DE102011089710A1 - Hybrid drive unit of motor car, has spur gear for switchable connection of input shaft to output shaft that is provided with arrangement of idle gears and associated gear-shift element on output shaft - Google Patents
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Abstract
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 und mindestens einer achsparallel zu den Eingangswellen angeordneten Ausgangswelle umfasst, 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 wobei beide Eingangswellen koaxial sowie axial benachbart zueinander angeordnet sind, jeweils über mindestens eine schaltbare Stirnradstufe mit einer Ausgangswelle in Triebverbindung bringbar sind, und über ein einrückbares sowie ausrückbares Koppel-Schaltelement drehfest miteinander verbindbar sind. The invention relates to a hybrid drive of a motor vehicle, comprising an internal combustion engine with a drive shaft, an operable as a motor and a generator electric machine with a rotor, and a multi-stage transmission with two input shafts and at least one axially parallel to the input shafts arranged output shaft, wherein the first input shaft the drive shaft of the internal combustion engine is connected or connectable, the second input shaft is in driving connection with the rotor of the electric machine, and wherein both input shafts are arranged coaxially and axially adjacent to each other, in each case at least one switchable spur gear can be brought into drive connection with an output shaft, and via an engageable and disengageable coupling switching element rotatably connected to each other.
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. Hybrid drives with a two input-side transmission shafts and a common output shaft having transmission, in which the first transmission shaft z. B. is connectable via a controllable friction clutch with the drive shaft of an internal combustion engine, the second transmission shaft with the rotor of an electric machine in drive connection, and both transmission shafts selectively over a plurality of switchable spur gears with different translation selectively with the output shaft in drive connection brought about an engageable and disengageable Coupling switching element coupled to each other or can be brought into drive connection, are known in different construction.
So sind z. B. in der
Bei einem weiteren derartigen Hybridantrieb gemäß der
Aufgrund der vielen Stirnradstufen und der Koppelbarkeit der beiden Vorgelege- bzw. Eingangswellen stehen bei den vorgenannten Hybridantrieben in allen Betriebsarten mehrere Gänge zur Verfügung. Wegen der dadurch bedingten hohen Anzahl an Zahnradebenen weisen diese bekannten Hybridantriebe allerdings eine ungünstig große axiale Baulänge auf, die deren Einsatz bei einer Front-/Quer-Anordnung in kleineren Kraftfahrzeugen verhindert oder zumindest erschwert. Due to the many spur gear stages and the coupling capability of the two countershaft or input shafts, a plurality of gears are available in the aforementioned hybrid drives in all operating modes. Because of the consequent high number of gear levels, however, these known hybrid drives on an unfavorably large axial length, which prevents their use in a front / transverse arrangement in smaller vehicles or at least difficult.
Demgegenüber geht die vorliegende Erfindung von einer Bauart eines derartigen Hybridantriebs aus, bei der die beiden Eingangswellen koaxial und axial benachbart zueinander angeordnet sowie über ein einrückbares 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. In contrast, the present invention is based on a type of such a hybrid drive, in which the two input shafts coaxially and axially adjacent to each other as well as an engageable and disengageable coupling switching element directly rotatably connected to each other. The first input shaft is connected directly to the drive shaft of the engine or z. B. connectable via a controllable friction clutch with this, whereas the second input shaft is in driving connection with the rotor of the electric machine. Both input shafts can be brought into drive connection via at least one shiftable spur gear stage with the output shaft arranged axially parallel.
Ein derartiger Hybridantrieb ist beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 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 die Standladung eines elektrischen Energiespeichers ermöglicht. The present invention has for its object to propose an alternative hybrid drive of the aforementioned type, which provides at least two courses for the electric driving and at least three gears for the combustion driving, having axially short dimensions and thus suitable for a front / transverse installation in a motor vehicle is, which is power shiftable at least in hybrid driving, and allows the charge of an electric energy storage device.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Hybridantrieb mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch folgende zusätzliche Merkmale gekennzeichnet: Zwei achsparallel zu den beiden Eingangswellen GE1, GE2 angeordnete Ausgangswellen GA1, GA2, die jeweils über eine Ausgangskonstante KA1, KA2 mit einem gemeinsamen Abtriebselement in Triebverbindung stehen, eine einzige zweiten Stirnradstufe Z2 zur schaltbaren Verbindung der ersten Eingangswelle GE1 mit der ersten Ausgangswelle GA1 mit einer Anordnung des Losrades und des zugeordneten Gang-Schaltelementes A auf der ersten Eingangswelle GE1, eine Zusammenfassung des Gang-Schaltelementes A der zweiten Stirnradstufe Z2 der ersten Eingangswelle GE1 und des Koppel-Schaltelementes B in einem Doppelschaltelement S1, eine erste Stirnradstufe Z1 zur schaltbaren Verbindung der zweiten Eingangswelle GE2 mit der ersten Ausgangswelle GA1 mit einer Anordnung des Losrades und des zugeordneten Gang-Schaltelementes C auf der ersten Ausgangswelle GA1, und eine dritte Stirnradstufe Z3 zur schaltbaren Verbindung der zweiten Eingangswelle GE2 mit der zweiten Ausgangswelle GA2 mit einer Anordnung des Losrades und des zugeordneten Gang-Schaltelementes D auf der zweiten Ausgangswelle GA2. To achieve this object, the hybrid drive with the features of the preamble of
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Hybridantriebs sind Gegenstand der Unteransprüche. Advantageous embodiments and further developments of the hybrid drive according to the invention are the subject of the dependent claims.
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 mindestens einer achsparallel zu den Eingangswellen GE1, GE2 angeordneten Ausgangswelle GA1, GA2 umfasst. Die erste Eingangswelle GE1 ist mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM verbunden oder z.B. über eine Trennkupplung K1 mit dieser verbindbar. Die zweite Eingangswelle GE2 steht mit dem Rotor der Elektromaschine EM1, EM1’ in Triebverbindung. Beide Eingangswellen GE1, GE2 sind koaxial und axial benachbart zueinander angeordnet, jeweils über mindestens eine schaltbare Stirnradstufe Z1, Z2, Z3 mit einer Ausgangswelle (GA1, GA2) in Triebverbindung bringbar, und über ein einrückbares sowie ausrückbares Koppel-Schaltelement B drehfest miteinander verbindbar. Ein derartiger Hybridantrieb ist beispielsweise aus der nicht vorveröffentlichten
Wie bei diesem bekannten Hybridantrieb ist auch bei dem Hybridantrieb gemäß der Erfindung nur eine einzige Stirnradstufe Z2 zur schaltbaren Verbindung der ersten Eingangswelle GE1 mit einer Ausgangswelle GA1 vorgesehen, wobei das betreffende Losrad und das zugeordnete Gang-Schaltelement A ebenso auf der ersten Eingangswelle GE1 angeordnet sind, und das Gang-Schaltelement A dieser Stirnradstufe Z2 mit dem Koppel-Schaltelement B in einem Doppelschaltelement S1 zusammengefasst ist. As in this known hybrid drive, even in the hybrid drive according to the invention, only a single spur gear Z2 is provided for the switchable connection of the first input shaft GE1 with an output shaft GA1, wherein the respective idler gear and the associated gear shift element A are also arranged on the first input shaft GE1 , and the gear shift element A of this spur gear Z2 is combined with the coupling switching element B in a double switching element S1.
Ebenso sind bei dem erfindungsgemäßen Hybridantrieb wie bei dem bekannten Hybridantrieb zwei Stirnradstufen Z1, Z3 zur schaltbaren Verbindung der zweiten Eingangswelle GE2 mit einer Ausgangswelle vorgesehen, wobei die betreffenden Losräder und die zugeordneten Gang-Schaltelemente C, D auf einer Ausgangswelle angeordnet sind. Im Unterschied zu dem bekannten Hybridantrieb sind bei dem Hybridantrieb gemäß der Erfindung aber zwei achsparallel zu den Eingangswellen GE1, GE2 angeordnete Ausgangswellen GA1, GA2 vorgesehen, die jeweils über eine Ausgangskonstante KA1, KA2 mit einem gemeinsamen Abtriebselement, wie z.B. einem Achsdifferenzial, in Triebverbindung stehen. Likewise, in the hybrid drive according to the invention as in the known hybrid drive two spur gears Z1, Z3 provided for switchable connection of the second input shaft GE2 with an output shaft, wherein the respective idler gears and the associated gear shift elements C, D are arranged on an output shaft. In contrast to the known hybrid drive, in the hybrid drive according to the invention, however, two output shafts GA1, GA2 arranged axially parallel to the input shafts GE1, GE2 are provided which each have an output constant KA1, KA2 with a common output element, e.g. an axle differential, in drive connection.
Während die erste Ausgangswelle GA1 über die zugeordnete zweite Stirnradstufe Z2 mit der ersten Eingangswelle GE1 und über die erste Stirnradstufe Z1 mit der zweiten Eingangswelle GE2 in Triebverbindung bringbar ist, kann die zweite Ausgangswelle GA2 über die dritte Stirnradstufe Z3 nur mit der zweiten Eingangswelle GE2 in Triebverbindung gebracht werden. Aufgrund der Anordnung der jeweiligen Losräder und der zugeordneten Gang-Schaltelemente C, D auf der jeweils anderen Ausgangswelle GA1, GA2 können diese nicht wie bei dem bekannten Hybridantrieb in einem Doppelschaltelement zusammengefasst werden. Die Funktionalität des erfindungsgemäßen Hybridantriebs entspricht jedoch weitgehend derjenigen des bekannten Hybridantriebs. While the first output shaft GA1 via the associated second spur gear Z2 with the first input shaft GE1 and via the first spur gear Z1 with the second input shaft GE2 can be brought into drive connection, the second output shaft GA2 via the third spur Z3 only with the second input shaft GE2 in drive connection to be brought. Due to the arrangement of the respective idler gears and the associated gear shift elements C, D on the respective other output shaft GA1, GA2 they can not be summarized as in the known hybrid drive in a double switching element. The functionality of the hybrid drive according to the invention, however, largely corresponds to that of the known hybrid drive.
Durch die Möglichkeit, die beiden Gang-Schaltelemente C, D der ersten und dritten Stirnradstufe Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 gleichzeitig einrücken zu können, weist der erfindungsgemäße Hybridantrieb durch eine so erreichbare Blockierung des Getriebes zusätzlich eine Parksperrenfunktion auf. Durch eine geeignete Ausbildung und Anordnung der ersten und dritten Stirnradstufe Z1, Z3 kann zudem gegenüber dem bekannten Hybridantrieb eine Reduzierung der axialen Baulänge des Schaltgetriebes erzielt werden, so dass der erfindungsgemäße Hybridantrieb auch bei kleinen Kraftfahrzeugen für den Front-/Quereinbau geeignet ist. Due to the possibility of being able to simultaneously engage the two gear shifting elements C, D of the first and third spur gears Z1, Z3 of the second input shaft GE2, the hybrid drive according to the invention additionally has a parking lock function by blocking the transmission that can be achieved in this way. By a suitable design and arrangement of the first and third spur gear Z1, Z3 can also be achieved compared to the known hybrid drive, a reduction of the axial length of the gearbox, so that the hybrid drive according to the invention is also suitable for small vehicles for front / transverse installation.
Die beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 können in an sich bekannter Weise in axial benachbarten Zahnradebenen angeordnet sein und jeweils ein eigenes Festrad aufweisen. Da die zugeordneten Gang-Schaltelemente C, D vorliegend als Einzelschaltelemente ausgebildet sind, entfällt gegenüber dem bekannten Hybridantrieb der durch ein Doppelschaltelement bedingte axiale Mindestabstand der beiden Stirnradstufen Z1, Z3. Somit können die beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 zur Erzielung einer geringen axialen Baulänge des Schaltgetriebes axial eng gestaffelt angeordnet werden. The two spur gears Z1, Z3 of the second input shaft GE2 can be arranged in a manner known per se in axially adjacent gearwheel planes and each have its own fixed gear. Since the associated gear shift elements C, D are presently designed as individual shift elements, the axial distance between the two spur gears Z1, Z3, which is caused by a double shift element, is eliminated compared to the known hybrid drive. Thus, the two spur gears Z1, Z3 of the second input shaft GE2 can be arranged axially staggered axially to achieve a small axial length of the gearbox.
Alternativ dazu können die beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 zur Erzielung einer geringen axialen Baulänge des Schaltgetriebes auch in einer gemeinsamen Zahnradebene angeordnet sein und ein gemeinsames Festrad aufweisen. Alternatively, the two spur gears Z1, Z3 of the second input shaft GE2 to achieve a small axial length of the gearbox can also be arranged in a common gear level and have a common fixed wheel.
Um bei Lastschaltungen große Drehzahlsprünge zu vermeiden, sind die Übersetzungen iZ1, iZ2, iZ3 der drei Stirnradstufen Z1, Z2, Z3 vorzugsweise derart gewählt, dass die Übersetzung iZ2 der einzigen Stirnradstufe Z2 der ersten Eingangswelle GE1 weitgehend mittig zwischen den Übersetzungen iZ1, iZ3 der beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 liegt. To avoid large speed jumps in load circuits, the translations i Z1 , i Z2 , i Z3 of the three spur gears Z1, Z2, Z3 are preferably selected such that the translation i Z2 of the single spur gear Z2 of the first input shaft GE1 largely centered between the translations i Z1 , i Z3 of the two spur gears Z1, Z3 of the second input shaft GE2 is located.
Um die Betätigung der Schaltelemente C, D der ersten und dritten Stirnradstufe Z1, Z3 an der zweiten Eingangswelle GE2 wie bei einer Zusammenfassung in einem Doppelschaltelement mit nur einem Schaltsteller zu bewerkstelligen, können diese vorteilhaft über eine gemeinsame Schaltwalze mit mindestens vier Schaltpositionen P1, P2, P3, P4 schaltbar sein. Dabei sind in einer ersten Schaltposition P1 beide Gang-Schaltelemente C, D geschlossen, in zwei weiteren Schaltpositionen P2, P4 jeweils nur eines der beiden Gang-Schaltelemente (C oder D) geschlossen, und in einer weiteren Schaltposition P3 beide Gang-Schaltelemente C, D geöffnet. In der erstgenannten Schaltposition P1 sind die beiden Gang-Schaltelemente C, D in einer Parksperrenfunktion geschlossen. In den beiden nächstgenannten Schaltpositionen P2, P4 ist jeweils eine der beiden Gang-Schaltelemente C, D zur Schaltung der betreffenden Stirnradstufe Z1, Z3 geschlossen. In der letztgenannten Schaltposition P3 sind die beiden Gang-Schaltelemente C, D geöffnet, wobei das Gang-Schaltelement A der Stirnradstufe Z2 der ersten Eingangswelle GE1 und das Koppelschaltelement B jeweils geöffnet oder geschlossen sein kann. In order to accomplish the actuation of the switching elements C, D of the first and third spur gear Z1, Z3 on the second input shaft GE2 as in a summary in a double switching element with only one switch actuator, these can advantageously via a common shift drum with at least four switching positions P1, P2, P3, P4 be switchable. In this case, both gear shift elements C, D are closed in a first shift position P1, only one of the two gear shift elements (C or D) is closed in two further shift positions P2, P4, and in a further shift position P3 both gear shift elements C, D open. In the former shift position P1, the two speed shift elements C, D are closed in a parking lock function. In the two next-mentioned switching positions P2, P4 one of the two gear shift elements C, D for the circuit of the relevant spur gear Z1, Z3 is closed in each case. In the latter shift position P3, the two gear shift elements C, D are opened, wherein the gear shift element A of the spur gear Z2 of the first input shaft GE1 and the coupling switching element B can be opened or closed, respectively.
Um bei einem üblicherweise als Verbrennungskolbenmotor ausgebildeten Verbrennungsmotor VM die zwangsläufig auftretenden Drehungleichförmigkeiten von dem Schaltgetriebe fernzuhalten oder zumindest abzuschwächen ist vorzugsweise vorgesehen, 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. In order to prevent or at least mitigate the inevitably occurring rotational irregularities in a combustion engine normally designed as a combustion engine VM of the transmission is preferably provided that the drive shaft of the engine VM is provided with a torsional vibration damper TD or via a torsional vibration damper TD with the first input shaft GE1 of the gearbox in drive connection stands.
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 zweiten Doppelschaltelement S2 zusammengefasste Gang-Schaltelemente E, F zweistufig schaltbares Planetengetriebe PG1, PG1’ mit einem drehfest mit der Triebwelle verbundenen Eingangselement, einem über die Gang-Schaltelemente E, F des zweiten Doppelschaltelementes S2 wechselweise mit einem anderen Element des Planetengetriebes PG1, PG1’, beispielsweise der Triebwelle
Dadurch, dass dem Verbrennungsmotor VM das zweistufig schaltbare Planetengetriebe PG1, PG1’ antriebsbezogen nachgeordnet ist, kann der Verbrennungsmotor VM wechselweise in zwei Übersetzungsstufen mit der ersten Eingangswelle GE1 in Triebverbindung gebracht und, sofern das zweite Doppelschaltelement S2 eine Neutralposition aufweist, in der das Planetengetriebe PG1, PG1’ offen ist, auch von dieser ersten Eingangswelle abgekoppelt werden. Somit stehen für den Verbrennungsfahrbetrieb in Verbindung mit dem bedarfsweise geschlossenen Koppel-Schaltelement B maximal sechs Übersetzungsstufen zur Verfügung. Characterized in that the internal combustion engine VM, the two-stage switchable planetary gear PG1, PG1 'is downstream driven, the engine VM can alternately in two Translation stages brought into drive connection with the first input shaft GE1 and, if the second double switching element S2 has a neutral position in which the planetary gear PG1, PG1 'is open, are also decoupled from this first input shaft. Thus, a maximum of six gear ratios are available for the combustion driving operation in conjunction with the as needed closed coupling switching element B.
Das Planetengetriebe PG1 ist bevorzugt als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad ausgebildet. Dabei bildet der Planetenträger das drehfest mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM verbundene Eingangselement, das Sonnenrad das über das zweite Doppelschaltelement S2 schaltbare Zwischenelement, und das Hohlrad das drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundene Ausgangselement. 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 und iPG1 = 1 / (1 – 1 / i01), die in Verbindung mit den Übersetzungen iZ1, iZ2, iZ3 der drei Stirnradstufen Z1, Z2, Z3 die sechs möglichen Übersetzungen zwischen der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM und den beiden Ausgangswellen GA1, GA2 ergeben. The planetary gear PG1 is preferably formed as a simple planetary gear set with a sun gear, a planetary carrier carrying a plurality of planet gears and a ring gear. Here, the planet carrier rotatably connected to the drive shaft of the engine VM input element connected, the sun gear via the second double switching element S2 switchable intermediate element, and the ring gear rotatably connected to the first input shaft GE1 output member. With the stand ratio i 01 , in this embodiment of the planetary gear PG1, the translations i PG1 of the planetary gearing PG1 of i PG1 = 1 and i PG1 = 1 / (1-1 / i 01 ) which can alternatively be switched via the second double shift element S2 result Connection with the translations i Z1 , i Z2 , i Z3 of the three spur gears Z1, Z2, Z3 the six possible translations between the drive shaft of the engine VM and the two output shafts GA1, GA2 result.
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 der Planetenträger das drehfest mit der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM verbundene Eingangselement, das Hohlrad das über das zweite Doppelschaltelement S2 schaltbare Zwischenelement, und das Sonnenrad das drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundene Ausgangselement bildet. Mit der Standübersetzung i01 ergeben sich bei dieser Ausführung des Planetengetriebes PG1’ somit die über das zweite Doppelschaltelement S2 alternativ schaltbaren Übersetzungen des Planetengetriebes PG1’ von iPG1 = 1 und von iPG1 = 1 / (1 – i01), die in Verbindung mit den Übersetzungen iZ1, iZ2, iZ3 der drei Stirnradstufen Z1, Z2, Z3 die sechs möglichen Übersetzungen zwischen der Triebwelle des Verbrennungsmotors VM und den beiden Ausgangswellen GA1, GA2 ergeben. Alternatively, the planetary gear PG1 'may also be formed as a simple planetary gear with a sun gear, a planetary carrier supporting a planet carrier and a ring gear, wherein the planet carrier rotatably connected to the drive shaft of the engine VM input element, the ring gear via the second double switching element S2 switchable intermediate element, and the sun gear rotatably connected to the first input shaft GE1 connected output element. With the stand ratio i 01 result in this embodiment of the planetary gear PG1 'thus on the second double switching element S2 alternatively switchable translations of the planetary gear PG1' of i PG1 = 1 and i PG1 = 1 / (1 - i 01 ), in conjunction with the translations i Z1 , i Z2 , i Z3 of the three spur gears Z1, Z2, Z3 the six possible translations between the drive shaft of the engine VM and the two output shafts GA1, GA2 result.
Um bei Lastschaltungen große Drehzahlsprünge zu vermeiden, sind die Übersetzungen iZ1, iZ2, iZ3, i01 der drei Stirnradstufen Z1, Z2, Z3 und des Planetengetriebes PG1, PG1’ vorzugsweise derart gewählt, dass die beiden über das Planetengetriebe PG1, PG1’ und die Stirnradstufe Z2 der ersten Eingangswelle GE1 schaltbaren Übersetzungen zwischen den vier über das Planetengetriebe PG1, PG1’ und/oder die beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 schaltbaren Übersetzungen liegen. In order to avoid large speed jumps in load circuits, the ratios i Z1 , i Z2 , i Z3 , i 01 of the three spur gears Z1, Z2, Z3 and the planetary gear PG1, PG1 'preferably chosen such that the two via the planetary gear PG1, PG1 'and the spur gear Z2 of the first input shaft GE1 switchable translations between the four on the planetary gear PG1, PG1' and / or the two spur gears Z1, Z3 of the second input shaft GE2 switchable translations are.
Zur Verbesserung der Betriebseigenschaften des Hybridantriebs gemäß der Erfindung ist vorzugsweise vorgesehen, 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. To improve the operating characteristics of the hybrid drive according to the invention, it is preferably provided that the drive shaft of the internal combustion engine VM or the first input shaft GE1 is in drive connection with the rotor of a second electric machine EM2, EM2 '. In a technical connection of the second electric machine EM2, EM2 'to the drive shaft of the internal combustion engine VM is a crankshaft starter-generator (KSG,) in a technical connection to the first input shaft GE1 to a so-called integrated starter generator (ISG ). With the second electric machine EM2, EM2 ', among other things, a serial hybrid driving operation is possible in which the second electric machine EM2, EM2' is driven when switched to the neutral position first double switching element S1 as a generator of the engine VM and the electrical energy for driving the first electric machine EM1, EM1 'supplies.
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. In a standard configuration and arrangement of the second electric machine EM2, this is arranged coaxially over the drive shaft of the internal combustion engine VM and / or the first input shaft GE1, and the rotor of the second electric machine EM2 is directly connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft or the first input shaft GE1.
Bei dieser Standardanbindung der zweiten Elektromaschine EM2 besteht die Möglichkeit, das Planetengetriebe PG1, PG1’ Platz sparend axial und radial zumindest teilweise innerhalb der zweiten Elektromaschine EM2 anzuordnen. In this standard connection of the second electric machine EM2, it is possible to arrange the planetary gear PG1, PG1 'space-saving axially and radially at least partially within the second electric machine EM2.
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. Dabei steht 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. 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. As an alternative to the aforementioned standard arrangement, the second electric machine EM2 'can also be arranged parallel to the axis next to the drive shaft of the internal combustion engine VM and / or the first input shaft GE1. In this case, the rotor of the second electric machine EM2 'is in drive connection via a second input constant KE2 designed as a reduction stage with the drive shaft of the internal combustion engine VM or the first input shaft GE1. In this case, the second electric machine EM2 'be formed fast-rotating and relatively weak torque, which is advantageously connected to a particularly compact and lightweight design of the second electric machine EM2'.
Insbesondere um die zweite Elektromaschine EM2, EM2’ bei einer triebtechnischen Anbindung an die erste Eingangswelle GE1 vielfältiger nutzen zu können, ist vorzugsweise 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, also bei abgekoppeltem Verbrennungsmotor VM, als Boostantrieb und zur Lastübernahme bei Lastschaltungen genutzt werden. Die Trennkupplung K1 kann sowohl als Reibungskupplung als auch als unsynchronisierte Klauenkupplung ausgebildet sein. In particular, in order to be able to use the second electric machine EM2, EM2 more diversely in an industrial connection to the first input shaft GE1, it is preferably provided that the drive shaft of the internal combustion engine VM via a separating clutch K1 with the first Input shaft GE1 of the gearbox is connectable. As a result, the second electric machine EM2, EM2 'z. B. in electric vehicle operation, ie in uncoupled engine VM, are used as a boost drive and load transfer in load circuits. The separating clutch K1 can be configured both as a friction clutch and as an unsynchronized jaw clutch.
Auch die erste Elektromaschine EM1 kann in an sich bekannter Weise koaxial über der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnet sein, wobei der Rotor dieser ersten Elektromaschine EM1 unmittelbar drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbunden ist. The first electric machine EM1 can also be arranged coaxially over the second input shaft GE2 in a manner known per se, the rotor of this first electric machine EM1 being connected directly to the second input shaft GE2 in a rotationally fixed manner.
Alternativ zu dieser Standardanordnung ist es jedoch auch möglich, dass die erste Elektromaschine EM1 koaxial über der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnet ist, wobei der Rotor dieser ersten Elektromaschine EM1 mit der zweiten Eingangswelle GE2 über eine Untersetzungsstufe in Triebverbindung steht, die als ein zweites Planetengetriebe PG2 mit einem drehfest mit dem Rotor der ersten Elektromaschine EM1 verbundenen Eingangselement, einem gehäusefest arretierten Zwischenelement, und einem drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbundenen Ausgangselement ausgebildet ist. Mittels der Untersetzungsstufe wird vorteilhaft die Drehzahl des Rotors der ersten Elektromaschine EM1 reduziert und das Drehmoment der ersten Elektromaschine EM1 im gleichen Verhältnis erhöht, so dass die erste Elektromaschine EM1 schnelldrehend und relativ drehmomentschwach und somit besonders kompakt und leicht ausgeführt sein kann. As an alternative to this standard arrangement, however, it is also possible for the first electric machine EM1 to be arranged coaxially over the second input shaft GE2, the rotor of this first electric machine EM1 being in drive connection with the second input shaft GE2 via a reduction stage, which is referred to as a second planetary gear PG2 a rotatably connected to the rotor of the first electric machine EM1 input element, a housing fixedly locked intermediate element, and a rotatably connected to the second input shaft GE2 output element is formed. By means of the reduction stage, the rotational speed of the rotor of the first electric machine EM1 is advantageously reduced and the torque of the first electric machine EM1 increased in the same ratio, so that the first electric machine EM1 can be designed to be fast-rotating and relatively weak in torque and thus particularly compact and lightweight.
Das zweite Planetengetriebe PG2 ist bevorzugt als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem mehrere Planetenräder tragenden Planetenträger und einem Hohlrad ausgebildet, bei dem das Hohlrad das drehfest mit dem Rotor der ersten Elektromaschine EM1 verbundene Eingangselement, das Sonnenrad das gehäusefest arretierte Zwischenelement, und der Planetenträger das drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbundene Ausgangselement bildet. Mit der Standübersetzung i02 ergibt sich die Übersetzung iPG2 des zweiten Planetengetriebes PG2 zu iPG2 = (1 – 1 / i02). The second planetary gear PG2 is preferably formed as a simple planetary gear with a sun gear, a planetary carrier supporting a planet carrier and a ring gear, wherein the ring gear rotatably connected to the rotor of the first electric machine EM1 input element, the sun gear fixed to the housing intermediate member, and the planet carrier the non-rotatably connected to the second input shaft GE2 output member forms. With the stand ratio i 02 , the ratio i PG2 of the second planetary gear PG2 to i PG2 = (1 - 1 / i 02 ).
In einer dazu alternativen triebtechnischen Anbindung der beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 und der ersten Elektromaschine EM1 ist vorgesehen, dass die erste Elektromaschine EM1 zwar auch koaxial über der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnet ist, dass aber eine koaxial und drehbar auf der zweiten Eingangswelle GE2 angeordnete Hohlwelle vorgesehen ist, auf der das Festrad bzw. die Festräder der beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 drehfest angeordnet ist bzw. sind, und die drehfest mit dem Rotor der ersten Elektromaschine EM1 verbunden ist. Weiter ist hierbei vorgesehen, dass die zweite Eingangswelle GE2 mit der Hohlwelle über eine Untersetzungsstufe in Triebverbindung steht, die als ein zweites Planetengetriebe PG2’ mit einem drehfest mit der zweiten Eingangswelle GE2 verbundenen Eingangselement, einem drehfest mit einem anderen Element des Planetengetriebes PG2’, beispielsweise dem Eingangselement verbindbaren und/oder gehäusefest arretierbaren bzw. arretierten Zwischenelement, und einem drehfest mit der Hohlwelle verbundenen Ausgangselement ausgebildet ist. In an alternative technical connection of the two spur gears Z1, Z3 of the second input shaft GE2 and the first electric machine EM1 is provided that the first electric machine EM1 is indeed arranged coaxially over the second input shaft GE2, but that one coaxial and rotatable on the second input shaft GE2 arranged hollow shaft is provided, on which the fixed gear or the fixed gears of the two Stirnradstufen Z1, Z3 of the second input shaft GE2 is rotationally fixed or are, and which is non-rotatably connected to the rotor of the first electric machine EM1. It is further provided that the second input shaft GE2 is in drive connection with the hollow shaft via a reduction stage, as a second planetary gear PG2 'with a rotatably connected to the second input shaft GE2 input element, a non-rotatable with another element of the planetary gear PG2', for example The input element is connectable and / or fixed to the housing lockable or locked intermediate element, and a rotatably connected to the hollow shaft output element is formed.
Mit dieser zuletzt genannten triebtechnischen Anbindung der beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 und der ersten Elektromaschine EM1 wird erreicht, dass sich bei geschlossenem Koppel-Schaltelement B und einem geschlossenen Gang-Schaltelement (C oder D) der beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 unterschiedliche Übersetzungen iVM, iEM1 zwischen dem Verbrennungsmotor VM bzw. der ersten Elektromaschine EM1 sowie der betreffenden Ausgangswelle (GA1 oder GA2) ergeben. With this latter technical connection of the two spur gear Z1, Z3 of the second input shaft GE2 and the first electric machine EM1 is achieved that with closed coupling switching element B and a closed gear shift element (C or D) of the two spur gears Z1, Z3 of second input shaft GE2 different translations i VM , i EM1 between the engine VM and the first electric machine EM1 and the respective output shaft (GA1 or GA2) result.
In einer nicht-schaltbaren Ausführungsform ist das zweite Planetengetriebe PG2’ 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 zweiten Eingangswelle GE2 verbundene Eingangselement, das Sonnenrad das gehäusefest arretierte Zwischenelement, und das Hohlrad das drehfest mit der Hohlwelle verbundene Ausgangselement bildet. Mit der Standübersetzung des zweiten Planetengetriebes PG2’ von i02 verringert sich damit die Übersetzung der beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 für den Verbrennungsmotor VM um den Faktor iPG2 = 1 / (1 – 1 / i02). In a non-shiftable embodiment, the second planetary gear PG2 'is preferably formed as a simple planetary gear with a sun gear, a planetary carrier supporting a planet carrier and a ring gear, wherein the planet carrier rotatably connected to the second input shaft GE2 input element, the sun gear locked the housing Intermediate element, and the ring gear rotatably connected to the hollow shaft output member forms. The ratio of the two spur gears Z1, Z3 of the second input shaft GE2 for the internal combustion engine VM is reduced by the factor i PG2 = 1 / (1-1 / i 02 ) with the stationary transmission of the second planetary gear PG2 'of i 02 .
In einer schaltbaren Ausführungsform ist das zweite Planetengetriebe PG2’ 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 zweiten Eingangswelle GE2 verbundene Eingangselement, das Sonnenrad das über die Schaltelemente G, H eines dritten Doppelschaltelementes S3 wechselweise drehfest mit einem anderen Element des Planetengetriebes PG2’, beispielsweise dem Planetenträger
Bei den vorgenannten Ausführungsformen des Hybridantriebs gemäß der Erfindung mit einer koaxialen Anordnung der ersten Elektromaschine EM1 über der zweiten Eingangswelle GE2 und einem zweiten Planetengetriebe PG2, PG2’ kann die jeweilige Ausführungsform des zweiten Planetengetriebes PG2, PG2’ vorteilhaft Platz sparend axial und radial zumindest teilweise innerhalb der ersten Elektromaschine EM1 angeordnet werden. In the aforementioned embodiments of the hybrid drive according to the invention with a coaxial arrangement of the first electric machine EM1 on the second input shaft GE2 and a second planetary gear PG2, PG2 ', the respective embodiment of the second planetary gear PG2, PG2' advantageously space-saving axially and radially at least partially within the first electric machine EM1 are arranged.
Alternativ zu den vorgenannten koaxialen Anordnungen 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 relativ drehmomentschwach ausgebildet sein, was vorteilhaft mit einer besonders kompakten und leichten Ausführung der Elektromaschine EM1’ verbunden ist. As an alternative to the aforementioned coaxial arrangements, the electric machine EM1 'can also be arranged parallel to the axis next to the second input shaft GE2, and the rotor of the electric machine EM1' are in drive connection via an input constant KE1 formed as a reduction stage with the second input shaft GE2. With this arrangement, the electric machine EM1 'can be designed to be fast-rotating and relatively weak in torque, which is advantageously connected to a particularly compact and lightweight design of the electric machine EM1'.
Gemäß einer anderen triebtechnischen Anbindung des Verbrennungsmotors VM und einer zweiten Elektromaschine EM2* an die erste Eingangswelle GE1 kann 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 PG1* 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. Bei diesem Planetengetriebe PG1* ist das Hohlrad das drehfest mit der Triebwelle verbundene erste Eingangselement, das Sonnenrad das drehfest mit dem Rotor der zweiten Elektromaschine EM2* verbundene zweite Eingangselement, und der Planetenträger das drehfest mit der ersten Eingangswelle GE1 verbundene Ausgangselement. According to another drive connection of the internal combustion engine VM and a second electric machine EM2 * to the first input shaft GE1 can be provided that the drive shaft of the engine VM and the rotor of the second electric machine EM2 * are connected via a superposition gear to the first input shaft GE1, wherein the Superposition gear is formed as a simple planetary gear PG1 * with a sun gear, a planet carrier carrying a plurality of planetary gears and a ring gear, which is arranged coaxially over the drive shaft of the engine VM and / or the first input shaft GE1. In this planetary gear PG1 * is the ring gear rotatably connected to the drive shaft first input element, the sun gear rotatably connected to the rotor of the second electric machine EM2 * second input element, and the planet carrier rotatably connected to the first input shaft GE1 output member.
Eine derartige triebtechnische Anbindung eines Verbrennungsmotors VM und einer Elektromaschine EM2* an eine Eingangswelle GE1 ist aus der
Um bei dieser triebtechnischen 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 vorzugsweise vorgesehen, dass die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM mittels einer Trennkupplung K1’ von dem Hohlrad des Planetengetriebes PG1* abkoppelbar ist, und dass das Sonnenrad des Planetengetriebes PG1* mittels einer Überbrückungskupplung K2 drehfest mit dem Planetenträger oder der ersten Eingangswelle GE1 verbindbar ist. In order to decouple the internal combustion engine VM in this drive connection of the internal combustion engine VM and the second electric machine EM2 * and still be able to use the second electric machine EM2 * as a drive motor, as a generator and as a synchronization means, it is preferably provided that the drive shaft of the internal combustion engine VM by means of a separating clutch K1 'of the ring gear of the planetary gear PG1 * can be decoupled, and that the sun gear of the planetary gear PG1 * by means of a lock-up clutch K2 rotatably connected to the planet carrier or the first input shaft GE1 is connectable.
In weiteren alternativen Ausführungsformen könnte das jeweilige Planetengetriebe PG1, PG1’, PG1*, PG2, PG2’ auch als ein so genanntes Plus-Getriebe ausgebildet sein, z.B. in der Bauart eines Doppelritzel-Planetengetriebes, welches entsprechend andere Anbindungsmöglichkeiten der Bauteile (Sonnenrad, Planetenträger, Hohlrad) erfordern würde. In further alternative embodiments, the respective planetary gear PG1, PG1 ', PG1 *, PG2, PG2' could also be designed as a so-called plus gear, e.g. in the design of a double pinion planetary gear, which would require corresponding other connection possibilities of the components (sun gear, planet carrier, ring gear).
Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In diesen zeigt To clarify the invention, the description is accompanied by a drawing with exemplary embodiments. In these shows
In
Die beiden Ausgangswellen GA1, GA2 sind achsparallel zu den beiden Eingangswellen GE1, GE2 angeordnet und stehen jeweils über eine zugeordnete Ausgangskonstante KA1, KA2 mit einem Achsdifferenzial
Die erste Eingangswelle GE1 ist über eine einzige schaltbare Stirnradstufe Z2 mit der ersten Ausgangswelle GA1 in Triebverbindung bringbar, wobei das betreffende Losrad z12 drehbar auf der ersten Eingangswelle GE1 gelagert und über ein zugeordnetes Gang-Schaltelement A drehfest mit dieser verbindbar ist. Diese Stirnradstufe Z2 wird auch als zweite Stirnradstufe Z2 bezeichnet. Das zugeordnete Festrad z22 ist drehfest auf der ersten Ausgangswelle GA1 angeordnet. Das Gang-Schaltelement A der Stirnradstufe Z2 der ersten Eingangswelle GE1 und das Koppel-Schaltelement B sind in einem gemeinsamen Doppelschaltelement S1 zusammengefasst. The first input shaft GE1 can be brought into drive connection via a single switchable spur gear Z2 to the first output shaft GA1, wherein the respective idler gear z12 is rotatably mounted on the first input shaft GE1 and rotatably connected thereto via an associated gear shift element A. This spur gear Z2 is also referred to as the second spur gear Z2. The associated fixed gear z22 is rotatably mounted on the first output shaft GA1. The gear shift element A of the spur gear Z2 of the first input shaft GE1 and the coupling switching element B are combined in a common double switching element S1.
Die zweite Eingangswelle GE2 ist über zwei schaltbare Stirnradstufen Z1, Z3 mit jeweils einer der beiden Ausgangswellen GA1, GA2 in Triebverbindung bringbar. Diese beiden Stirnradstufen Z1, Z3 werden auch als erste bzw. dritte Stirnradstufe Z1, Z3 bezeichnet. Über die erste Stirnradstufe Z1 ist die zweite Eingangswelle GE2 mit der ersten Ausgangswelle GA1 in Triebverbindung bringbar, wobei das betreffende Festrad z11 drehfest auf der zweiten Eingangswelle GE2 befestigt ist, und das zugeordnete Losrad z21 drehbar auf der ersten Ausgangswelle GA1 gelagert sowie über ein als Einzelschaltelement ausgebildetes Gang-Schaltelement C drehfest mit dieser verbindbar ist. The second input shaft GE2 can be brought into drive connection via two switchable spur gear stages Z1, Z3, each having one of the two output shafts GA1, GA2. These two spur gears Z1, Z3 are also referred to as first and third spur gear Z1, Z3. Via the first spur gear Z1, the second input shaft GE2 can be brought into driving connection with the first output shaft GA1, wherein the relevant fixed gear z11 is secured against rotation on the second input shaft GE2, and the associated idler gear z21 is rotatably mounted on the first output shaft GA1 and via a single switching element trained gear shift element C rotatably connected to this.
Über die dritte Stirnradstufe Z3 ist die zweite Eingangswelle GE2 mit der zweiten Ausgangswelle GA2 in Triebverbindung bringbar, wobei das betreffende Festrad z13 drehfest auf der zweiten Eingangswelle GE2 befestigt ist, und das zugeordnete Losrad z33 drehbar auf der zweiten Ausgangswelle GA2 gelagert sowie über ein als Einzelschaltelement ausgebildetes Gang-Schaltelement D drehfest mit dieser verbindbar ist. Via the third spur gear Z3, the second input shaft GE2 can be brought into drive connection with the second output shaft GA2, wherein the relevant fixed gear z13 is secured against rotation on the second input shaft GE2, and the associated idler gear z33 rotatably supported on the second output shaft GA2 and via a single switching element trained gear shift element D rotatably connected to this.
Die Übersetzungen iZ1, iZ2, iZ3 der drei Stirnradstufen Z1, Z2, Z3 sind derart gewählt, dass die Übersetzung iZ2 der zweiten Stirnradstufe Z2 der ersten Eingangswelle GE1 in etwa mittig zwischen den Übersetzungen iZ1, iZ3 der ersten und dritten Stirnradstufe Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 liegt (iZ1 > iZ2 > iZ3). Daher werden die Stirnradstufen Z1, Z2, Z3 entsprechend ihrer Übersetzung iZ1, iZ2, iZ3 als erste, zweite und dritte Stirnradstufe bezeichnet. The translations i Z1 i Z2 i Z3 of the three spur gear Z1, Z2, Z3 are selected such that the ratio i Z2 of the second spur gear Z2 of the first input shaft GE1 approximately centrally between the ratios i Z1, i Z3 of the first and third Spur gear Z1, Z3 of the second input shaft GE2 is (i Z1 > i Z2 > i Z3 ). Therefore, the spur gears Z1, Z2, Z3 according to their translation i Z1 , i Z2 , i Z3 referred to as the first, second and third spur gear.
Bei der Ausführungsform des Hybridantriebs
In den ersten vier Zeilen der Tabelle der
Um die beiden Einzelschaltelemente C, D mittels eines einzigen Schaltstellers betätigen, also ein- und ausrücken zu können, kann eine durch einen Drehantrieb um ihre Längsachse drehbare Schaltwalze
Eine in
Durch die zweite Elektromaschine EM2 ist ein serieller Hybridfahrbetrieb möglich, bei dem die zweite Elektromaschine EM2 bei in die Neutralposition geschaltetem 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 Doppelschaltelementes S1 unterstützt und somit die betreffenden Schaltungen beschleunigt werden. By the second electric machine EM2, a serial hybrid driving operation is possible, in which the second electric machine EM2 is driven when switched to the neutral position double switching element S1 as a generator of the engine VM and provides the electrical energy for driving the first electric machine EM1. Likewise, the internal combustion engine VM can also be started by the second electric machine EM2 during an electric driving operation with the first electric machine EM1. Finally, the internal combustion engine VM can be assisted in synchronizing the switching elements A, B of the double switching element S1 and thus the relevant circuits can be accelerated.
Die in
Eine in
Vorliegend ist das Planetengetriebe PG1 als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad
Durch das über das zweite Doppelschaltelement S2 zweistufig schaltbare Planetengetriebe PG1 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 zweiten Doppelschaltelementes S2 in seine Neutralstellung von der ersten Eingangswelle GE1 abgekoppelt werden. By virtue of the planetary gearbox PG1, which can be shifted in two stages via the second double-shift element S2, the internal combustion engine VM can thus be connected alternately to the first input shaft GE1 in two transmission stages, which at least theoretically doubles the number of gears available in hybrid and internal combustion mode. Likewise, the internal combustion engine VM can be decoupled by the circuit of the second double switching element S2 in its neutral position of the first input shaft GE1.
Vorliegend ist das Planetengetriebe PG1 Platz sparend axial und radial innerhalb der zweiten Elektromaschine EM2 angeordnet, deren Rotor
Die bei dieser Ausführungsform des Hybridantriebs
Diesem Schaltschema ist entnehmbar, dass im dritten Gang G3 (G3/a, G3/b) 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 vorliegend nicht verwendet. Unter der Annahme des in die Neutralposition N geschalteten zweiten Doppelschaltelementes S2 können der Tabelle der
Eine in
Auch in diesem Fall ist das Planetengetriebe PG1’ als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad
Auch bei diesem Anwendungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor VM durch das über das zweite Doppelschaltelement S2 zweistufig schaltbare Planetengetriebe PG1’ 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 auch durch die Schaltung des zweiten Doppelschaltelementes S2 in seine Neutralstellung von der ersten Eingangswelle GE1 abkoppelbar. In this application example as well, the internal combustion engine VM can be alternately connected in two ratio stages to the first input shaft GE1 by means of the planetary gear PG1 'which can be shifted in two stages via the second double shift element S2, whereby the number of gears available in hybrid and internal combustion mode at least theoretically doubles. Likewise is the Internal combustion engine VM also by the circuit of the second double switching element S2 in its neutral position from the first input shaft GE1 decoupled.
Auch in der vorliegenden Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantriebs
Die bei dieser Ausführungsform des Hybridantriebs
Eine in
Die in
Vorliegend ist das zweite Planetengetriebe PG2 als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad
Durch das zweite Planetengetriebe PG2, das zudem Platz sparend axial und radial innerhalb der ersten Elektromaschine EM1 angeordnet ist, wird die Drehzahl des Rotors
Eine in
Vorliegend ist das zweite Planetengetriebe PG2’ als ein einfacher Planetenradsatz mit einem Sonnenrad
Mit dieser triebtechnischen Anbindung der beiden Stirnradstufen Z1, Z3 der zweiten Eingangswelle GE2 und der ersten Elektromaschine EM1 wird erreicht, dass sich bei geschlossenem Koppel-Schaltelement B und einem geschlossenen Gang-Schaltelement (C oder D) der beiden Stirnradstufen Z1, Z3 unterschiedliche Übersetzungen iVM, iEM1 zwischen dem Verbrennungsmotor VM bzw. der ersten Elektromaschine EM1 und der betreffenden Ausgangswelle (GA1 oder GA2) ergeben. Mit der Standübersetzung des zweiten Planetengetriebes PG2’ von beispielsweise i02 = –3,00 ergibt sich somit zwischen der zweiten Eingangswelle GE2 und der Hohlwelle
In der Tabelle der
Eine in
In der Tabelle der
Eine in
Das Planetengetriebe PG1* bildet in Verbindung mit der zweiten Elektromaschine EM2* ein zwischen der Triebwelle
Um bei dieser triebtechnischen 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 die Triebwelle des Verbrennungsmotors VM mittels einer Trennkupplung K1’ von dem Hohlrad
In einer in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1.1–1.11 1.1-1.11
- Hybridantrieb hybrid drive
- 2 2
- Triebwelle des Verbrennungsmotors Drive shaft of the internal combustion engine
- 3, 3’ 3, 3 '
- Rotor von Elektromaschine EM1, EM1’Rotor of electric machine EM1, EM1 '
- 4.1–4.11 4.1-4.11
- Schaltgetriebe manual transmission
- 5 5
- Achsdifferenzial, Abtriebselement Axle differential, output element
- 6a, 6b 6a, 6b
- Antriebsrad drive wheel
- 7a, 7b 7a, 7b
- Achswelle axle shaft
- 8, 8’ 8, 8 '
- Rotor von Elektromaschine EM2, EM2’Rotor of electric machine EM2, EM2 '
- 9 9
- Rotor von Elektromaschine EM2* Rotor of electric machine EM2 *
- 10 10
- Sonnenrad von Planetengetriebe PG1 Sun gear of planetary gear PG1
- 11 11
- Planetenträger von Planetengetriebe PG1 Planet carrier of planetary gear PG1
- 12 12
- Hohlrad von Planetengetriebe PG1 Ring gear of planetary gear PG1
- 13 13
- Sonnenrad von Planetengetriebe PG1’Sun gear of planetary gear PG1 '
- 14 14
- Planetenträger von Planetengetriebe PG1’Planet carrier of planetary gear PG1 '
- 15 15
- Hohlrad von Planetengetriebe PG1’Ring gear of planetary gear PG1 '
- 16 16
- Sonnenrad von Planetengetriebe PG2 Sun gear of planetary gear PG2
- 17 17
- Planetenträger von Planetengetriebe PG2 Planet carrier of planetary gear PG2
- 18 18
- Hohlrad von Planetengetriebe PG2 Ring gear of planetary gear PG2
- 19 19
- Sonnenrad von Planetengetriebe PG2’Sun gear of planetary gear PG2 '
- 20 20
- Planetenträger von Planetengetriebe PG2’Planet carrier of planetary gear PG2 '
- 21 21
- Hohlrad von Planetengetriebe PG2’Ring gear of planetary gear PG2 '
- 22 22
- Sonnenrad von Planetengetriebe PG1* Sun gear of planetary gear PG1 *
- 23 23
- Planetenträger von Planetengetriebe PG1* Planet carrier of planetary gear PG1 *
- 24 24
- Hohlrad von Planetengetriebe PG1* Ring gear of planetary gear PG1 *
- 25 25
- Hohlwelle hollow shaft
- 26 26
- Schaltwalze shift drum
- A A
- Gang-Schaltelement Speed switching element
- B B
- Koppel-Schaltelement Coupling-switching element
- C C
- Gang-Schaltelement, Einzelschaltelement Gear shift element, single shift element
- D D
- Gang-Schaltelement, Einzelschaltelement Gear shift element, single shift element
- E, F E, F
- Gang-Schaltelement Speed switching element
- EM1, EM1’ EM1, EM1 '
- Erste Elektromaschine First electric machine
- EM2, EM2’ EM2, EM2 '
- Zweite Elektromaschine Second electric machine
- EM2* EM2 *
- Zweite Elektromaschine Second electric machine
- GVM G VM
- Gang von VM Gear from VM
- G1–G5 G1-G5
- Gang corridor
- GA1 GA1
- Erste Ausgangswelle First output shaft
- GA2 GA2
- Zweite Ausgangswelle Second output shaft
- GE1 GE1
- Erste Eingangswelle First input shaft
- GE2 GE2
- Zweite Eingangswelle Second input shaft
- i01 i 01
- Standübersetzung von Planetengetriebe PG1, PG1’Stand translation of planetary gear PG1, PG1 '
- i02 i 02
- Standübersetzung von Planetengetriebe PG2, PG2’Stand translation of planetary gear PG2, PG2 '
- iEM1 i EM1
- Übersetzung zwischen EM1 und GA1, GA2 Translation between EM1 and GA1, GA2
- iEM2 i EM2
- Übersetzung zwischen EM2 und GA1, GA2 Translation between EM2 and GA1, GA2
- iKE1 i KE1
- Übersetzung von Eingangskonstante KE1 Translation of input constant KE1
- iKE2 i KE2
- Übersetzung von Eingangskonstante KE2 Translation of input constant KE2
- iPG1 i PG1
- Übersetzung von Planetengetriebe PG1, PG1’Translation of planetary gear PG1, PG1 '
- iPG2 i PG2
- Übersetzung von Planetengetriebe PG2, PG2’Translation of planetary gear PG2, PG2 '
- iVM i VM
- Übersetzung zwischen VM und GA1, GA2 Translation between VM and GA1, GA2
- iZ1 i Z1
- Übersetzung von Z1 Translation of Z1
- iZ2 i Z2
- Übersetzung von Z2 Translation of Z2
- K1, K1’ K1, K1 '
- Trennkupplung separating clutch
- K2 K2
- Überbrückungskupplung lock-up clutch
- KA1 KA1
- Erste Ausgangskonstante von Ausgangswelle GA1 First output constant of output shaft GA1
- KA2 KA2
- Zweite Ausgangskonstante von Ausgangswelle GA2 Second output constant of output shaft GA2
- KE1 KE1
- Erste Eingangskonstante (an Elektromaschine EM1’) First input constant (to electric machine EM1 ')
- KE2 KE2
- Zweite Eingangskonstante (an Elektromaschine EM2’) Second input constant (to electric machine EM2 ')
- N N
- Neutralposition (von S1, C, D, S2, S3) Neutral position (from S1, C, D, S2, S3)
- P1–P4 P1-P4
-
Schaltpositionen von Schaltwalze
26 Shift positions ofshift drum 26 - PG1, PG1’ PG1, PG1 '
- Erstes Planetengetriebe First planetary gear
-
PG1*
PG 1 * - Erstes Planetengetriebe First planetary gear
- PG2, PG2’ PG2, PG2 '
- Zweites Planetengetriebe Second planetary gear
- S1 S1
- Erstes Doppelschaltelement First double switching element
- S2 S2
- Zweites Doppelschaltelement Second double switching element
- S3 S3
- Drittes Doppelschaltelement Third double switching element
- TD TD
- Drehschwingungsdämpfer torsional vibration dampers
- VM VM
- Verbrennungsmotor internal combustion engine
- Z1 Z1
- Erste Stirnradstufe First spur gear stage
- Z2 Z2
- Zweite Stirnradstufe Second spur gear
- Z3 Z3
- Dritte Stirnradstufe Third spur gear
- z11 z11
- Antriebsrad, Festrad von Z1 Drive wheel, fixed gear from Z1
- z11’ z11 '
- Antriebsrad, Festrad von Z1, Z3 Drive wheel, fixed gear from Z1, Z3
- z12 z12
- Antriebsrad, Losrad von Z2 Drive wheel, idler gear from Z2
- z13 z13
- Antriebsrad, Festrad von Z3 Drive wheel, fixed gear from Z3
- z21 z21
- Abtriebsrad, Losrad von Z1 Output gear, idler gear from Z1
- z22 z22
- Abtriebsrad, Festrad von Z2 Output gear, fixed gear from Z2
- z24 z24
- Antriebsrad, Festrad von KA1 Drive wheel, fixed gear from KA1
- z33 z33
- Abtriebsrad, Losrad von Z3 Output gear, idler gear from Z3
- z34 z34
- Antriebsrad, Festrad von KA2 Drive wheel, fixed gear from KA2
- z44 Z44
- Abtriebsrad, Festrad von KA1, KA2 Output gear, fixed gear from KA1, KA2
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 10152471 A1 [0041] DE 10152471 A1 [0041]
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102011089710A DE102011089710A1 (en) | 2011-12-23 | 2011-12-23 | Hybrid drive unit of motor car, has spur gear for switchable connection of input shaft to output shaft that is provided with arrangement of idle gears and associated gear-shift element on output shaft |
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