DE102014213909A1 - Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug - Google Patents

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Johannes Kaltenbach
Uwe Griesmeier
Michael Roske
Daniel ORTNER
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung (1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6; 1.7) für ein Hybridfahrzeug, aufweisend ein Umlaufrädergetriebe (2) mit einer mittels eines ersten Antriebes (110) antreibbaren Antriebswelle (3), einer mit einem Abtrieb (130) wirkverbindbaren oder wirkverbundenen Abtriebswelle (4) und einer dritten Welle (5). Es ist ein Gruppengetriebe (6) mit wenigstens zwei Einzelgetrieben (9, 10) vorgesehen, wobei die dritte Welle (5) von einem zweiten Antrieb (120) unter Zwischenschaltung eines der Einzelgetriebe (9, 10) antreibbar ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Hybridantriebseinheit (100) mit einem Elektromotor (160), einem Verbrennungsmotor (170) und einer Getriebeanordnung (1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6: 1.7). Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Durchführen eines Anfahrvorganges eines Kraftfahrzeuges mit einer Hybridantriebseinheit (100).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug, aufweisend ein Umlaufrädergetriebe mit einer mittels eines ersten Antriebes antreibbaren Antriebswelle, einer mit einem Abtrieb wirkverbindbaren oder wirkverbundenen Abtriebswelle und einer dritten Welle.
  • Derartige Getriebeanordnungen sind aus der DE 10 2007 004 461 A1 oder der DE 199 34 696 A1 bekannt. Es ist dort jeweils ein Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor vorgesehen. Die Getriebeanordnung weist als Umlaufrädergetriebe ein Planetenradgetriebe auf, welches sowohl mit dem Verbrennungsmotor als auch mit dem Elektromotor wirkverbunden ist. Das Planetenradgetriebe wird in einem sogenannten Dreiwellenmodus betrieben, durch welchen der Abtrieb des Planetenradgetriebes von dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor gleichzeitig getrieben wird.
  • Einer Ausführungsform der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wenigstens eine Möglichkeit anzugeben, um eine Getriebeanordnung mit den eingangs genannten Merkmalen zu verbessern. Insbesondere soll die Getriebeanordnung dazu geeignet sein, in einem Elektrofahrzeug mit mechanisch koppelbarem Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung eingesetzt zu werden.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Getriebeanordnung gelöst, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Ferner wird zur Lösung der Aufgabe eine Hybridantriebseinheit mit den Merkmalen des Anspruches 18 vorgeschlagen. Darüber hinaus wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zum Durchführen eines Anfahrvorganges eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Anspruches 19 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung hat eine Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug ein Umlaufrädergetriebe mit einer mittels eines ersten Antriebes antreibbaren Antriebswelle, einer mit einem Abtrieb wirkverbindbaren oder wirkverbundenen Abtriebswelle und einer dritten Welle. Der Abtrieb ist beispielsweise eine an ein Differential eines Kraftfahrzeuges ankoppelbare Antriebswelle. Der Abtrieb kann durch die Abtriebswelle des Umlaufrädergetriebes gebildet sein.
  • Die Getriebeanordnung weist ferner ein Gruppengetriebe mit wenigstens zwei Einzelgetrieben auf, wobei die dritte Welle des Umlaufrädergetriebes von einem zweiten Antrieb unter Zwischenschaltung eines der Einzelgetriebe antreibbar ist.
  • Durch eine solche Getriebeanordnung ergeben sich Vorteile beim Anfahren beispielsweise eines mit dieser Getriebeanordnung ausgerüsteten Fahrzeuges. Beim Anfahren können beide Antriebe gemeinsam wirken, sofern der zweite Antrieb mit der dritten Welle des Umlaufrädergetriebes wirkverbunden ist, so dass die dritte Welle des Umlaufrädergetriebes dann als Antriebswelle genutzt wird. Durch die Einbindung eines der Einzelgetriebe des Gruppengetriebes in den Kraftfluss des zweiten Antriebes wird gezielt ein Teil des Gruppengetriebes für das Anfahren genutzt. Das Anfahren ist begünstigt, wenn das im Kraftfluss liegende Einzelgetriebe des Gruppengetriebes eine relativ hohe Übersetzung aufweist, welche beim Anfahren dann als Anfahrübersetzung wirkt.
  • Insbesondere weist das Gruppengetriebe einen Eingang und einen Ausgang auf, wobei der Eingang mittels des zweiten Antriebes antreibbar ist und der Ausgang mit dem Abtrieb wirkverbindbar oder wirkverbunden ist. Dadurch kann der zweite Antrieb über das Gruppengetriebe, insbesondere unter Einbindung der wenigstens zwei Einzelgetriebe, auf den Abtrieb wirken. Auf diese Weise kann das Umlaufrädergetriebe umgangen werden und dadurch der zweite Antrieb zumindest zeitweise als alleiniger Antrieb dienen, wobei durch das Gruppengetriebe verschiedene Gänge gezielt für den Betrieb mit dem zweiten Antrieb genutzt werden können.
  • Das beim Anfahren im Kraftfluss liegende Einzelgetriebe kann das dem Eingang des Gruppengetriebes zugeordnete Einzelgetriebe sein. Das Gruppengetriebe kann auch ein drittes Einzelgetriebe oder weitere Einzelgetriebe aufweisen. Das Gruppengetriebe kann eine Splittgruppe, eine Hauptgruppe und eine Rangegruppe aufweisen, wie sie beispielsweise bei Gruppengetrieben von Lastkraftwagen zum Einsatz kommen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass die dritte Welle des Umlaufrädergetriebes festhaltbar ist. Die dritte Welle kann dadurch festgehalten werden. Unter Festhalten ist insbesondere zu verstehen, dass die dritte Welle mit einem Gehäuse, beispielsweise einem Getriebegehäuse verbunden ist, insbesondere gehäusefest arretiert ist, oder durch eine Bremse oder Freilaufkupplung festgehalten ist. Im festgehaltenen Zustand ist die Drehzahl der dritten Welle gleich null, die dritte Welle befindet sich also im Stillstand.
  • Ergänzend oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die drittel Welle gegen die Antriebswelle des Umlaufrädergetriebes blockbar ist. Die dritte Welle kann dadurch verblockt werden. Unter verblockt ist insbesondere zu verstehen, dass die von dem ersten Antrieb antreibbare Antriebswelle des Umlaufrädergetriebes und die dritte Welle drehfest miteinander verbunden sind. Sofern es sich bei dem Umlaufrädergetriebe beispielsweise um ein Planetenradgetriebe handelt, ist durch das Verblocken eine Übersetzung von 1:1 zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle des Umlaufrädergetriebes erreicht. Im verblockten Zustand können zwei beliebige Wellen bzw. Elemente des Umlaufrädergetriebes miteinander verbunden sein, beispielsweise kann das Sonnenrad mit dem Hohlrad oder das Sonnenrad mit dem Planetenträger bzw. Steg oder das Hohlrad mit dem Planetenträger bzw. Steg des als Planetengetriebe ausgebildeten Umlaufrädergetriebes verbunden sein.
  • Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung ist für einen Einsatz in einem Hybridantrieb, beispielsweise in einem Hybridelektrokraftfahrzeug geeignet. Die von dem ersten Antrieb antreibbare Antriebswelle des Umlaufrädergetriebes ist dazu geeignet, von einem Elektromotor angetrieben zu werden. Das von dem zweiten Antrieb antreibbare Gruppengetriebe ist dazu geeignet, von einem Verbrennungsmotor angetrieben zu werden. Die Getriebeanordnung kann daher in einem Elektrofahrzeug mit mechanisch koppelbarem Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung eingesetzt zu werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zwei der wenigstens zwei Einzelgetriebe mittels einer Zwischenwelle miteinander wirkverbindbar oder wirkverbunden sind und die Zwischenwelle mit der dritten Welle des Umlaufrädergetriebes wirkverbindbar ist. Die Einzelgetriebe des Gruppengetriebes können jeweils wenigstens ein Schaltelement zur Gangschaltung bzw. zum Gangwechsel aufweisen. Auch kann es vorgesehen sein, dass zumindest eines der Einzelgetriebe oder einzelne der Einzelgetriebe wenigstens ein Schaltelement zur Gangschaltung bzw. zum Gangwechsel aufweisen.
  • Beispielsweise ist es nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die dritte Welle des Umlaufrädergetriebes unter Nutzung eines Schaltelementes C mit der Zwischenwelle des Gruppengetriebes wirkverbindbar ist und unter Nutzung eines Schaltelementes A festhaltbar ist. Dadurch kann das Umlaufrädergetriebe mittels der dritten Welle in zwei unterschiedlichen Betriebsarten betrieben werden. Das Umlaufgetriebe kann zum einen mittels der dritten Welle in einem sogenannten Dreiwellenbetrieb betrieben werden, indem die dritte Welle als zweite Antriebswelle des Umlaufrädergetriebes dient. Alternativ kann die dritte Welle festgehalten werden.
  • Durch die Schaltelemente A und C ist es möglich, dass die dritte Welle wahlweise als Antriebswelle wirkt oder festgehalten ist. Im festgehaltenen Zustand der dritten Welle wirkt das Umlaufrädergetriebe ausschließlich als Getriebe für den ersten Antrieb, wobei die Übersetzung des Umlaufrädergetriebes für den ersten Antrieb genutzt wird. In diesem Fall hat der zweite Antrieb keinen Einfluss auf den Abtrieb des Umlaufrädergetriebes. Beispielsweise ist durch das Feststellen der dritten Welle ein erster Gang für den ersten Antrieb realisiert.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die dritte Welle des Umlaufrädergetriebes unter Nutzung eines Schaltelementes, insbesondere des Schaltelementes C, mit der Zwischenwelle des Gruppengetriebes wirkverbindbar ist und unter Nutzung eines Schaltelementes B gegen die Antriebswelle des Umlaufrädergetriebes oder eine mit der Antriebswelle wirkverbundene Zwischenwelle blockbar ist. Dadurch kann die dritte Welle mittels der Schaltelemente wahlweise als von dem zweiten Antrieb angetriebene Antriebswelle auf das Umlaufrädergetriebe wirken oder gegen die mit dem ersten Antrieb wirkverbundene Antriebswelle verblockt vorliegen.
  • Im verblockten Zustand wirkt der erste Antrieb auf die Abtriebswelle des Umlaufrädergetriebes im Wesentlichen ausschließlich. Der zweite Antrieb ist von dem Umlaufrädergetriebe entkoppelt und hat somit keinen Einfluss auf die Abtriebsdrehzahl des Umlaufrädergetriebes. Durch das Verblocken der dritten Welle ist ein hoher Wirkungsgrad erreicht, da im Umlaufrädergetriebe keine Verzahnungsverluste auftreten.
  • Durch das Verblocken der dritten Welle ist eine Übersetzung für den ersten Antrieb realisiert, welche sich gegenüber der beim Festhalten der dritten Welle erreichten Übersetzung unterscheidet. Beispielsweise kann durch die mittels des Verblockens erreichte Übersetzung ein zweiter Gang für den ersten Antrieb bereitgestellt werden.
  • Es bietet sich daher an, dass das Schaltelement A und das Schaltelement B derart schaltbar sind, dass die dritte Welle entweder festgestellt ist oder verblockt ist. Das Umlaufrädergetriebe dient in diesem Fall ausschließlich als Übersetzungsgetriebe für den ersten Antrieb, wobei beispielsweise durch das Feststellen der dritten Welle ein erster Gang und durch das Verblocken der dritten Welle ein zweiter Gang eingeschaltet werden kann.
  • In gleicher Weise kann es natürlich vorgesehen sein, dass das Schaltelement A und das Schaltelement B derart schaltbar sind, dass die dritte Welle weder festgestellt ist noch verblockt ist. Beispielsweise kann die dritte Welle in diesem Fall lastfrei drehend sein. Ein solcher Zustand kann vorliegen, wenn das Umlaufrädergetriebe aus dem Kraftfluss des Antriebes herausgenommen ist, beispielsweise sich in einer Neutralstellung befindet.
  • Das Schaltelement A und das Schaltelement B können in einem Doppelschaltelement, insbesondere einem Alternativschalter, zusammengefasst sein, da entweder das Schaltelement A oder das Schaltelement B geschaltet wird. Durch das eine Doppelschaltelement lassen sich in technisch einfacher Weise zwei Schaltelemente realisieren.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind das Schaltelement A und das Schaltelement C derart schaltbar, dass die dritte Welle entweder festgestellt ist oder mit der Zwischenwelle des Gruppengetriebes wirkverbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist. Dadurch ist in technisch einfacher Weise realisiert, dass mittels der dritten Welle das Umlaufrädergetriebe entweder in den Dreiwellenbetrieb geschaltet wird, so dass zusätzlich der zweite Antrieb auf den Abtrieb des Umlaufrädergetriebes wirkt, oder dass das Umlaufrädergetriebe als Übersetzungsgetriebe für den ersten Antrieb dient.
  • Das Schaltelement A und das Schaltelement C können auch derart schaltbar sein, dass die dritte Welle weder festgestellt ist noch mit der Zwischenwelle des Gruppengetriebes wirkverbunden ist. Es kann in diesem Fall die dritte Welle lastfrei drehend sein, beispielsweise wenn sich das Umlaufrädergetriebe in einer Neutralstellung befindet.
  • Es bietet sich ferner an, dass das Schaltelement B und das Schaltelement C derart geschaltet werden können, dass die dritte Welle verblockt ist und mit der Zwischenwelle des Gruppengetriebes wirkverbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist. In diesem Fall ergibt sich für den zweiten Antrieb ein mechanischer Gang, sofern zusätzlich das sich in dem Kraftfluss befindliche Einzelgetriebe in einen Gang geschaltet ist und das wenigstens eine andere Einzelgetriebe des Gruppengetriebes in eine Neutralstellung geschaltet ist.
  • Die vorstehend beschriebenen Schaltelemente A, B und C können Schaltelemente beliebiger Art sein, wobei zur Unterscheidung zwischen den Schaltelementen die Nummerierung nach Schaltelement A, Schaltelement B und Schaltelement C vorgenommen ist. Die Schaltelemente können jeweils als Formschlussschaltelement oder Reibschlussschaltelement ausgebildet sein. Auch können einzelne der Schaltelemente als Formschlussschaltelement oder Reibschlussschaltelement ausgebildet sein.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht beispielsweise darin, dass das Schaltelement A und/oder das Schaltelement B als Lastschaltelement ausgebildet sind, beispielsweise eine Reibkupplung und/oder eine Reibbremse aufweisen oder daraus gebildet sind. Dadurch sind die von dem Umlaufrädergetriebe für den ersten Antrieb zur Verfügung gestellten Gänge lastschaltbar. Sofern lediglich das Schaltelement B als Reibkupplung ausgeführt ist, ist zumindest eine teilweise Lastschaltbarkeit des Umlaufrädergetriebes im Hinblick auf den ersten Antrieb ermöglicht.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Umlaufrädergetriebe als Planetenradgetriebe mit einem Hohlrad, einem Sonnenrad und wenigstens einem Planetenrad ausgebildet ist, welches an einem Planetenträger bzw. einem Steg drehbar gelagert ist. Dadurch ist das Umlaufrädergetriebe kompakt bauend und benötigt nur geringen Bauraum.
  • Eine alternative Ausgestaltung des Umlaufrädergetriebes liegt darin, dass das Umlaufrädergetriebe als Spannungswellengetriebe ausgebildet ist.
  • Bei einem als Planetenradgetriebe ausgebildeten Umlaufrädergetriebe bietet es sich an, dass die mittels des ersten Antriebes antreibbare Antriebswelle am Hohlrad des Planetengetriebes angreift. Dadurch ist der Gang, der von dem Planetengetriebe durch das Festhalten der dritten Welle im Hinblick auf den ersten Antrieb ergibt, relativ lang übersetzt. Eine solche Maßnahme bietet sich daher an, wenn der auf das Planetenradgetriebe wirkende erste Antrieb mit einem relativ hohen maximal möglichen Drehmoment ausgelegt ist.
  • Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die mittels des ersten Antriebes antreibbare Antriebswelle am Sonnenrad des Planetengetriebes angreift. Dadurch ist der Gang des Planetengetriebes im Hinblick auf den ersten Antrieb, welcher sich durch das Festhalten der dritten Welle ergibt, relativ kurz übersetzt. Diese Maßnahme bietet sich daher an, wenn der erste Antrieb ein relativ kleines maximal mögliches Drehmoment aufweist. Grundsätzlich kann die mittels des ersten Antriebes antreibbare Antriebswelle auch am Planetenträger bzw. Steg des Planetengetriebes angreifen.
  • Eine der Übersetzungen des jeweiligen Planetensatzes kann durch Festhalten eines Elementes des Planetensatzes gebildet sein, beispielsweise unter Nutzung eines Schaltelementes. Insbesondere kann hierzu ein Element des Planetensatzes an einem Getriebegehäuse festgehalten sein. Die andere der Übersetzungen des jeweiligen Planetensatzes kann durch Überbrücken des Planetensatzes gebildet sein.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht beispielsweise darin, dass der mittels des zweiten Antriebes antreibbare Eingang des Gruppengetriebes über eines der Einzelgetriebe und ein Schaltelement, beispielsweise das Schaltelement C, mit dem Sonnenrad des als Planetengetriebe ausgebildeten Umlaufrädergetriebes wirkverbindbar ist. Diese Maßnahme bietet sich an, wenn die von dem ersten Antrieb antreibbare Antriebswelle des Umlaufrädergetriebes an dem Hohlrad des Planetengetriebes angreift, beispielsweise weil der erste Antrieb mit einem relativ hohen maximal möglichen Drehmoment ausgelegt ist.
  • Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der mittels des zweiten Antriebes antreibbare Eingang des Gruppengetriebes über eines der Einzelgetriebe und ein Schaltelement, beispielsweise das Schaltelement C, mit dem Hohlrad des als Planetengetriebe ausgebildeten Umlaufrädergetriebes wirkverbindbar ist. Diese Maßnahme bietet sich an, wenn die von dem ersten Antrieb antreibbare Antriebswelle des Umlaufrädergetriebes an dem Sonnenrad des Planetengetriebes angreift, beispielsweise weil der erste Antrieb ein relativ kleines maximal mögliches Drehmoment aufweist.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gruppengetriebe als Planetengetriebe bzw. Planetenradgetriebe, insbesondere reines Planetengetriebe, ausgebildet ist und wenigstens eines, vorzugsweise die wenigstens zwei Einzelgetriebe jeweils einen Planetensatz mit wenigstens zwei Übersetzungen aufweisen oder daraus gebildet sind. Der jeweilige Planetensatz kann ein Hohlrad, ein Sonnenrad und wenigstens ein Planetenrad aufweisen, welches an einem Planetenträger des jeweiligen Planetensatzes drehbar gelagert ist. Dadurch ist das Gruppengetriebe in kompakter Bauweise realisiert. Auch lassen sich relativ hohe Drehmomente auf diese Art und Weise übertragen.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das dem Eingang des Gruppengetriebes zugeordnete Einzelgetriebe durch Verbinden seines Hohlrades mit seinem Planetenträger verblockbar ist. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass das dem Eingang des Gruppengetriebes zugeordnete Einzelgetriebe durch Verbinden seines Hohlrades mit seinem Sonnenrad verblockbar ist.
  • Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass der mittels des zweiten Antriebes antreibbare Eingang des Gruppengetriebes an dem Sonnenrad eines der Einzelgetriebe angreift. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der mittels des zweiten Antriebes antreibbare Eingang des Gruppengetriebes an dem Hohlrad eines der Einzelgetriebe angreift.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gruppengetriebe ein Overdrive-Getriebe mit wenigstens vier Gängen ist, von denen wenigstens einer ein Overdrive-Gang ist. Insbesondere ist der Overdrive-Gang der höchste Gang, beispielsweise der vierte Gang bei einem Viergang-Overdrive-Getriebe. Im Overdrive-Gang weist das Overdrive-Getriebe eine Übersetzung i < 1 auf. Es kann ferner vorgesehen sein, dass wenigstens zwei der Gänge wenigstens eines der Einzelgetriebe als Overdrive-Gang ausgebildet sind.
  • Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Gruppengetriebe ein Direktdrive-Getriebe mit wenigstens vier Gängen ist, von denen wenigstens einer ein Directdrive-Gang ist. Insbesondere ist der letzte Gang des Gruppengetriebes, beispielsweise der vierte Gang eines viergängigen Directdrive-Gruppengetriebes als Directdrive-Gang ausgebildet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Einzelgetriebe des Gruppengetriebes ein Plusgetriebe ist. Dadurch kann ein Gruppengetriebe, insbesondere ein Overdrive-Gruppengetriebe realisiert werden, welches günstige Gangsprünge aufweist.
  • In diese Richtung zielt auch die Maßnahme, dass nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der mittels des zweiten Antriebes antreibbare Eingang des Gruppengetriebes an dem Planetenträger des Plusgetriebes angreift, wobei als Abtrieb das Hohlrad des Plusgetriebes dient.
  • Je nach Ausführungsform der Erfindung kann es ferner vorgesehen sein, dass das dem Eingang des Gruppengetriebes zugeordnete Einzelgetriebe ins Schnelle übersetzt ist und das andere Einzelgetriebe ins Langsame übersetzt ist. Diese Maßnahme bietet sich an, wenn das Gruppengetriebe ein Directdrive-Getriebe ist. Dadurch lässt sich der wenigstens eine Directdrive-Gang in technisch einfacher Weise realisieren.
  • Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass das dem Eingang des Gruppengetriebes zugeordnete Einzelgetriebe ins Langsame übersetzt ist und das andere Einzelgetriebe ins Schnelle übersetzt ist. Diese Maßnahme bietet sich an, wenn das Gruppengetriebe ein Overdrive-Getriebe ist. Dadurch lässt sich der wenigstens eine Overdrive-Gang in technisch einfacher Weise realisieren.
  • Weiterhin umfasst die Erfindung eine Hybridantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug mit einem Elektromotor, einem Verbrennungsmotor und einer Getriebeanordnung der vorstehend beschriebenen Art, wobei der Verbrennungsmotor mit dem Eingang des Gruppengetriebes und der Elektromotor mit der Antriebswelle des Umlaufrädergetriebes wirkverbunden sind.
  • Darüber hinaus umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Durchführen eines Anfahrvorganges eines Kraftfahrzeuges mit einer Hybridantriebseinheit der vorstehend beschriebenen Art. Bei dem Verfahren wird der Verbrennungsmotor über das dem Eingang des Gruppengetriebes zugeordnete Einzelgetriebe mit der dritten Welle des Umlaufrädergetriebes wirkverbunden und vorab wird das wenigstens eine andere Einzelgetriebe des Gruppengetriebes in eine Neutralstellung gebracht, insbesondere geschaltet.
  • Dadurch wird gezielt ein Einzelgetriebe des Gruppengetriebes genutzt, um beim Anfahrvorgang des Kraftfahrzeuges wenigstens eine Übersetzung für den Verbrennungsmotor bereit zu stellen. Auf diese Art und Weise wird wenigstens eine Übersetzung des einen Einzelgetriebes als Anfahrübersetzung für den Verbrennungsmotor genutzt. Für den Anfahrvorgang kann somit neben dem Elektromotor zusätzlich der Verbrennungsmotor eingebunden sein, wobei der Verbrennungsmotor über die bereit gestellte Anfahrübersetzung des einen Einzelgetriebes auf den Abtrieb wirkt und dadurch der Anfahrvorgang insgesamt verbessert ist.
  • Im Zuge des Anfahrvorganges wird das Umlaufrädergetriebe im Dreiwellenbetrieb genutzt, indem einmal der Elektromotor auf einen Eingang des Umlaufrädergetriebes wirkt und zum anderen der Verbrennungsmotor über das eine Einzelgetriebe auf die dritte Welle des Umlaufrädergetriebes als weitere Antriebswelle wirkt, so dass der Abtrieb des Umlaufrädergetriebes durch die Überlagerung der Drehzahlen des Elektromotors und des Verbrennungsmotors bewirkt wird. Dieser Betriebszustand des Umlaufrädergetriebes ist auch als sogenannter EDA-Betrieb zu verstehen, in welchem mittels des Umlaufrädergetriebes ein elektrodynamisches Anfahrelement realisiert ist.
  • Nach einer Weiterbildung des Verfahrens ist es vorgesehen, dass zum Beenden des verbrennungsmotorisch unterstützen Anfahrens ein Gang in das andere Einzelgetriebe eingelegt wird und die Wirkverbindung des Verbrennungsmotors mit der dritten Welle des Umlaufrädergetriebes unterbrochen wird, insbesondere im Wesentlichen lastfrei unterbrochen wird. Dadurch ist in technisch einfacher Weise das verbrennungsmotorisch unterstützte Anfahren zu beenden.
  • Um die Last an dem Elektromotor abzubauen, kann es vorgesehen sein, dass der Verbrennungsmotor den Lastbedarf übernimmt, insbesondere kurzzeitig übernimmt, um dann das Schaltelement, insbesondere das Schaltelement C lastfrei öffnen zu können. Durch das Öffnen des Schaltelementes kommt es dann zu dem angestrebten Abkoppeln des Verbrennungsmotors von dem Umlaufrädergetriebe.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass anschließend die nicht mehr mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte dritte Welle des Umlaufrädergetriebes festgehalten wird, insbesondere gegen ein Getriebegehäuse oder das Getriebegehäuse der vorstehend beschriebenen Art festgehalten wird. Dadurch ist nach dem Abkoppeln des Verbrennungsmotors das Umlaufrädergetriebe für den Elektromotor genutzt, welches durch das Festhalten der dritten Welle eine Übersetzung für den Elektromotor erzeugt, beispielsweise den ersten Gang des Elektromotors bildet.
  • Hierzu kann es ferner vorgesehen sein, dass die dritte Welle zuerst im Wesentlichen auf Stillstand abgebremst wird, bevor es zum Festhalten der dritten Welle kommt. Durch eine solche Synchronisation ist es begünstigt, ein Schaltelement zu betätigen, um den Gang einzulegen. Mit Einlegen des Ganges bzw. dem Festhalten der dritten Welle ist der Elektromotor dann an dem Antriebsstrang angekoppelt, beispielsweise um eine niedrige Fahrgeschwindigkeit nach dem Anfahrvorgang bereit zu stellen.
  • Durch das Verfahren kann nach dem Anfahren mittels des in den Dreiwellenbetrieb geschalteten Umlaufrädergetriebes (EDA-Modus) direkt das Umlaufrädergetriebe wiederum genutzt werden, um im Hinblick auf den Elektromotor einen Gang zu schalten, beispielsweise den ersten Gang in Bezug auf den Elektromotor zu schalten. Nach dem Anfahren im EDA-Modus kann also direkt der erste E-Gang geschaltet werden.
  • Durch die Erfindung stehen für den ersten Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor, bis zu zwei Gänge zur Verfügung. Der erste Antrieb, insbesondere der Elektromotor, kann in den Gängen mit einem hohen Wirkungsgrad betrieben werden, da der erste Antrieb in der Nähe des Abtriebes der erfindungsgemäßen Getriebeanordnung angeordnet ist und die Einzelgetriebe des Gruppengetriebes außerhalb des Kraftflusses liegen, wenn die dem ersten Antrieb bzw. Elektromotor zugeordneten Gänge geschaltet sind.
  • Durch die Erfindung ist ferner ein Gangsprung für den ersten Antrieb, insbesondere den Elektromotor, unabhängig von dem Gruppengetriebe einstellbar. Der Gangsprung wird lediglich durch die Standgetriebeübersetzung des Umlaufrädergetriebes bestimmt.
  • Auch ist es durch die Erfindung erreicht, dass das Schaltelement A und das Schaltelement B unabhängig von dem Gruppengetriebe gestaltet werden können und/oder modular konfigurierbar sind. Mit anderen Worten ist die Lastschaltbarkeit der durch die Schaltelemente A und B geschalteten Gänge, welche die Gänge für den ersten Antrieb bzw. den Elektromotor darstellen, unabhängig von dem Gruppengetriebe gestaltbar und konfigurierbar.
  • Durch die Erfindung ist es weiterhin ermöglicht, dass die Gangwahl im Hybridbetrieb des Hybridantriebes für den Elektromotor und den Verbrennungsmotor unabhängig voneinander vorgenommen werden kann. Dadurch stehen beispielsweise beim Zustart des Verbrennungsmotors aus einem rein elektrischen Betrieb mittels des Elektromotors heraus immer sämtliche verbrennungsmotorischen Gänge zur Verfügung, egal in welchem Gang sich der Elektromotor befindet.
  • Durch die Erfindung ist es ebenso möglich, dass der EDA-Modus durch Einlegen eines Ganges in das Einzelgetriebe beendet wird, welches im EDA-Modus außerhalb des Kraftflusses liegt. Das Einlegen dieses Ganges ist unabhängig von den Schaltelementen A und B vornehmbar, welche zum Schalten der Gänge für den Elektromotor dienen. Nach dem Ende des EDA-Betriebes ist damit der Elektromotor sofort frei in seiner Gangwahl. Sofern die dritte Welle des Umlaufrädergetriebes von dem Gruppengetriebe abgekoppelt worden ist und damit nicht mehr als verbrennungsmotorisch angetriebene Welle dient, kann die dritte Welle entweder festgehalten oder verblockt werden, so dass auf diese Art und Weise zwei Gänge im Hinblick auf den Elektromotor zur Verfügung stehen und frei wählbar sind.
  • Auch kann durch die Erfindung eine elektrische Zugkraftstützung erfolgen. Beispielsweise kann der Elektromotor im ersten oder zweiten E-Gang die Zugkraft stützen, während in dem Gruppengetriebe geschaltet wird. Sofern beispielsweise im Hybridbetrieb ein Gangwechsel für den Elektromotor erfolgt, kann dann der Verbrennungsmotor die Zugkraft über wenigstens eines der Einzelgetriebe des Gruppengetriebes stützen.
  • Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Es zeigen:
  • 1 eine mögliche Ausführungsform eines Hybridantriebes mit einem Umlaufrädergetriebe und einem Gruppengetriebe in schematisierter Darstellung,
  • 2a, 2b und 2c den Hybridantrieb gemäß der 1 in der schematisierten Darstellung gemäß der 1, wobei sich das Umlaufrädergetriebe in einem jeweils anderen Betriebsmodus befindet,
  • 3a ein Ausführungsbeispiel des Hybridantriebes gemäß der 1 in einer ersten Verschaltungsanordnung als Prinzipskizze,
  • 3b und 3c das Umlaufrädergetriebe und ein Einzelgetriebe des Gruppengetriebes der Verschaltungsanordnung gemäß der 3a in vergrößerter Darstellung und
  • 4 bis 9 weitere Ausführungsbeispiele des Hybridantriebes gemäß der 1, wobei die Verschaltung des Gruppengetriebes und des Umlaufrädergetriebes jeweils als Prinzipskizze dargestellt ist.
  • 1 zeigt – in schematischer Darstellung – eine Hybridantriebseinheit 100 mit einem ersten Antrieb 110, einem zweiten Antrieb 120 und einer Getriebeanordnung 1, welche mit dem ersten Antrieb 110 und dem zweiten Antrieb 120 gekoppelt ist und für die beiden Antriebe 110 und 120 einen gemeinsamen Abtrieb 130 zur Verfügung stellt. Die Hybridantriebseinheit 100 ist beispielsweise in einem Kraftfahrzeug einsetzbar. Der erste Antrieb 110 kann ein Elektromotor und der zweite Antrieb 120 ein Verbrennungsmotor sein. Beispielsweise ist die Hybridantriebseinheit 100 in einem Elektrofahrzeug einsetzbar, bei dem der Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung mechanisch einkoppelbar ist.
  • Die Getriebeanordnung 1 weist ein Umlaufrädergetriebe 2 auf, welches eine mittels des ersten Antriebes 110 antreibbare Antriebswelle 3, eine Abtriebswelle 4 und eine dritte Welle 5 hat. Die Antriebswelle 3 des Umlaufrädergetriebes 2 kann mit dem ersten Antrieb 110 direkt wirkverbunden sein. Auch kann zwischen dem Antrieb 110 und der Antriebswelle 3 des Umlaufrädergetriebes 2 ein Zwischengetriebe, vorzugsweise als Festübersetzung, vorgesehen sein. Beispielsweise ist das Zwischengetriebe durch eine Stirnradstufe gebildet, durch welche der erste Antrieb 110 mit seiner Abtriebswelle winkelig zu der Antriebswelle 3 des Umlaufrädergetriebes 2 liegt.
  • Die Getriebeanordnung 1 weist ferner ein Gruppengetriebe 6 auf, welches einen Eingang 7 und einen Ausgang 8 hat. Der Eingang 7 ist mittels des zweiten Antriebes 120 antreibbar und der Ausgang 8 ist mit der Abtriebswelle 4 des Umlaufrädergetriebes 2 wirkverbunden, so dass durch den Ausgang 8 und die Abtriebswelle 4 des Umlaufrädergetriebes 2 der gemeinsame Abtrieb 130 der Hybridantriebseinheit 100 gebildet ist.
  • Das Gruppengetriebe 6 weist wenigstens zwei Einzelgetriebe 9 und 10 auf. Das Gruppengetriebe 6 kann beispielsweise auch drei Einzelgetriebe aufweisen. Ein solcher Anwendungsfall kann bei einem Lastkraftwagen vorliegen, wenn das Gruppengetriebe dann eine Splittgruppe, eine Hauptgruppe und eine Ranggruppe umfasst.
  • Beispielsweise ist der zweite Antrieb 120 ist über eine Antriebswelle 26 mit dem Einzelgetriebe 9 wirkverbunden oder wirkverbindbar, welches über die Zwischenwelle 11 mit dem Einzelgetriebe 10 wirkverbunden ist, wobei die Zwischenwelle 11 bevorzugt einmal die Abtriebswelle des Einzelgetriebes 9 und zugleich die Antriebswelle für das Einzelgetriebe 10 bildet. Das Einzelgetriebe 10 weist wiederum eine Abtriebswelle 27 auf, welche bevorzugt zugleich die Abtriebswelle des Gruppengetriebes 6, also den Ausgang 8 des Gruppengetriebes 6, bildet. Beispielsweise wird die Abtriebswelle 27 dazu genutzt, um mit dem Differenzial eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges verbunden zu werden.
  • Die Zwischenwelle 11 kann mit der dritten Welle 5 des Umlaufrädergetriebes 2 beispielsweise über eine weitere Zwischenwelle 12 wirkverbunden werden, so dass die dritte Welle 5 dann als Antriebswelle nutzbar ist, welche von dem zweiten Antrieb 120 angetrieben wird bzw. antreibbar ist. In diesem Fall liegt eines der Einzelgetriebe 9 und 10, nämlich das dem Eingang 7 des Gruppengetriebes 6 zugeordnete Einzelgetriebe 9 im Kraftfluss des zweiten Antriebes 120. Wenn also die dritte Welle 5 mit dem zweiten Antrieb 120 wirkverbunden ist, befindet sich das Umlaufrädergetriebe 2 im Dreiwellenbetrieb, d. h die Welle 5 ist mittels des ersten Antriebes 110 und des zweiten Antriebes 120 antreibbar, wobei im angetriebenen Zustand die Drehzahl der Abtriebswelle 4 des Umlaufrädergetriebes 2 sich durch die Überlagerung der Drehzahlen der Antriebswelle 3 und der dritten Welle 5 ergibt.
  • Um die Wirkverbindung zwischen den dritten Welle 5 des Umlaufrädergetriebes 2 und dem zweiten Antrieb 120 herzustellen, ist ein Schaltelement C vorgesehen, welches bevorzugt zwischen dem Einzelgetriebe 9 und der dritten Welle 5 angeordnet ist, so dass bei einem Öffnen des Schaltelementes C die Verbindung zwischen den Einzelgetrieben 9 und 10 des Gruppengetriebes 6 beispielsweise mittels der Zwischenwelle 11 aufrecht erhalten bleibt.
  • Darüber hinaus kann ein weiteres Schaltelement A vorgesehen sein, durch dessen Schalten die dritte Welle 5 des Umlaufrädergetriebes 2 festgehalten werden kann. Das Festhalten der dritten Welle 5 kann dadurch bewirkt sein, dass mittels des Schaltelementes A die dritte Welle 5 beispielsweise über eine weitere Zwischenwelle 13 mit einem Gehäuse 15 drehfest verbunden wird, so dass im festgehaltenen Zustand die dritte Welle 5 gehäusefest arretiert ist. Das Schaltelement A und das Schaltelement C sind dann derart schaltbar ausgebildet, dass die dritte Welle 5 entweder festgestellt ist oder mit der Zwischenwelle 11 des Gruppengetriebes 6 drehfest verbunden ist. Bevorzugt ist es ferner vorgesehen, dass bei geöffnetem Schaltelement A und bei geöffnetem Schaltelement C die dritte Welle 5 des Umlaufrädergetriebes 2 weder festgestellt ist noch mit der Zwischenwelle 11 des Gruppengetriebes 6 wirkverbunden ist.
  • Das Umlaufrädergetriebe 2 ist mittels der Schaltelemente A und C in zweifacher Weise nutzbar. Durch Schalten des Schaltelementes C wird die dritte Welle 5 als Antriebswelle für den zweiten Antrieb 120 nutzbar. Durch Öffnen des Schaltelementes C und Schließen des Schaltelementes A wird die dritte Welle 5 festgestellt, so dass das Umlaufrädergetriebe 2 dadurch nunmehr als Getriebe für den ersten Antrieb 110 nutzbar ist. Durch das Feststellen der dritten Welle 5 wird somit die gegebene Übersetzung des Umlaufrädergetriebes 2 zwischen ihrer Antriebswelle 3 und ihrer Abtriebswelle 4 im Hinblick auf den ersten Antrieb 110 genutzt.
  • Darüber hinaus kann ein weiteres Schaltelement B vorgesehen sein, durch welches die dritte Welle 5 des Umlaufrädergetriebes 2 gegebenenfalls über die Zwischenwelle 13 gegen die Antriebswelle 3 des Umlaufrädergetriebes 2 verblockt wird. Das Verblocken wird beispielsweise durch das Schließen des Schaltelementes B erreicht. Durch das Verblocken ist zwischen der von dem ersten Antrieb 110 antreibbaren Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 4 des Umlaufrädergetriebes 2 eine Übersetzung von i = 1 erreicht, so dass das Umlaufrädergetriebe 2 im Kraftfluss des ersten Antriebes 110 quasi überbrückt ist. Durch das Schaltelement B kann mittels des Umlaufrädergetriebes 2 ein weiterer Gang geschaltet werden, welcher ausschließlich im Hinblick auf den ersten Antrieb 110 wirkt. Sofern das Schaltelement A und das Schaltelement B vorgesehen sind, können somit zwei Gänge geschaltet werden, welche ausschließlich im Hinblick auf den ersten Antrieb 110 wirken. Dem Umlaufrädergetriebe 2 kommt auch die Funktion zu, als Getriebe für den ersten Antrieb genutzt werden zu können, wobei wenigstens einer, vorzugsweise zwei Gänge alternativ schaltbar sind. Die Schaltelemente A und B können beispielsweise als Lastschaltelement, insbesondere als Reibkupplung und/oder Reibbremse ausgeführt sein.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass das Schaltelement B und das Schaltelement C gleichzeitig geschlossen werden. Durch das Verblocken des Umlaufrädergetriebes 2 mittels des Schaltelementes B ergibt sich dann für den zweiten Antrieb 120 ein mechanischer Gang, wenn in dem Einzelgetriebe 9, welches dem Eingang 7 des Gruppengetriebes 6 zugeordnet ist, ein Gang eingelegt ist und das andere Einzelgetriebe 10 in neutral geschaltet ist. Unter neutral ist insbesondere zu verstehen, dass mittels des Einzelgetriebes 10 keine Last übertragen wird.
  • 2a zeigt die Hybridantriebseinheit 100 mit geschaltetem Schaltelement A. Es ist dadurch die dritte Welle 5 des Umlaufrädergetriebes 2 festgehalten, indem die dritte Welle 5 über die Zwischenwelle 13 an dem Gehäuse 14 drehfest angebunden ist. Die Schaltelemente B und C befinden sich in Offenstellung. Das Umlaufrädergetriebe 2 wirkt in diesem Fall ausschließlich als Getriebe für den ersten Antrieb 110, wobei dazu die Übersetzung des Umlaufrädergetriebes 2 genutzt wird.
  • 2b zeigt die Hybridantriebseinheit 100 mit geöffneten Schaltelementen A und C und geschlossenem Schaltelement B. Es ist dadurch die dritte Welle 5 des Umlaufrädergetriebes 2 gegen die Antriebswelle 3 des Umlaufrädergetriebes 2 verblockt, so dass dadurch die von dem Umlaufrädergetriebe 2 gegebene Übersetzung überbrückt ist und zwischen der Antriebswelle 3 und der Abtriebswelle 4 des Umlaufrädergetriebes 2 eine Übersetzung von i = 1 vorliegt. Auch in diesem Fall wirkt das Umlaufrädergetriebe 2 ausschließlich zusammen mit dem ersten Antrieb 110. Durch die Schaltzustände der Schaltelemente A und B, wie sie in den 2a und 2b aufgezeigt sind, sind durch das Umlaufrädergetriebe 2 zwei unterschiedliche mechanische Gänge zur Verfügung gestellt, welche mittels des Schaltelementes A und des Schaltelementes B wahlweise geschaltet werden können.
  • 2c zeigt die Hybridantriebseinheit 100 mit geöffneten Schaltelementen A und B und geschlossenem Schaltelement C. In diesem Fall wird das Umlaufrädergetriebe 2 im Dreiwellenmodus betrieben, indem die dritte Welle 5 des Umlaufrädergetriebes 2 als Antriebswelle für den zweiten Antrieb 120 genutzt wird und somit beide Antriebe 110 und 120 aktiv auf das Umlaufrädergetriebe 2 wirken. Die nunmehr durch den zweiten Antrieb 120 angetriebene dritte Welle 5 und die durch den ersten Antrieb 110 angetriebene Antriebswelle 3 des Umlaufrädergetriebes 2 wirken beide auf die Abtriebswelle 4 des Überlagerungsgetriebes 2, dessen Drehzahl eine Überlagerung der Drehzahl der Antriebswelle 3 und der Drehzahl der dritten Welle 5 ist.
  • Der in der 2c dargestellte Betriebsmodus der Hybridsantriebseinheit 100 bietet sich beispielsweise an, um ein mit der Hybridantriebseinheit 100 ausgestattetes Elektrofahrzeug anzufahren. Das Anfahren findet dann mit zugeschaltetem zweitem Antrieb 120 statt, welcher in diesem Fall ein Verbrennungsmotor sein kann. Der erste Antrieb 110 ist in diesem Fall ein Elektromotor. Ein derartiger Anfahrvorgang kann wie folgt ablaufen:
    Zum Anfahren wird das Schaltelement C geschlossen und damit der zweite Antrieb 120 über das Einzelgetriebe 9 mit der dritten Welle 5 des Umlaufrädergetriebes 2 verbunden. Ferner wird das Einzelgetriebe 10 in eine Neutralstellung geschaltet. Mittels des Umlaufrädergetriebes 2 wirken nunmehr beide Antriebe 110 und 120 durch Drehzahlüberlagerung auf den Abtrieb 130 der Hybridantriebseinheit 100.
  • Dieser Betriebszustand wird beendet, wenn ein Gang in das Einzelgetriebe 10 eingelegt wird. Dadurch liegen die beiden Einzelgetriebe 9 und 10 des Gruppengetriebes 6 im Kraftfluss, so dass der zweite Antrieb 120 die Last übernimmt und dadurch die Last an dem ersten Antrieb 110 abgebaut wird. Das Schaltelement C wird geöffnet, wenn im Zuge des Lastabbaus die dritte Welle 5 im Wesentlichen lastfrei ist. Durch das Öffnen des Schaltelementes C wird der zweite Antrieb 120 von dem Umlaufrädergetriebe 2 abgekoppelt.
  • Je nach Bedarf kann nunmehr einer der beiden Gänge für den ersten Antrieb 110 geschaltet werden, indem entweder das Schaltelement A oder das Schaltelement B geschlossen wird. Dazu ist bevorzugt die dritte Welle 5 zu synchronisieren. Bei einem Schließen des Schaltelementes A ist die dritte Welle 5 auf eine Drehzahl nahe Null abzubremsen, so dass dann das Schaltelement A eingelegt werden kann. Bei einem Schließen des Schaltelementes B ist vorab die dritte Welle 5 mit der Antriebswelle 3 des Umlaufrädergetriebes 2 zu synchronisieren, um dann das Schaltelement B einlegen zu können.
  • Bevorzugt wird nach dem Anfahren das Schaltelement A geschaltet, so dass bei der vorherrschenden niedrigen Fahrgeschwindigkeit nach dem Anfahrvorgang der erste Antrieb 110 im ersten Gang an dem Antriebsstrang angekoppelt ist.
  • 3a zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel einer Getriebeanordnung 1.1, welche Bestandteil einer Hybridantriebseinheit 100.1 ist. Das Ausführungsbeispiel gemäß der 3a beruht auf dem Prinzip der Hybridantriebseinheit 100 mit der Getriebeanordnung 1 gemäß der 1. Die 3a zeigt die Anordnung und die Verschaltung der einzelnen Getriebe bzw. Getriebekomponenten miteinander in einer Prinzipdarstellung.
  • Bauteile der Hybridantriebseinheit 100.1 gemäß der 3a, welche mit denen der Hybridantriebseinheit 100 gemäß der 1 identisch oder funktionsgleich sind, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen; insofern wird auf die Beschreibung zu der Hybridantriebseinheit 100 gemäß der 1 verwiesen.
  • Bei der Hybridantriebseinheit 100.1 sind der erste Antrieb 110 als Elektromotor 160 mit einem gehäusefest angeordneten Stator 140 und einem drehbar gelagerten Rotor 150 und der zweite Antrieb 120 als Verbrennungsmotor 170 ausgebildet. Ferner ist das Umlaufrädergetriebe 2 als Planetenradgetriebe 17 ausgebildet, welches ein Hohlrad 18, ein Sonnenrad 19 und wenigstens ein Planetenrad 20 aufweist. Das Planetenrad 20 ist an einem Planetenträger 21 bzw. Steg drehbar gelagert, wie insbesondere aus der vergrößerten Detaildarstellung gemäß der 3b ersichtlich ist.
  • Auch das Gruppengetriebe 6 ist als Planetengetriebe ausgebildet, wobei die Einzelgetriebe 9 und 10 jeweils durch einen Planetensatz 15 bzw. 16 gebildet sind. Der Planetensatz 15 wie auch der Planetensatz 16 weist jeweils ein Hohlrad 22, ein Sonnenrad 23 und wenigstens ein Planetenrad 24 auf, welches an einem Planetenträger 25 drehbar gelagert ist, wie am Beispiel des Planetensatzes 15 in der vergrößerten Detaildarstellung gemäß der 3c gezeigt ist.
  • Durch das Planetengetriebe 17 und die Planetensätze 15 und 16 ist die Getriebeanordnung 1.1 in einer kompakten Bauweise zu realisieren. Beispielsweise ist dadurch eine Schachtelung des Umlaufrädergetriebes 2 sowie der Einzelgetriebe 9 und 10 unterhalb des Rotors 150 des Elektromotors 160 möglich.
  • In dem Ausführungsbeispiel der Hybridantriebseinheit 100.1 gemäß der 3a sind die Antriebswelle 3, die Abtriebswelle 4 und die dritte Welle 5 wie folgt mit den Elementen des als Planetengetriebe 17 ausgebildeten Umlaufrädergetriebes 2 wirkverbunden: Die Antriebswelle 3 ist mit dem Hohlrad 18 verbunden, die dritte Welle 5 ist mit dem Sonnenrad 19 verbunden und die Abtriebswelle 4 ist mit dem Planetenträger 21 verbunden.
  • Das als Planetengetriebe 17 ausgebildete Umlaufrädergetriebe 2 bildet zusammen mit den bereits vorstehend beschriebenen Schaltelementen A, B und C ein in zwei Gängen schaltbares Getriebe, durch welches im rein elektromotorischen Fahrbetrieb der Hybridantriebseinheit 100.1 zwei Gänge geschaltet werden können und alternativ die Hybridantriebseinheit 100.1 im Hybridbetrieb und/oder im EDA-Modus betrieben werden kann. Bevorzugt sind die Schaltelemente A und B in einem Doppelschaltelement zusammengefasst.
  • Das Gruppengetriebe 6 mit seinen beiden jeweils als Planetensatz 15 bzw. 16 ausgebildeten Einzelgetriebe 9 und 10 weisen bevorzugt jeweils zwei Übersetzungen und zwei Schaltelemente auf. Die beiden dem Einzelgetriebe 9 zugeordneten Schaltelemente sind nachfolgend als Schaltelement D sowie als Schaltelement E bezeichnet. Die Schaltelemente des Einzelgetriebes 10 sind nachfolgend als Schaltelement F und Schaltelement G bezeichnet.
  • Die erste Übersetzung eines jeweiligen Planetensatzes 15 bzw. 16 entsteht jeweils durch Festhalten eines Elementes des Planetensatzes 15 bzw. 16 am Gehäuse 14. Bevorzugt wird dazu das Schaltelement E bzw. das Schaltelement F genutzt. Die zweite Übersetzung entsteht jeweils durch Überbrücken des Planetensatzes 15 bzw. 16. Bevorzugt wird dazu das Schaltelement D bzw. das Schaltelement G genutzt. Dadurch stehen insgesamt vier Gänge für das Fahren mittels des Verbrennungsmotors 170 zur Verfügung.
  • Die verbrennungsmotorisch antreibbare Antriebswelle 26 ist mit dem Sonnenrad 23 des Einzelgetriebes 9 verbunden. Ferner ist die Abtriebswelle 27 des Gruppengetriebes 6 mit dem Hohlrad 22 des Einzelgetriebes 10 verbunden. Das Einzelgetriebe 10 ist ins Schnelle übersetzt.
  • Das Gruppengetriebe 6 kann beispielsweise als viergängiges Overdrive-Getriebe ausgebildet sein, bei dem der vierte Gang eine Übersetzung von i < 1 aufweist. Das Overdrive-Getriebe kann mit großen Gangsprüngen ausgebildet sein, beispielsweise mit einem phi von etwa 1,6.
  • Die nachfolgende Schaltmatrix zeigt ein Auslegungsbeispiel für die Übersetzung (i) und Gangsprünge (phi) der beiden Gänge beim Fahren im rein elektromotorischen Betrieb sowie der vier Gänge beim Fahren im rein verbrennungsmotorischen Betrieb der Hybridantriebseinheit 100.1 sowie im EDA-Modus. Die darin angegebenen Kreuze geben an, welche der Schaltelemente in welchen Gängen geschlossen sind.
    A B C D E F G i phi
    1. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,63
    2. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,00
    EDA X X 6,76
    1. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 2,60 1,63
    2. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,60 1,60
    3. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,00 1,63
    4. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 0,62
  • In diesem Auslegungsbeispiel weisen das Umlaufrädergetriebe 2 und die Einzelgetriebe 9 und 10 jeweils eine Standgetriebeübersetzung von i0 = –1,6 auf.
  • 4 zeigt ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel einer Hybridantriebseinheit 100.2 mit einer Getriebeanordnung 1.2, welche auf dem Prinzip der Hybridantriebseinheit 100 und der Getriebeanordnung 1 gemäß der 1 basieren.
  • Die Hybridantriebseinheit 100.2 gemäß der 4 unterscheidet sich von der Hybridantriebseinheit 100.1 gemäß der 3a unter anderem dadurch, dass das Einzelgetriebe 10 des Gruppengetriebes 6 ins Langsame übersetzt ist. Dazu ist die Abtriebswelle 27 des Gruppengetriebes 6 mit dem Planetenträger 25 des Einzelgetriebes 10 drehfest verbunden.
  • Die nachfolgende Schaltmatrix zeigt ein Auslegungsbeispiel für die Übersetzung (i) und Gangsprünge (phi) der beiden Gänge beim Fahren im rein elektromotorischen Betrieb sowie der vier Gänge beim Fahren im rein verbrennungsmotorischen Betrieb der Hybridantriebseinheit 100.2 sowie im EDA-Modus. Die darin angegebenen Kreuze geben an, welche der Schaltelemente in welchen Gängen geschlossen sind.
    A B C D E F G i phi
    1. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,63
    2. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,00
    EDA X X 6,76
    1. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 4,23 1,63
    2. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 2,60 1,60
    3. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,63 1,63
    4. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,00
  • In diesem Auslegungsbeispiel weisen das Umlaufrädergetriebe 2 und die Einzelgetriebe 9 und 10 jeweils eine Standgetriebeübersetzung von i0 = –1,6 auf.
  • Das Gruppengetriebe 6 ist ein Directdrive-Getriebe, dessen vierter Gang ein Directdrive-Gang ist, welcher eine Übersetzung von i = 1 hat. Das Gruppengetriebe 6 ist mit relativ großen Gangsprüngen ausgelegt (phi von etwa 1,6). Durch diese Auslegung des Gruppengetriebes 6 ist der erste verbrennungsmotorisch schaltbare Gang näher an die Übersetzung des Umlaufrädergetriebes 2 im EDA-Modus gebracht.
  • 5 zeigt ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel einer Hybridantriebseinheit 100.3 mit einer Getriebeanordnung 1.3, aufweisend das Umlaufrädergetriebe 2 und das Gruppengetriebe 6. Die Hybridantriebseinheit 100.3 unterscheidet sich hinsichtlich ihrer Getriebeanordnung 1.3 von der Hybridantriebseinheit 100.2 gemäß der 4 unter anderem dadurch, dass die verbrennungsmotorisch antreibbare Antriebswelle 26 des Gruppengetriebes 6 mit dem Hohlrad 22 des Einzelgetriebes 9 wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden ist. Es kann dadurch das Gruppengetriebe 2 mit kleinen Gangsprüngen ausgeführt werden, beispielsweise wenn das Gruppengetriebe 6 ein Directdrive-Getriebe ist, dessen vierter Gang als Directdrive-Gang mit einer Übersetzung von i = 1 ausgebildet ist.
  • Die nachfolgende Schaltmatrix zeigt ein Auslegungsbeispiel für die Übersetzung (i) und Gangsprünge (phi) der beiden Gänge beim Fahren im rein elektromotorischen Betrieb sowie der vier Gänge beim Fahren im rein verbrennungsmotorischen Betrieb der Hybridantriebseinheit 100.3 sowie im EDA-Modus. Die darin angegebenen Kreuze geben an, welche der Schaltelemente in welchen Gängen geschlossen sind.
    A B C D E F G i phi
    1. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,63
    2. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,00
    EDA X X 4,23
    1. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 2,17 1,33
    2. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,63 1,22
    3. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,33 1,33
    4. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,00
  • In diesem Auslegungsbeispiel weisen das Umlaufrädergetriebe 2 und das Einzelgetriebe 9 jeweils eine Standgetriebeübersetzung von i0 = –1,6 auf. Das Einzelgetriebe 10 hat eine Standgetriebeübersetzung von i0 = –3,0.
  • 6 zeigt nochmals ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Hybridantriebseinheit 100.4 mit einer Getriebeanordnung 1.4, welchen das Prinzip der Hybridantriebseinheit 100 mit der Getriebeanordnung 1 gemäß der 1 zugrunde gelegt ist.
  • Die Hybridantriebseinheit 100.4 unterscheidet sich von der Hybridantriebseinheit 100.1 gemäß der 3a unter anderem dadurch, dass die elektromotorisch antreibbare Antriebswelle 3 an dem Sonnenrad 19 des als Planetengetriebe 17 ausgebildeten Umlaufrädergetriebes 2 angebunden ist. Auch unterscheidet sich die Hybridantriebseinheit 100.4 von der Hybridantriebseinheit 100.1 gemäß der 3a dadurch, dass die Schaltelemente A und C in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sind und das Schaltelement B als Reibschaltelement, beispielsweise in Art einer Reibkupplung vorliegt. Dadurch sind die im elektromotorischen Betrieb schaltbaren Gänge zumindest teilweise lastschaltbar.
  • Weiterhin unterscheidet sich die Hybridantriebseinheit 100.4 von der Hybridantriebseinheit 100.1 gemäß der 3a unter anderem dadurch, dass die elektromotorisch antreibbare Antriebswelle 3 an dem Sonnenrad 19 des als Planetengetriebe 17 ausgebildeten Umlaufrädergetriebes 2 angebunden ist. An dem Hohlrad 18 des Umlaufrädergetriebes 2 ist die dritte Welle 5 angebunden, so dass die verbrennungsmotorisch antreibbare Antriebswelle 26 über das Einzelgetriebe 9 und das Schaltelement C und die dritte Welle 5 nunmehr das Hohlrad 18 antreibt.
  • Die Anbindung der elektromotorisch antreibbaren Antriebswelle 3 an das Sonnenrad 19 bietet sich an, wenn der eingesetzte Elektromotor 160 mit weniger maximalem möglichen Drehmoment ausgelegt ist, da durch diese Verschaltung der erste im rein elektromotorischen Betrieb schaltbare Gang dann kürzer ist. Bei dem Hybridantriebssystem 100.4 lassen sich sämtliche formschlüssigen Schaltelemente, nämlich die Schaltelemente A, C, D, E, F und G, am Ende des letzten Getriebes, nämlich im Bereich des Einzelgetriebes 10 oder noch hinter dem Einzelgetriebe 10 anordnen, wie aus der 6 ersichtlich ist.
  • Bei der Hybridantriebseinheit 100.4 verblockt das Schaltelement D das Einzelgetriebe 9, indem das Hohlrad 22 mit dem Planetenträger 24 bzw. Steg des als Planetengetriebe 15 ausgebildeten Einzelgetriebes 9 drehfest verbunden wird.
  • Die Hybridantriebseinheit 100.4 kann mit einem Overdrive-Getriebe als Gruppengetriebe 6 realisiert sein, wobei beispielsweise der vierte Gang als Overdrive-Gang mit einer Übersetzung i < 1 ausgebildet ist. Die nachfolgende Schaltmatrix zeigt beispielhaft eine Getriebeauslegung für das Hybridantriebssystem 100.4 gemäß der 6, wobei der vierte verbrennungsmotorisch schaltbare Gang ein Overdrive-Gang ist.
    A B C D E F G i phi
    1. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 2,60
    2. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,00
    EDA X X 4,23
    1. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 2,60 1,63
    2. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,60 1,60
    3. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,00 1,63
    4. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 0,62
  • In diesem Auslegungsbeispiel weisen das Umlaufrädergetriebe 2 und die Einzelgetriebe 9 und 10 jeweils eine Standgetriebeübersetzung von i0 = –1,6 auf.
  • 7 zeigt ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel einer Hybridantriebseinheit 100.5 mit einer Getriebeanordnung 1.5, welche auf dem vorstehend zu 1 beschriebenen Prinzip der Hybridantriebseinheit 100 mit der Getriebeanordnung 1 beruht.
  • Die Hybridantriebseinheit 100.5 gemäß der 7 unterscheidet sich von der Hybridantriebseinheit 100.4 der 6 unter anderem dadurch, dass die Schaltelemente E und D anders angeordnet sind. Bei der Hybridantriebseinheit 100.5 wird durch Schließen des Schaltelementes D das Einzelgetriebe 9 verblockt, indem das Hohlrad 22 mit dem Sonnenrad 23 des als Planetengetriebe 15 ausgebildeten Einzelgetriebes 9 drehfest miteinander verbunden werden.
  • Die Schaltmatrix sowie die Übersetzungen können bei der Hybridantriebseinheit 100.5 in gleicher Weise wie bei der Hybridantriebseinheit 100.4 gemäß der 6 gewählt werden. Auch die Hybridantriebseinheit 100.5 kann insofern als Overdrive-Getriebe ausgebildet werden, dessen vierter Gang einen Overdrive-Gang bildet, wobei das Gruppengetriebe 6 in großen Gangsprüngen ausgelegt ist.
  • 8 zeigt ein nochmals weiteres Ausführungsbeispiel einer Hybridantriebseinheit 100.6 mit einer Getriebeanordnung 1.6, welche auf dem Prinzip des Getriebekonzeptes gemäß der 1 beruhen.
  • Die Hybridantriebseinheit 100.6 unterscheidet sich von der Hybridantriebseinheit 100.1 gemäß der 3a unter anderem dadurch, dass das Einzelgetriebe 9 ein Plusgetriebe 28 ist. Auch ist bei der Hybridantriebseinheit 100.6 gegenüber der Hybridantriebseinheit 100.1 gemäß der 3a die verbrennungsmotorisch antreibbare Antriebswelle 26 in anderer Weise an dem Einzelgetriebe 9 angebunden. Es ist dort die verbrennungsmotorisch antreibbare Antriebswelle 26 an dem Planetenträger 25 des als Planetengetriebe 15 ausgebildeten Einzelgetriebes 9 angebunden, wobei der Abtrieb bzw. die Abtriebswelle des Einzelgetriebes 9 an dem Hohlrad 22 des Planetensatzes 15 angebunden ist.
  • Die nachfolgende Schaltmatrix zeigt ein Auslegungsbeispiel für die Übersetzung (i) und Gangsprünge (phi) der beiden Gänge beim Fahren im rein elektromotorischen Betrieb sowie der vier Gänge beim Fahren im rein verbrennungsmotorischen Betrieb der Hybridantriebseinheit 100.6 sowie im EDA-Modus. Die darin angegebenen Kreuze geben an, welche der Schaltelemente in welchen Gängen geschlossen sind.
    A B C D E F G i phi
    1. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,63
    2. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,00
    EDA X X 5,20
    1. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 2,00 1,41
    2. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,42 1,42
    3. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,00 1,41
    4. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 0,71
  • In diesem Auslegungsbeispiel ist zugrunde gelegt, dass das Gruppengetriebe 6 ein Overdrive-Getriebe ist, dessen vierter Gang einen Overdrive-Gang mit einer Übersetzung < 1 bildet. Es haben das Umlaufrädergetriebe 2 eine Standgetriebeübersetzung von i0 = –1,6, das Einzelgetriebe 9 eine Standgetriebeübersetzung von i0 = +2,0 und das Einzelgetriebe 10 eine Standgetriebeübersetzung von i0 = –2,42. Die Getriebeanordnung 1.4 weist in dieser Auslegung und Dimensionierung günstige Gangsprünge auf.
  • 9 zeigt ein nochmals weiteres Ausführungsbeispiel einer Hybridantriebseinheit 100.7 mit einer Getriebeanordnung 1.7, welche auf dem Prinzip des Getriebekonzeptes gemäß der 1 beruht.
  • Die Hybridantriebseinheit 100.7 unterscheidet sich von der Hybridantriebseinheit 100.1 gemäß der 3a unter anderem dadurch, dass das Einzelgetriebe 9 ins Schnelle übersetzt ist, wohingegen das Einzelgetriebe 10 ins Langsame übersetzt ist. Das Gruppengetriebe 6 kann als zweifaches Overdrive-Getriebe ausgebildet sein, bei dem also zwei Overdrive-Gänge vorgesehen sind, welche jeweils eine Übersetzung i < 1 aufweisen. Eine dahingehende mögliche Auslegung der Hybridantriebseinheit 100.7 ist in der nachfolgenden Schaltmatrix zusammen mit den gewählten Übersetzungen angegeben:
    A B C D E F G i phi
    1. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,63
    2. Gang (elektromotorischer Betrieb) X 1,00
    EDA X X 2,60
    1. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,63 1,63
    2. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 1,00 1,60
    3. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 0,63 1,63
    4. Gang (verbrennungsmotorischer Betrieb) X X 0,38
  • In diesem Auslegungsbeispiel weisen das Umlaufrädergetriebe 2 und die Einzelgetriebe 9 und 10 jeweils eine Standgetriebeübersetzung von i0 = –1,6 auf.
  • Es sind der dritte und vierte Gang im verbrennungsmotorischen Betrieb als Overdrive-Gang ausgebildet. Durch die „langen“ Getriebeübersetzungen ist eine „kurze“, d.h. hohe Achsübersetzung zur Abtriebswelle 27 des Gruppengetriebes 6 erforderlich, um die notwendige Gesamtübersetzung für den Verbrennungsmotor 170 zu erreichen. Durch die kurze Achsübersetzung ist der Elektromotor 160 insgesamt höher übersetzt, so dass der Elektromotor 160 mit einer höheren Drehzahl und kleineren Momenten betrieben werden kann.
  • Nach weiteren (nicht in den Figuren dargestellten) Ausführungsformen der Erfindung kann eine Kupplungseinrichtung vorgesehen sein, durch welche der zweite Antrieb 120 von dem Eingang 7 des Gruppengetriebes 6 abkoppelbar ist. Die Kupplungseinrichtung kann durch eine Trennkupplung gebildet sein. Die Kupplungseinrichtung kann derart ausgelegt sein, dass sie den zweiten Antrieb 120 von dem Gruppengetriebe 6 abkoppelt, um etwaige Schaltelemente des Gruppengetriebes 6 konventionell synchronisieren zu können.
  • Nach weiteren (nicht in den Figuren dargestellten) Ausführungsformen der Erfindung kann ein zweiter Elektromotor vorgesehen sein, welcher beispielsweise als Starter und/oder Generator genutzt wird. Der zweite Elektromotor kann beispielsweise über einen Riementrieb an dem Verbrennungsmotor 160 angebunden sein und von diesem angetrieben werden. Der zweite Elektromotor kann zum Starten des Verbrennungsmotors 160 genutzt werden.
  • Auch kann der zweite Elektromotor zur Bereitstellung elektrischer Leistung für den Bordnetzbedarf dienen. Durch den zweiten Elektromotor kann die elektrische Leistung für den Bordnetzbedarf unabhängig von der Fahrsituation bereitgestellt werden. Darüber hinaus ist es mittels des zweiten Elektromotors möglich für einen seriellen Betriebsmodus bei geringen Fahrgeschwindigkeiten elektrische Leistung bereit zu stellen. Dies ist beispielsweise beim Rückwärtsfahren der Fall, da dann ein EDA-Betrieb nicht möglich ist, wenn kein mechanischer Rückwärtsgang vorhanden ist.
  • Durch die Erfindung wird ein Getriebekonzept vorgeschlagen, welches beispielsweise in einem Elektrofahrzeug mit mechanisch koppelbarem Verbrennungsmotor zur Reichweitenverlängerung eingesetzt werden kann. Durch die Erfindung ist es ermöglicht, dass im rein elektrischen Fahrbetrieb ein hoher Getriebewirkungsgrad erreicht wird. Ferner ist es durch die Erfindung ermöglicht, dass im rein elektrischen Fahrbetrieb wenigstens ein mechanischer Gang oder zumindest zwei mechanische Gänge verfügbar sind, welche optional lastschaltbar sind.
  • Durch die Erfindung ist es darüber hinaus ermöglicht, dass aus dem rein elektrischen Fahrbetrieb heraus der Verbrennungsmotor in geeigneten Gangstufen zugestartet werden kann. Das Getriebekonzept der Erfindung sieht ferner vor, dass für den Verbrennungsmotor wenigstens vier mechanische Gänge verfügbar sein können. Durch die Erfindung können im Hybridbetrieb ferner Lastschaltungen ohne Reibschaltelemente realisiert sein, wodurch sich ein Wirkungsgradvorteil ergibt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebeanordnung
    1.1
    Getriebeanordnung
    1.2
    Getriebeanordnung
    1.3
    Getriebeanordnung
    1.4
    Getriebeanordnung
    1.5
    Getriebeanordnung
    1.6
    Getriebeanordnung
    1.7
    Getriebeanordnung
    2
    Umlaufrädergetriebe
    3
    Antriebswelle
    4
    Abtriebswelle
    5
    dritte Welle
    6
    Gruppengetriebe
    7
    Eingang
    8
    Ausgang
    9
    Einzelgetriebe
    10
    Einzelgetriebe
    11
    Zwischenwelle
    12
    Zwischenwelle
    13
    Zwischenwelle
    14
    Gehäuse
    15
    Planetensatz
    16
    Planetensatz
    17
    Planetengetriebe
    18
    Hohlrad
    19
    Hohlrad
    20
    Hohlrad
    21
    Planetenträger
    22
    Hohlrad
    23
    Sonnenrad
    24
    Planetenrad
    25
    Planetenträger
    26
    Antriebswelle
    27
    Abtriebswelle
    28
    Plusgetriebe
    100
    Hybridantriebseinheit
    100.1
    Hybridantriebseinheit
    100.2
    Hybridantriebseinheit
    100.3
    Hybridantriebseinheit
    100.4
    Hybridantriebseinheit
    100.5
    Hybridantriebseinheit
    100.6
    Hybridantriebseinheit
    100.7
    Hybridantriebseinheit
    110
    erster Antrieb
    120
    zweiter Antrieb
    130
    Abtrieb
    140
    Stator
    150
    Rotor
    160
    Elektromotor
    170
    Verbrennungsmotor
    A
    Schaltelement
    B
    Schaltelement
    C
    Schaltelement
    D
    Schaltelement
    E
    Schaltelement
    F
    Schaltelement
    G
    Schaltelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007004461 A1 [0002]
    • DE 19934696 A1 [0002]

Claims (20)

  1. Getriebeanordnung (1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6; 1.7) für ein Hybridfahrzeug, aufweisend ein Umlaufrädergetriebe (2) mit einer mittels eines ersten Antriebes (110) antreibbaren Antriebswelle (3), einer mit einem Abtrieb (130) wirkverbindbaren oder wirkverbundenen Abtriebswelle (4) und einer dritten Welle (5), dadurch gekennzeichnet, dass ein Gruppengetriebe (6) mit wenigstens zwei Einzelgetrieben (9, 10) vorgesehen ist und die dritte Welle (5) von einem zweiten Antrieb (120) unter Zwischenschaltung eines der Einzelgetriebe (9, 10) antreibbar ist.
  2. Getriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppengetriebe (6) einen Eingang (7) und einen Ausgang (8) aufweist, wobei der Eingang (7) mittels des zweiten Antriebes (120) antreibbar ist und der Ausgang mit dem Abtrieb (130) wirkverbindbar oder wirkverbunden ist
  3. Getriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Welle (5) festhaltbar ist und/oder gegen die Antriebswelle (3) des Umlaufrädergetriebes (2) oder eine mit der Antriebswelle (3) wirkverbundene Zwischenwelle blockbar ist.
  4. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der wenigstens zwei Einzelgetriebe (9, 10) mittels einer Zwischenwelle (11) miteinander wirkverbindbar oder wirkverbunden sind und die Zwischenwelle (11) mit der dritten Welle (5) des Umlaufrädergetriebes (2) wirkverbindbar ist.
  5. Getriebeanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Welle (5) des Umlaufrädergetriebes (2) unter Nutzung eines Schaltelementes C mit der Zwischenwelle (11) des Gruppengetriebes (6) wirkverbindbar ist und unter Nutzung eines Schaltelementes A festhaltbar ist.
  6. Getriebeanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Welle (5) des Umlaufrädergetriebes (2) unter Nutzung eines Schaltelementes C mit der Zwischenwelle (11) des Gruppengetriebes (6) wirkverbindbar ist und unter Nutzung eines Schaltelementes B gegen die Antriebswelle (3) des Umlaufrädergetriebes (2) oder eine mit der Antriebswelle (3) wirkverbundene Zwischenwelle blockbar ist.
  7. Getriebeanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement B und das Schaltelement C derart schaltbar sind, dass die dritte Welle (5) verblockt ist und mit der Zwischenwelle (11) des Gruppengetriebes (6) wirkverbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist.
  8. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement A und/oder das Schaltelement B als Lastschaltelement ausgebildet sind, beispielsweise eine Reibkupplung und/oder eine Reibbremse aufweisen oder daraus gebildet sind.
  9. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufrädergetriebe (2) als Planetenradgetriebe (17) mit einem Hohlrad (18), einem Sonnenrad (19) und wenigstens einem Planetenrad (20) ausgebildet ist, welches an einem Planetenträger (21) drehbar gelagert ist.
  10. Getriebeanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des ersten Antriebes (110) antreibbare Antriebswelle (3) an dem Hohlrad (18) des Planetengetriebes (17) angreift.
  11. Getriebeanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des ersten Antriebes (110) antreibbare Antriebswelle (3) an dem Sonnenrad (19) des Planetengetriebes (17) angreift.
  12. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mittels des zweiten Antriebes (120) antreibbare Eingang (7) des Gruppengetriebes (6) über eines der Einzelgetriebe (9) und ein Schaltelement C mit dem Sonnenrad (19) des als Planetengetriebe (17) ausgebildeten Umlaufrädergetriebes (2) wirkverbindbar ist.
  13. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mittels des zweiten Antriebes (120) antreibbare Eingang (7) des Gruppengetriebes (6) über eines der Einzelgetriebe (9, 10) und ein Schaltelement C mit dem Hohlrad (18) des als Planetengetriebe (17) ausgebildeten Umlaufrädergetriebes (2) wirkverbindbar ist.
  14. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppengetriebe (6) als Planetengetriebe ausgebildet ist und wenigstens eines, vorzugsweise beide der Einzelgetriebe (9, 10) einen Planetensatz (15, 16) mit wenigstens zwei Übersetzungen aufweisen oder daraus gebildet sind.
  15. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Einzelgetriebe (9, 10) des Gruppengetriebes (6) ein Plusgetriebe (28) ist.
  16. Getriebeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppengetriebe (6) ein Overdrive-Getriebe mit vier Gängen ist, von denen wenigstens einer ein Overdrive-Gang ist.
  17. Getriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gruppengetriebe (6) ein Directdrive-Getriebe mit vier Gängen ist, von denen wenigstens einer ein Directdrive-Gang ist.
  18. Hybridantriebseinheit mit einem Elektromotor (160), einem Verbrennungsmotor (170) und einer Getriebeanordnung (1; 1.1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5; 1.6; 1.7) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbrennungsmotor (170) mit dem Eingang (7) des Gruppengetriebes (6) und der Elektromotor (160) mit der Antriebswelle (3) des Umlaufrädergetriebes (2) wirkverbunden ist.
  19. Verfahren zum Durchführen eines Anfahrvorganges eines Kraftfahrzeuges mit einer Hybridantriebseinheit (100) nach Anspruch 18, bei dem der Verbrennungsmotor (170) über das dem Eingang (7) des Gruppengetriebes (6) zugeordnete Einzelgetriebe (9) mit der dritten Welle (5) des Umlaufrädergetriebes (2) wirkverbunden wird und vorab das wenigstens eine andere Einzelgetriebe (10) des Gruppengetriebes (6) in eine Neutralstellung gebracht wird.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Beenden des verbrennungsmotorisch unterstützten Anfahrens ein Gang in das andere Einzelgetriebe (10) eingelegt wird und die Wirkverbindung des Verbrennungsmotors (170) mit der dritten Welle (5) des Umlaufrädergetriebes (2) unterbrochen, insbesondere im Wesentlichen lastfrei unterbrochen wird.
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