.
  • In einer alternativen antriebstechnischen Anbindung des Verbrennungsmotors VM und einer zweiten Elektromaschine EM2* an die erste Eingangswelle GE1 kann auch vorgesehen sein, dass die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM und der Rotor der zweiten Elektromaschine EM2* über ein Überlagerungsgetriebe mit der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar sind, wobei das Überlagerungsgetriebe als ein einfaches Planetengetriebe PG2* mit einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad ausgebildet ist, das koaxial über der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM und/oder der ersten Eingangswelle GE1 angeordnet ist, und dessen Hohlrad das drehfest mit der Triebwelle verbundene erste Eingangselement, dessen Sonnenrad das drehfest mit dem Rotor der zweiten Elektromaschine EM2* verbundene zweite Eingangselement, und dessen Planetenträger das drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundene Ausgangselement bildet. Eine derartige triebtechnische Anbindung eines Verbrennungsmotors (VM) und einer Elektromaschine (EM2*) an eine Eingangswelle (GE1) ist aus der DE 196 50 723 A1 in Verbindung mit einem Planeten-Automatgetriebe sowie aus der DE 101 52 471 A1 in Verbindung mit einem Vorgelege-Schaltgetriebe als so genanntes Elektrodynamisches Antriebssystem (EDA) bekannt, und ermöglicht insbesondere das verschleißfreie Anfahren mittels des Verbrennungsmotors (VM) durch eine entsprechende Ansteuerung der Elektromaschine (EM2*).
  • Um bei dieser antriebstechnischen Anbindung des Verbrennungsmotors VM und der zweiten Elektromaschine EM2* den Verbrennungsmotor VM abkoppeln und dennoch die zweite Elektromaschine EM2* als Antriebsmotor, als Generator und als Synchronisationsmittel nutzen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM mittels einer Trennkupplung K1' von dem Hohlrad des Planetengetriebes PG2* abkoppelbar ist, und dass das Sonnenrad des Planetengetriebes PG2* mittels einer Überbrückungskupplung K2 drehfest mit dem Planetenträger oder der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar ist.
  • Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
    • 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
    • 1a ein Betriebs- und Schaltschema des Hybridantriebs gemäß 1 in Form einer Tabelle,
    • 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
    • 3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
    • 4 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
    • 5 eine fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
    • 6 eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
    • 6a ein Betriebs- und Schaltschema des Hybridantriebs gemäß 6 in Form einer Tabelle,
    • 7 eine siebte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
    • 8 eine achte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
    • 8a ein Schaltschema des Hybridantriebs gemäß 8 in Form einer Tabelle,
    • 9 eine neunte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung,
    • 9a ein Schaltschema des Hybridantriebs gemäß 9 in Form einer Tabelle,
    • 10 eine zehnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung, und
    • 11 eine elfte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs in einer schematischen Darstellung.
  • In 1 ist in schematischer Form eine als Basisausführung anzusehende erste Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.1 dargestellt. Der Hybridantrieb 1.1 umfasst einen Verbrennungsmotor VM mit einer Triebwelle 2, eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine EM1 mit einem Rotor 3, und ein mehrstufiges Schaltgetriebe 4.1 mit zwei Eingangswellen GE1, GE2 sowie einer gemeinsamen Ausgangswelle GA. Die Triebwelle 2 des Verbrennungsmotors VM steht über einen Drehschwingungsdämpfer TD mit der ersten Eingangswelle GE1 des Schaltgetriebes 4.1 in Triebverbindung. Die Elektromaschine EM1 ist koaxial über der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnet, und der Rotor 3 der Elektromaschine EM1 ist unmittelbar drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbunden. Die beiden Eingangswellen GE1, GE2 sind koaxial und axial benachbart zueinander angeordnet und über ein einrückbares und ausrückbares Koppel-Schaltelement B drehfest miteinander verbindbar.
  • Die erste Eingangswelle GE1 ist über eine schaltbare erste Stirnradstufe Z1 mit einer achsparallel angeordneten Ausgangswelle GA in Triebverbindung bringbar, wobei das betreffende Losrad z11 drehbar auf der ersten Eingangswelle GE1 gelagert und über ein zugeordnetes Gang-Schaltelement A drehfest mit dieser verbindbar ist, und wobei das betreffende Festrad z21 drehfest auf der Ausgangswelle GA angeordnet ist. Das Gang-Schaltelement A der ersten Stirnradstufe Z1 und das Koppel-Schaltelement B sind in einem gemeinsamen Doppelschaltelement S1 zusammengefasst.
  • Die zweite Eingangswelle GE2 ist über eine schaltbare zweite Stirnradstufe Z2 mit der Ausgangswelle GA in Triebverbindung bringbar, wobei das betreffende Losrad z12 drehbar auf der zweiten Eingangswelle GE2 gelagert ist, und wobei das betreffende Festrad z22 drehfest auf der Ausgangswelle GA angeordnet ist. Der zweiten Stirnradstufe Z2 ist ein koaxial über der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnetes und über zwei in einem zweiten Doppelschaltelement S2 zusammengefasste Gang-Schaltelemente C, D zweistufig schaltbares Planetengetriebe PG1 mit einem drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbundenen Eingangselement, einem über die Gang-Schaltelemente C, D des zweiten Doppelschaltelementes S2 wechselweise gehäusefest arretierbaren oder mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbindbaren Zwischenelement, und einem drehfest mit dem Losrad z12 der zweiten Stirnradstufe Z2 verbundenen Ausgangselement vorgeschaltet.
  • Das Planetengetriebe PG1 ist als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad 10, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger 11 und einem Hohlrad 12 ausgebildet, bei dem das Sonnenrad 10 das drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbundene Eingangselement, das Hohlrad 12 das über das zweite Doppelschaltelement S2 schaltbare Zwischenelement, und der Planetenträger 11 das drehfest mit dem Losrad z12 der zweiten Stirnradstufe Z2 verbundene Ausgangselement bildet.
  • Die Ausgangswelle GA steht über eine Ausgangsstirnradstufe Z3, die aus zwei Festrädern z23, z33 besteht, mit einem Achsdifferenzial 5 in Triebverbindung. Zwei mit jeweils einem Antriebsrad 6a, 6b einer Antriebsachse verbundene Achswellen 7a, 7b sind drehfest mit jeweils einem Abtriebsrad des Achsdifferenzials 5 verbunden.
  • Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs 1.1 stehen für den Verbrennungsfahrbetrieb drei Übersetzungsstufen bzw. Gänge G1, G2, G3 und für den Elektrofahrbetrieb zwei Übersetzungsstufen zur Verfügung. Im Hybridfahrbetrieb sind alle Schaltungen lastschaltbar, d. h. ohne Zugkraftunterbrechung möglich. In der Tabelle der 1a ist ein entsprechendes Betriebs- und Schaltschema des Hybridantriebs 1.1 gemäß 1 angegeben, wobei die Übersetzungen iZ1, iZ2 der beiden Stirnradstufen Z1, Z2 und die Standübersetzung i01 des Planetengetriebes PG1 beispielhaft mit iZ1 = 1,5, iZ2 = 1,0 und i01 = -1,4 angenommen sind.
  • In den ersten vier Zeilen der Tabelle gemäß 1a sind der Schaltzustand der beiden Doppelschaltelemente S1, S2 bzw. die geschlossenen Schaltelemente A, B, C, D der Doppelschaltelemente S1, S2 sowie die resultierenden Übersetzungen iVM, iEM1 zwischen dem Verbrennungsmotor VM bzw. der Elektromaschine EM1 und der Ausgangswelle GA für den Hybridfahrbetrieb angegeben. Daraus ergibt sich auch, dass die Elektromaschine EM1 im zweiten Gang G2 des Verbrennungsmotors VM mit zwei unterschiedlichen Übersetzungen (iEM1 = 2,40, iEM1 = 1,00) betrieben werden kann. In der fünften und sechsten Zeile der Tabelle sind der Schaltzustand der beiden Doppelschaltelemente S1, S2 und die resultierenden Übersetzungen iEM1 für den Elektrofahrbetrieb mit der Elektromaschine EM1 angegeben. In der letzten Zeile der Tabelle ist der Schaltzustand der beiden Doppelschaltelemente S1, S2 beim Starten des Verbrennungsmotors VM mittels der Elektromaschine EM1 angegeben. In diesem Schaltzustand ist auch die Standladung eines elektrischen Energiespeichers über die im Generatorbetrieb von dem Verbrennungsmotor VM angetriebene Elektromaschine EM1 möglich. Unter der Annahme einer kraftlos geschalteten ersten Elektromaschine EM1 können der Tabelle der 1a auch die Schaltzustände der beiden Doppelschaltelemente S1, S2 und die resultierenden Übersetzungen iVM für den Verbrennungsfahrbetrieb mit dem Verbrennungsmotor VM entnommen werden.
  • Eine in 2 in schematischer Form abgebildete zweite Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.2 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform gemäß 1 dadurch, dass die Triebwelle 2 des Verbrennungsmotors VM nun unmittelbar drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbunden ist, und dass die erste Eingangswelle GE1 mit dem Rotor 8 einer zweiten Elektromaschine EM2 in Triebverbindung steht. Die zweite Elektromaschine EM2 ist koaxial über der ersten Eingangswelle GE1 angeordnet, und der Rotor 8 der zweiten Elektromaschine EM2 ist unmittelbar drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbunden.
  • Durch die Anordnung der zweiten Elektromaschine EM2 ist ein serieller Hybridfahrbetrieb möglich, bei dem die zweite Elektromaschine EM2 bei in die Neutralposition geschaltetem ersten Doppelschaltelement S1 als Generator von dem Verbrennungsmotor VM angetrieben wird und die elektrische Energie für den Antrieb der ersten Elektromaschine EM1 liefert. Ebenso kann der Verbrennungsmotor VM mittels der zweiten Elektromaschine EM2 auch während eines Elektrofahrbetriebs mit der ersten Elektromaschine EM1 gestartet werden. Schließlich kann der Verbrennungsmotor VM beim Synchronisieren der Schaltelemente A, B des ersten Doppelschaltelementes S1 unterstützt und somit die betreffenden Schaltungen beschleunigt werden.
  • Eine in 3 in schematischer Form abgebildete dritte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.3 unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform gemäß 2 dadurch, dass die Triebwelle 2 des Verbrennungsmotors VM nun über eine Trennkupplung K1 mit der ersten Eingangswelle GE1 des Schaltgetriebes 4.3 verbindbar ist. Hierdurch ist zusätzlich zu den Eigenschaften des Hybridantriebs 1.2 gemäß 2 auch ein Elektrofahrbetrieb mit beiden Elektromaschinen EM1, EM2 möglich, bei denen die Synchronisierung der Schaltelemente A, B des ersten Doppelschaltelementes S1 durch die zweite Elektromaschine EM2 erfolgen kann.
  • Eine in 4 in schematischer Form abgebildete vierte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.4 unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform gemäß 3 dadurch, dass das Losrad z11 der ersten Stirnradstufe Z1 nunmehr drehbar auf der zweiten Eingangswelle GE2 gelagert ist, jedoch über das zugeordnete Gang-Schaltelement A des ersten Doppelschaltelementes S1' weiterhin drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar ist. Dies erfordert zwar eine entsprechende konstruktive Änderung des ersten Doppelschaltelementes S1', ermöglicht aber eine axial unmittelbar benachbarte Anordnung der beiden Stirnradstufen Z1, Z2.
  • Eine in 5 in schematischer Form abgebildete fünfte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.5 unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform gemäß 3 dadurch, dass die Triebwelle 2 des Verbrennungsmotors VM mit einem Drehschwingungsdämpfer TD versehen ist, und dass die Anordnung des Planetengetriebes PG und des zweiten Doppelschaltelementes S2 axial vertauscht ist. So ist das zweite Doppelschaltelement S2 nun axial auf der von der Elektromaschine EM1 abgewandten Innenseite zwischen der zweiten Stirnradstufe Z2 und dem Planetengetriebe PG1 angeordnet. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass das Planetengetriebe PG1, wie es in 5 dargestellt ist, Platz sparend axial und radial innerhalb der ersten Elektromaschine EM1 angeordnet werden kann. Außerdem ist mittels des zweiten Doppelschaltelements S2 das Hohlrad 12 gehäusefest arretierbar oder mit dem Planetenträger 11 verbindbar.
  • Eine in 6 in schematischer Form abgebildete sechste Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.6 unterscheidet sich von der dritten Ausführungsform gemäß 3 dadurch, dass die zweite Eingangswelle GE2 durch ein verändertes Planetengetriebe PG1' in anderer Weise über das zweite Doppelschaltelement S2 mit dem Losrad z12 der zweiten Stirnradstufe Z2 koppelbar ist. Vorliegend ist das Planetengetriebe PG1' als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad 13, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger 14 und einem Hohlrad 15 ausgebildet, bei dem das Hohlrad 15 das drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbundene Eingangselement, das Sonnenrad 13 das über das zweite Doppelschaltelement S2 schaltbare Zwischenelement, und der Planetenträger 14 das drehfest mit dem Losrad z12 der zweiten Stirnradstufe Z2 verbundene Ausgangselement bildet. Demnach ist mittels des zweiten Doppelschaltelements S2 das Sonnenrad 13 gehäusefest arretierbar oder mit dem Hohlrad 15 verbindbar.
  • Aufgrund der geänderten triebtechnischen Einbindung des Planetengetriebes PG1' ergeben sich geringfügige Unterschiede bei den realisierbaren Übersetzungen iVM, iEM1 zwischen dem Verbrennungsmotor VM bzw. der ersten Elektromaschine EM1 und der Ausgangswelle GA. In der Tabelle der 6a ist ein entsprechendes Betriebs- und Schaltschema des Hybridantriebs 1.6 gemäß 6 angegeben, wobei die Übersetzungen iZ1, iZ2 der beiden Stirnradstufen Z1, Z2 und die Standübersetzung i01 des Planetengetriebes PG1' beispielhaft mit iZ1 = 1,3, iZ2 = 1,0 und i01 = -1,4 angenommen sind.
  • Der Aufbau der Tabelle der 6a entspricht demjenigen der Tabelle der 1a. So sind in den ersten vier Zeilen der Tabelle der Schaltzustand der beiden Doppelschaltelemente S1, S2 bzw. die geschlossenen Schaltelemente A, B, C, D der Doppelschaltelemente S1, S2 sowie die resultierenden Übersetzungen iVM, iEM1 zwischen dem Verbrennungsmotor VM bzw. der ersten Elektromaschine EM1 und der Ausgangswelle GA für den Hybridfahrbetrieb angegeben. Daraus ergibt sich auch, dass die erste Elektromaschine EM1 im zweiten Gang G2 des Verbrennungsmotors VM mit zwei unterschiedlichen Übersetzungen (iEM1 = 1,71, iEM1 = 1,00) betrieben werden kann. In der fünften und sechsten Zeile der Tabelle sind der Schaltzustand der beiden Doppelschaltelemente S1, S2 und die resultierenden Übersetzungen iEM1 für den Elektrofahrbetrieb mit der ersten Elektromaschine EM1 angegeben. In der letzten Zeile der Tabelle ist der Schaltzustand der beiden Doppelschaltelemente S1, S2 beim Starten des Verbrennungsmotors VM mittels der ersten Elektromaschine EM1 angegeben. In diesem Schaltzustand ist auch die Standladung eines elektrischen Energiespeichers über die im Generatorbetrieb von dem Verbrennungsmotor VM angetriebene erste Elektromaschine EM1 möglich. Unter der Annahme von kraftlos geschalteten Elektromaschinen EM1, EM2 können der Tabelle der 6a auch die Schaltzustände der beiden Doppelschaltelemente S1, S2 und die resultierenden Übersetzungen iVM für den Verbrennungsfahrbetrieb mit dem Verbrennungsmotor VM entnommen werden.
  • Eine in 7 in schematischer Form abgebildete siebte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.7 unterscheidet sich von der fünften Ausführungsform gemäß 5 dadurch, dass die zweite Eingangswelle GE2' nunmehr als eine Hohlwelle ausgebildet ist, dass die erste Eingangswelle GE1 innerhalb der zweiten Eingangswelle GE2' bis an die axiale Außenseite der ersten Elektromaschine EM1 verlängert ist, und dass die zweite Elektromaschine EM2 nun axial außen neben der ersten Elektromaschine EM1 angeordnet sowie dort mit der ersten Eingangswelle GE1 verbunden ist. Aufgrund dieser Anordnung der zweiten Elektromaschine EM2 kann keine thermische Belastung der Elektromaschinen durch den Verbrennungsmotor VM mehr auftreten. Falls die beiden Elektromaschinen EM1, EM2 dennoch gekühlt werden, so kann dies vorteilhaft über einen gemeinsamen Kühlkreislauf erfolgen.
  • Eine in 8 in schematischer Form abgebildete achte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.8 unterscheidet sich von der sechsten Ausführungsform gemäß 6 dadurch, dass die Triebwelle 2 des Verbrennungsmotors VM anstelle über eine Trennkupplung K1 nun über ein koaxial über der Triebwelle 2 angeordnetes und mittels zwei in einem dritten Doppelschaltelement S3 zusammengefasste Gang-Schaltelemente E, F zweistufig schaltbares zweites Planetengetriebe PG2 mit einem drehfest mit der Triebwelle 2 verbundenen Eingangselement, einem über die Gang-Schaltelemente E, F des dritten Doppelschaltelementes S3 wechselweise mit der Triebwelle 2 verbindbaren oder gehäusefest arretierbaren Zwischenelement, und einem drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundenen Ausgangselement mit der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar ist.
  • Vorliegend ist das zweite Planetengetriebe PG2 als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad 16, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger 17 und einem Hohlrad 18 ausgebildet, bei dem der Planetenträger 17 das drehfest mit der Triebwelle 2 des Verbrennungsmotors VM verbundene Eingangselement, das Sonnenrad 16 das über das dritte Doppelschaltelement S3 schaltbare Zwischenelement, und das Hohlrad 18 das drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundene Ausgangselement bildet. Mittels des dritten Doppelschaltelements S3 ist demnach das Sonnenrad 16 gehäusefest arretierbar oder mit dem Planetenträger 17 verbindbar.
  • Durch das mittels dem dritten Doppelschaltelement S3 zweistufig schaltbare zweite Planetengetriebe PG2 ist der Verbrennungsmotor VM somit wechselweise in zwei Übersetzungsstufen mit der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar, wodurch sich die Anzahl der im Hybrid- und Verbrennungsfahrbetrieb verfügbaren Gänge zumindest theoretisch verdoppelt. Ebenso kann der Verbrennungsmotor VM durch die Schaltung des dritten Doppelschaltelementes S3 in seine Neutralstellung N von der ersten Eingangswelle GE1 abgekoppelt werden.
  • Vorliegend ist das zweite Planetengetriebe PG2 Platz sparend axial und radial innerhalb der zweiten Elektromaschine EM2 angeordnet, deren Rotor 8 über das Hohlrad 18 des zweiten Planetengetriebes PG2 drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbunden ist.
  • Die bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.8 im Hybridfahrbetrieb nutzbaren Übersetzungen iVM, iEM1, iEM2 zwischen dem Verbrennungsmotor VM, der ersten Elektromaschine EM1 bzw. der zweiten Elektromaschine EM2 und der Ausgangswelle GA sind dem in der Tabelle der 8a angegebenen Schaltschema zu entnehmen. Bei diesem Anwendungsbeispiel sind die Übersetzungen iZ1, iZ2 der beiden Stirnradstufen Z1, Z2 und die Standübersetzungen i01, i02 der beiden Planetengetriebe PG1', PG2 beispielhaft mit iZ1 = 1,72, iZ2 = 1,31, i01 = -1,4 und i02 = -1,4 angenommen.
  • Diesem Schaltschema ist entnehmbar, dass im dritten Gang G3 zwei unterschiedliche Übersetzungen SEM1, iEM2 der beiden Elektromaschinen EM1, EM2 möglich sind. Aufgrund einer jeweils ungünstigen Übersetzung iEM1 der ersten Elektromaschine EM1 werden die Schaltkombinationen A, D, E und A, C, F vorliegend nicht verwendet. Unter der Annahme des in die Neutralposition N geschalteten dritten Doppelschaltelementes S3 können der Tabelle der 8a auch die Schaltzustände der ersten beiden Doppelschaltelemente S1, S2 und die resultierenden Übersetzungen SEM1, iEM2 für den Elektrofahrbetrieb mit den zwei Elektromaschinen EM1, EM2 entnommen werden. Ebenso können der Tabelle der 8a unter der Annahme von kraftlos geschalteten Elektromaschinen EM1, EM2 auch die Schaltzustände der drei Doppelschaltelemente S1, S2, S3 sowie die resultierenden Übersetzungen iVM für den Verbrennungsfahrbetrieb mit dem Verbrennungsmotor VM entnommen werden.
  • Eine in 9 in schematischer Form abgebildete neunte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.9 unterscheidet sich von der dritten Ausführung gemäß 3 ebenfalls dadurch, dass die Triebwelle 2 des Verbrennungsmotors VM anstelle über eine Trennkupplung K1 über ein koaxial über der Triebwelle 2 angeordnetes und mittels zwei in einem dritten Doppelschaltelement S3 zusammengefassten Gang-Schaltelemente E, F zweistufig schaltbares zweites Planetengetriebe PG2' mit einem drehfest mit der Triebwelle 2 verbundenen Eingangselement, einem über die Gang-Schaltelemente E, F des dritten Doppelschaltelementes S3 wechselweise mit der Triebwelle 2 verbindbaren oder gehäusefest arretierbaren Zwischenelement, und einem drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundenen Ausgangselement mit der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar ist.
  • Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist das zweite Planetengetriebe PG2' als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad 19, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger 20 und einem Hohlrad 21 ausgebildet, bei dem jedoch im Unterschied zu der vorbeschriebenen Ausführungsform gemäß 8 der Planetenträger 20 das drehfest mit der Triebwelle 2 des Verbrennungsmotors VM verbundene Eingangselement, das Hohlrad 21 das über das dritte Doppelschaltelement S3 schaltbare Zwischenelement, und das Sonnenrad 19 das drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundene Ausgangselement bildet. Mittels des dritten Doppelschaltelements S3 ist demnach das Hohlrad 21 gehäusefest arretierbar oder mit dem Planetenträger 20 verbindbar.
  • Bei diesem Hybridantrieb 1.9 ist der Verbrennungsmotor VM durch das mittels dem dritten Doppelschaltelement S3 zweistufig schaltbare zweite Planetengetriebe PG2' wechselweise in zwei Übersetzungsstufen mit der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar, wodurch sich die Anzahl der im Hybrid- und Verbrennungsfahrbetrieb verfügbaren Gänge zumindest theoretisch verdoppelt. Ebenso ist der Verbrennungsmotor VM durch die Schaltung des dritten Doppelschaltelementes S3 in seine Neutralstellung N von der ersten Eingangswelle GE1 abkoppelbar.
  • Auch in der vorliegenden Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs 1.9 ist das zweite Planetengetriebe PG2' Platz sparend axial und radial innerhalb der zweiten Elektromaschine EM2 angeordnet, deren Rotor 8 unmittelbar drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbunden ist.
  • Die bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.9 im Hybridfahrbetrieb nutzbaren Übersetzungen iVM, iEM1, iEM2 zwischen dem Verbrennungsmotor VM, der ersten Elektromaschine EM1 bzw. der zweiten Elektromaschine EM2 und der Ausgangswelle GA sind dem in der Tabelle der 9a angegebenen Schaltschema zu entnehmen, das analog zu dem in der Tabelle der 8a angegebenen Schaltschema aufgebaut ist. Bei diesem Anwendungsbeispiel sind die Übersetzungen iZ1, iZ2 der beiden Stirnradstufen Z1, Z2 und die Standübersetzungen i01, i02 der beiden Planetengetriebe PG1, PG2 beispielhaft mit iZ1 = 1,61, iZ2 = 1,04, i01 = -1,4 und i02 = -1,4 angenommen. Diesem Schaltschema ist entnehmbar, dass im dritten Gang G3 zwei unterschiedliche Übersetzungen iEM1, iEM2 der beiden Elektromaschinen EM1, EM2 möglich sind. Aufgrund einer jeweils ungünstigen Übersetzung iEM1 der ersten Elektromaschine EM1 werden die Schaltkombinationen A, D, E und A, C, F auch in diesem Fall nicht verwendet.
  • Eine in 10 in schematischer Form abgebildete zehnte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.10 unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform gemäß 1 dadurch, dass die Triebwelle 2 des Verbrennungsmotors VM und der Rotor 9 einer zweiten Elektromaschine EM2* über ein Überlagerungsgetriebe mit der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar sind, wobei das Überlagerungsgetriebe als ein einfaches Planetengetriebe PG2* mit einem Sonnenrad 22, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad 24 ausgebildet ist. Dieses Planetengetriebe PG2* ist koaxial über der ersten Eingangswelle GE1 angeordnet, sein Hohlrad 24 ist das drehfest mit der Triebwelle 2 verbundene erste Eingangselement, sein Sonnenrad 22 ist das drehfest mit dem Rotor 9 der zweiten Elektromaschine EM2* verbundene zweite Eingangselement, und sein Planetenträger 23 ist das drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundene Ausgangselement.
  • Das Planetengetriebe PG2* bildet in Verbindung mit der zweiten Elektromaschine EM2* ein zwischen der Triebwelle 2 des Verbrennungsmotors VM und der ersten Eingangswelle GE1 angeordnetes Vorschaltgetriebe, über das die Übersetzung zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der ersten Eingangswelle GE1 stufenlos verstellbar ist. Hierdurch ist insbesondere ein verschleißfreies Anfahren mittels des Verbrennungsmotors VM möglich, bei dem die zweite Elektromaschine EM2* mit ansteigendem Drehmoment kontinuierlich aus dem Generatorbetrieb in den Motorbetrieb steuerbar ist.
  • Um bei dieser antriebstechnischen Anbindung des Verbrennungsmotors VM und der zweiten Elektromaschine EM2* den Verbrennungsmotor VM abkoppeln und dennoch die zweite Elektromaschine EM2* wahlweise als Antriebsmotor, als Generator und als Synchronisationsmittel nutzen zu können, ist die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM mittels einer Trennkupplung K1' von dem Hohlrad 24 des Planetengetriebes PG2* abkoppelbar, und das Sonnenrad 22 des Planetengetriebes PG2* mittels einer Überbrückungskupplung K2 drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar.
  • In einer in 11 in schematischer Form abgebildeten elften Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs 1.11 ist beispielhaft anhand einer entsprechend veränderten zweien Ausführungsform des Hybridantriebs 1.2 gemäß 2 veranschaulicht, dass die erste Elektromaschine EM1' und/ oder die zweite Elektromaschine EM2' bei allen vorbeschriebenen Ausführungsformen der Hybridantriebe 1.1 bis 1.10 auch jeweils achsparallel neben der zugeordneten Eingangswelle GE1, GE2 angeordnet und der Rotor 3', 8' der Elektromaschine EM1', EM2' jeweils über eine als Untersetzungsstufe ausgebildete Eingangskonstante KE1, KE2 mit der betreffenden Eingangswelle GE1, GE2 in Triebverbindung stehen kann. Hierdurch kann die betreffende Elektromaschine EM1', EM2' schnelldrehend und relativ drehmomentschwach ausgebildet sein, was vorteilhaft mit einer besonders kompakten sowie leichten Ausführung der jeweiligen Elektromaschine EM1', EM2' verbunden ist. Es versteht sich in Kenntnis der Erfindung von selbst, dass sich die Übersetzung iEM1, iEM2 einer triebtechnisch derart angebundenen Elektromaschine EM1', EM2' gegenüber einer unmittelbaren Verbindung mit der zugeordneten Eingangswelle GE1, GE2 um den Faktor der Übersetzung iKE1, iKE2 der betreffenden Eingangskonstante KE1, KE2 erhöht.
  • Bezugszeichen
    • 1.1 - 1.11
    Hybridantrieb
    2
    Triebwelle des Verbrennungsmotors
    3, 3'
    Rotor der Elektromaschine EM1, EM1'
    4.1 -4.11
    Schaltgetriebe
    5
    Achsdifferenzial
    6a, 6b
    Antriebsrad
    7a, 7b
    Achswelle
    8, 8'
    Rotor der Elektromaschine EM2, EM2'
    9
    Rotor der Elektromaschine EM2*
    10
    Sonnenrad von Planetengetriebe PG1
    11
    Planetenträger von Planetengetriebe PG1
    12
    Hohlrad von Planetengetriebe PG1
    13
    Sonnenrad von Planetengetriebe PG1'
    14
    Planetenträger von Planetengetriebe PLG1'
    15
    Hohlrad von Planetengetriebe PLG1'
    16
    Sonnenrad von Planetengetriebe PG2
    17
    Planetenträger von Planetengetriebe PG2
    18
    Hohlrad von Planetengetriebe PG2
    19
    Sonnenrad von Planetengetriebe PG2'
    20
    Planetenträger von Planetengetriebe PG2'
    21
    Hohlrad von Planetengetriebe PG2'
    22
    Sonnenrad von Planetengetriebe PG2*
    23
    Planetenträger von Planetengetriebe PG2*
    24
    Hohlrad von Planetengetriebe PG2*
    A
    Gang-Schaltelement
    B
    Koppel-Schaltelement
    C, D
    Gang-Schaltelement
    E, F
    Gang-Schaltelement
    EM1, EM1'
    Erste Elektromaschine
    EM2, EM2'
    Zweite Elektromaschine
    EM2*
    Zweite Elektromaschine
    GVM
    Gang von VM
    G1 - G5
    Gang
    GA
    Ausgangswelle
    GE1
    Erste Eingangswelle
    GE2, GE2'
    Zweite Eingangswelle
    i01
    Standübersetzung von Planetengetriebe PG1, PG1'
    i02
    Standübersetzung von Planetengetriebe PG2, PG2'
    iEM1
    Übersetzung zwischen EM1 und GA
    iEM2
    Übersetzung zwischen EM2 und GA
    iKE1
    Übersetzung von Eingangskonstante KE1
    iKE2
    Übersetzung von Eingangskonstante KE2
    iPG1
    Übersetzung von Planetengetriebe PG1, PG1'
    iPG2
    Übersetzung von Planetengetriebe PG2, PG2'
    iVM
    Übersetzung zwischen VM und GA
    iZ1
    Übersetzung von Z1
    iZ2
    Übersetzung von Z2
    K1, K1'
    Trennkupplung
    K2
    Überbrückungskupplung
    KE1
    Erste Eingangskonstante an Elektromaschine EM1'
    KE2
    Zweite Eingangskonstante an Elektromaschine EM2'
    N
    Neutralposition von S1, S1', S2, S3
    PG1, PG1'
    Erstes Planetengetriebe
    PG2, PG2'
    Zweites Planetengetriebe
    PG2*
    Zweites Planetengetriebe
    S1, S1'
    Erstes Doppelschaltelement
    S2
    Zweites Doppelschaltelement
    S3
    Drittes Doppelschaltelement
    TD
    Drehschwingungsdämpfer
    VM
    Verbrennungsmotor
    Z1
    Erste Stirnradstufe
    Z2
    Zweite Stirnradstufe
    Z3
    Ausgangsstirnradstufe
    z11
    Antriebsrad, Losrad von Z1
    z12
    Antriebsrad, Losrad von Z2
    z21
    Abtriebsrad, Festrad von Z1
    z22
    Abtriebsrad, Festrad von Z2
    z23
    Antriebsrad, Festrad von Z3
    z33
    Abtriebsrad, Festrad von Z3

Claims (24)

  1. Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, der einen Verbrennungsmotor (VM) mit einer Triebwelle (2), eine als Motor und als Generator betreibbare Elektromaschine (EM1, EM1') mit einem Rotor (3, 3'), und ein mehrstufiges Schaltgetriebe (4.1 - 4.11) mit zwei Eingangswellen (GE1, GE2) sowie einer gemeinsamen, achsparallel zu den Eingangswellen (GE1, GE2) angeordneten Ausgangswelle (GA) aufweist, wobei die erste Eingangswelle (GE1) mit der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) verbunden oder verbindbar ist, wobei die zweite Eingangswelle (GE2) mit dem Rotor (3, 3') der Elektromaschine (EM1, EM1') in Triebverbindung steht, und bei dem beide Eingangswelten (GE1, GE2) koaxial sowie axial benachbart zueinander angeordnet sind, jeweils über mindestens eine schaltbare Stirnradstufe (Z1, Z2) mit der Ausgangswelle (GA) in Triebverbindung bringbar sind, und über ein einrückbares sowie ausrückbares Koppel-Schaltelement (B) drehfest miteinander verbindbar sind, wobei eine erste Stirnradstufe (Z1) zur schaltbaren Verbindung der ersten Eingangswelle (GE1) mit der Ausgangswelle (GA) ein auf der ersten Eingangswelle (GE1) angeordnetes Losrad (z11) aufweist, welches mittels eines auf der ersten Eingangswelle (GE1) angeordneten Gang-Schaltelements (A) mit dieser verbindbar ist, und bei dem dieses Gang-Schaltelement (A) sowie das Koppel-Schaltelement (B) in einem ersten Doppelschaltelement (S1) zusammengefasst sind, gekennzeichnet durch eine zweite Stirnradstufe (Z2) zur schaltbaren Verbindung der zweiten Eingangswelle (GE2) mit der Ausgangswelle (GA) mit einer Anordnung des zugeordneten Losrades (z12) auf der zweiten Eingangswelle (GE2), dem ein koaxial über der zweiten Eingangswelle (GE2) angeordnetes sowie mittels zwei in einem zweiten Doppelschaltelement (S2) zusammengefasste Gang-Schaltelemente (C, D) zweistufig schaltbares Planetengetriebe (PG1, PG1') antriebstechnisch vorgeschaltet ist, wobei das Planetengetriebe (PG1, PG1') ein drehfest mit der zweiten Eingangswelle (GE2) verbundenes Eingangselement, ein über die Gang-Schaltelemente (C, D) des zweiten Doppelschaltelementes (S2) wechselweise gehäusefest arretierbaren oder mit einem anderen Element (11) des Planetengetriebes (PG1, PG1') verbindbares Zwischenelement, und ein drehfest mit dem Losrad (z12) der zweiten Stirnradstufe (Z2) verbundenes Ausgangselement aufweist.
  2. Hybridantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (PG1) als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad (10), einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger (11) und einem Hohlrad (12) ausgebildet ist, bei dem das Sonnenrad (10) das drehfest mit der zweiten Eingangswelle (GE2) verbundene Eingangselement, das Hohlrad (12) das über das zweite Doppelschaltelement (S2) schaltbare Zwischenelement, und der Planetenträger (11) das drehfest mit dem Losrad (z12) der zweiten Stirnradstufe (Z2) verbundene Ausgangselement bildet.
  3. Hybridantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (PG1') als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad (13), einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger (14), und einem Hohlrad (15) ausgebildet ist, bei dem das Hohlrad (15) das drehfest mit der zweiten Eingangswelle (GE2) verbundene Eingangselement, das Sonnenrad (13) das über das zweite Doppelschaltelement (S2) schaltbare Zwischenelement, und der Planetenträger (14) das drehfest mit dem Losrad (z12) der zweiten Stirnradstufe (Z2) verbundene Ausgangselement bildet.
  4. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungen (iZ1, iZ2, i01) der beiden Stirnradstufen (Z1, Z2) und des Planetengetriebes (PG1, PG1') derart gewählt sind, dass die Übersetzung (iZ1) der ersten Stirnradstufe (Z1) weitgehend mittig zwischen den beiden über das Planetengetriebe (PG1, PG1') und die zweite Stirnradstufe (Z2) schaltbaren Übersetzungen liegt.
  5. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) unmittelbar drehfest mit der ersten Eingangswelle (GE1) des Schaltgetriebes (4.2, 4.11) verbunden ist.
  6. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) mit einem Drehschwingungsdämpfer (TD) versehen ist oder über einen Drehschwingungsdämpfer (TD) mit der ersten Eingangswelle (GE1) des Schaltgetriebes (4.1, 4.5, 4.7) in Triebverbindung steht.
  7. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) über ein koaxial über der ersten Eingangswelle (GE1) oder der Triebwelle (2) angeordnetes und über zwei in einem dritten Doppelschaltelement (S3) zusammengefasste Gang-Schaltelemente (E, F) zweistufig schaltbares zweites Planetengetriebe (PG2, PG2') mit einem drehfest mit der Triebwelle (2) verbundenen Eingangselement, einem über die Gang-Schaltelemente (E, F) des dritten Doppelschaltelementes (S3) wechselweise mit einem anderen Element (17) des Planetengetriebes (PG2) verbindbaren oder gehäusefest arretierbaren Zwischenelement, und einem drehfest mit der ersten Eingangswelle (GE1) verbundenen Ausgangselement mit der ersten Eingangswelle (GE1) verbindbar ist.
  8. Hybridantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Planetengetriebe (PG2) als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad (16), einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger (17) und einem Hohlrad (18) ausgebildet ist, bei dem der Planetenträger (17) das drehfest mit der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) verbundene Eingangselement, das Sonnenrad (16) das über das dritte Doppelschaltelement (S3) schaltbare Zwischenelement, und das Hohlrad (18) das drehfest mit der ersten Eingangswelle (GE1) verbundene Ausgangselement bildet.
  9. Hybridantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (PG2') als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad (19), einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger (20) und einem Hohlrad (21) ausgebildet ist, bei dem der Planetenträger (20) das drehfest mit der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) verbundene Eingangselement, das Hohlrad (21) das über das dritte Doppelschaltelement (S3) schaltbare Zwischenelement, und das Sonnenrad (19) das drehfest mit der ersten Eingangswelle (GE1) verbundene Ausgangselement bildet.
  10. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übersetzungen (iZ1, iZ2, i01, i02) der beiden Stirnradstufen (Z1, Z2) und der beiden Planetengetriebe (PG1, PG1'; PG2, PG2') derart gewählt sind, dass die beiden über das zweite Planetengetriebe (PG2, PG2') und die erste Stirnradstufe (Z1) schaltbaren Übersetzungen zwischen den vier über das zweite Planetengetriebe (PG2, PG2'), das erste Planetengetriebe (PG1, PG1') und die zweite Stirnradstufe (Z2) schaltbaren Übersetzungen liegen.
  11. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Losrad (z11) der ersten Stirnradstufe (Z1) drehbar auf der zweiten Eingangswelle (GE2) gelagert ist, jedoch über das zugeordnete Gang-Schaltelement (A) des ersten Doppelschaltelementes (S1') drehfest mit der ersten Eingangswelle (GE1) verbindbar ist.
  12. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnradstufe (Z2) axial auf der von der Elektromaschine (EM1) abgewandten Innenseite und das zweite Doppelschaltelement (S2) axial auf der der Elektromaschine (EM1) zugewandten Außenseite des ersten Planetengetriebes (PG1, PG1') angeordnet sind.
  13. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stirnradstufe (Z2) axial auf der der Elektromaschine (EM1) abgewandten Innenseite und das zweite Doppelschaltelement (S2) axial zwischen der zweiten Stirnradstufe (Z2) und dem ersten Planetengetriebe (PG1, PG1') angeordnet sind.
  14. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (EM1) koaxial über der zweiten Eingangswelle (GE2) angeordnet ist, und der Rotor (3) der Elektromaschine (EM1) unmittelbar drehfest mit der zweiten Eingangswelle (GE2) verbunden ist.
  15. Hybridantrieb nach Anspruch 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Planetengetriebe (PG1, PG1') axial und radial zumindest teilweise innerhalb der Elektromaschine (EM1) angeordnet ist.
  16. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (EM1') achsparallel neben der zweiten Eingangswelle (GE2) angeordnet ist, und der Rotor (3') der Elektromaschine (EM1') über eine als Untersetzungsstufe ausgebildete Eingangskonstante (KE1) mit der zweiten Eingangswelle (GE2) in Triebverbindung steht.
  17. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) oder die erste Eingangswelle (GE1) mit dem Rotor (8, 8') einer zweiten Elektromaschine (EM2, EM2') in Triebverbindung steht.
  18. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektromaschine (EM2) koaxial über der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) und/oder der ersten Eingangswelle (GE1) angeordnet ist, und der Rotor (8) der zweiten Elektromaschine (EM2) unmittelbar drehfest mit der Triebwelle (2) oder der ersten Eingangswelle (GE1) verbunden ist.
  19. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 7, 8, 9, 10, 17, 18, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Planetengetriebe (PG2, PG2') axial und radial zumindest teilweise innerhalb der zweiten Elektromaschine (EM2) angeordnet ist.
  20. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektromaschine (EM2') achsparallel neben der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) und/oder der ersten Eingangswelle (GE1) angeordnet ist, und der Rotor (8') der zweiten Elektromaschine (EM2') über eine als Untersetzungsstufe ausgebildete zweite Eingangskonstante (KE2) mit der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) oder der ersten Eingangswelle (GE1) in Triebverbindung steht.
  21. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Eingangswelle (GE2') als eine Hohlwelle ausgebildet ist, dass die erste Eingangswelle (GE1) innerhalb der zweiten Eingangswelle (GE2') bis an die axiale Außenseite der ersten Elektromaschine (EM1, EM1') verlängert ist, und dass die zweite Elektromaschine (EM2, EM2') axial außen neben der ersten Elektromaschine (EM1, EM1') angeordnet sowie mit der ersten Eingangswelle (GE1) antriebswirksam verbunden ist.
  22. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) über eine Trennkupplung (K1) mit der ersten Eingangswelle (GE1) des Schaltgetriebes (4.3, 4.4, 4,5, 4.6, 4.7) verbindbar ist.
  23. Hybridantrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4 und 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) und der Rotor (9) einer zweiten Elektromaschine (EM2*) über ein Überlagerungsgetriebe mit der ersten Eingangswelle (GE1) verbindbar sind, wobei das Überlagerungsgetriebe als ein einfaches Planetengetriebe (PG2*) mit einem Sonnenrad (22), einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger (23) und einem Hohlrad (24) ausgebildet ist, das koaxial über der Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) und/oder der ersten Eingangswelle (GE1) angeordnet ist, und dessen Hohlrad (24) das drehfest mit der Triebwelle (2) verbundene erste Eingangselement, dessen Sonnenrad (22) das drehfest mit dem Rotor (9) der zweiten Elektromaschine (EM2*) verbundene zweite Eingangselement, und dessen Planetenträger (23) das drehfest mit der ersten Eingangswelle (GE1) verbundene Ausgangselement bildet.
  24. Hybridantrieb nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebwelle (2) des Verbrennungsmotors (VM) mittels einer Trennkupplung (K1') von dem Hohlrad (24) des Planetengetriebes (PG2*) abkoppelbar ist, und dass das Sonnenrad (22) des Planetengetriebes (PG2*) mittels einer Überbrückungskupplung (K2) drehfest mit dem Planetenträger (23) oder der ersten Eingangswelle (GE1) verbindbar ist.
DE102011089708.9A 2011-12-23 2011-12-23 Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs Active DE102011089708B4 (de)

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DE102011089708.9A DE102011089708B4 (de) 2011-12-23 2011-12-23 Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs

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DE102011089708.9A DE102011089708B4 (de) 2011-12-23 2011-12-23 Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs

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