DE102015203197B3 - Hybrid transmission for a vehicle and vehicle with the hybrid transmission - Google Patents
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Abstract
Hybridfahrzeuge weisen als Traktionsmotoren sowohl einen Elektromotor als auch einen Verbrennungsmotor auf. Diese beiden Traktionsmotoren können in unterschiedlichen Betriebszuständen des Hybridfahrzeugs wahlweise alternativ oder gemeinsam genutzt werden, um ein Antriebsdrehmoment für das Hybridfahrzeug zur Verfügung zu stellen. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches eine Alternative zu den bekannten Getriebekonzepten bildet. Hierzu wird ein Hybridgetriebe 1 für mindestens zweite Traktionsmotoren 3, 4 mit einem ersten und zweiten Getriebestufenabschnitt 13, 16 und einem Planetengetriebeabschnitt (14) vorgeschlagen, der eine Vielzahl von Betriebszuständen erlaubt.Hybrid vehicles have both an electric motor and an internal combustion engine as traction motors. These two traction motors can be alternatively or jointly used in different operating states of the hybrid vehicle, in order to provide a drive torque for the hybrid vehicle. It is an object of the present invention to propose a hybrid transmission for a vehicle, which forms an alternative to the known transmission concepts. For this purpose, a hybrid transmission 1 for at least second traction motors 3, 4 with a first and second gear stage portion 13, 16 and a planetary gear portion (14) is proposed, which allows a variety of operating conditions.
Description
Die Erfindung betrifft ein neuartiges Hybridgetriebe für ein Fahrzeug mit einer ersten Eingangswelle zur Ankopplung eines ersten Traktionsmotors, mit einer zweiten Eingangswelle zur Ankopplung eines zweiten Traktionsmotors, mit einer Ausgangswelle zur Ankopplung eines Abtriebs, mit einem ersten Getriebestufenabschnitt, wobei der erste Getriebestufenabschnitt ein erstes Eingangsrad, ein erstes Zwischenrad und ein erstes Ausgangsrad aufweist, wobei das erste Eingangsrad drehfest auf der ersten Eingangswelle angeordnet ist, wobei das erste Ausgangsrad als ein Losrad auf der Ausgangswelle angeordnet ist, wobei das Zwischenrad mit dem ersten Eingangsrad und mit dem ersten Ausgangsrad in Wirkverbindung steht, mit einem Planetengetriebeabschnitt, wobei der Planetengetriebeabschnitt ein Sonnenrad, einen Planetenträger, eine Mehrzahl von Planetenrädern und ein Hohlrad aufweist, wobei die Planetenräder auf dem Planetenträger drehbar angeordnet sind und mit dem Sonnenrad und mit dem Hohlrad kämmen, wobei das Sonnenrad mit der zweiten Eingangswelle drehfest verbunden ist, mit einem zweiten Getriebestufenabschnitt, wobei der zweite Getriebestufenabschnitt ein zweites Eingangsrad und ein zweites Ausgangsrad aufweist, wobei das zweite Eingangsrad und das zweite Ausgangsrad miteinander in Wirkverbindung stehen, wobei das zweite Eingangsrad drehfest mit dem Planetenträger verbunden ist und das zweite Ausgangsrad als Losrad auf der Ausgangswelle angeordnet ist, mit einer ersten Kopplungseinrichtung zur Kopplung von dem ersten Zwischenrad und dem Hohlrad, mit einer zweiten Kopplungseinrichtung zur Kopplung der zweiten Eingangswelle und dem Planetenträger, mit einer dritten Kopplungseinrichtung zur Kopplung des ersten Ausgangsrads mit der Ausgangswelle und mit einer vierten Kopplungseinrichtung zur Kopplung des zweiten Ausgangsrads mit der Ausgangswelle sowie mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung der Kopplungseinrichtungen. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit diesem Hybridgetriebe.The invention relates to a novel hybrid transmission for a vehicle with a first input shaft for coupling a first traction motor, with a second input shaft for coupling a second traction motor, with an output shaft for coupling an output, with a first gear stage section, wherein the first gear stage section, a first input gear, a first idler gear and a first output gear, wherein the first input gear is non-rotatably mounted on the first input shaft, wherein the first output gear is arranged as a loose wheel on the output shaft, wherein the intermediate gear is in operative connection with the first input gear and with the first output gear, with a planetary gear portion, wherein the planetary gear portion comprises a sun gear, a planetary carrier, a plurality of planetary gears and a ring gear, wherein the planet gears are rotatably mounted on the planet carrier and with the sun gear and with the ring gear combing, wherein the sun gear is rotatably connected to the second input shaft, with a second gear stage portion, wherein the second gear stage portion has a second input gear and a second output gear, wherein the second input gear and the second output gear are in operative connection, wherein the second input gear rotatably with is connected to the planet carrier and the second output gear is arranged as idler gear on the output shaft, with a first coupling device for coupling of the first idler gear and the ring gear, with a second coupling device for coupling the second input shaft and the planet carrier, with a third coupling device for coupling the first output gear to the output shaft and with a fourth coupling device for coupling the second output gear to the output shaft and with a control device for controlling the coupling means. The invention further relates to a vehicle with this hybrid transmission.
Hybridfahrzeuge weisen als Traktionsmotoren sowohl einen Elektromotor als auch einen Verbrennungsmotor auf. Diese beiden Traktionsmotoren können in unterschiedlichen Betriebszuständen des Hybridfahrzeugs wahlweise alternativ oder gemeinsam genutzt werden, um ein Antriebsdrehmoment für das Hybridfahrzeug zur Verfügung zu stellen.Hybrid vehicles have both an electric motor and an internal combustion engine as traction motors. These two traction motors can be alternatively or jointly used in different operating states of the hybrid vehicle, in order to provide a drive torque for the hybrid vehicle.
Beispielsweise ist in der Druckschrift
Die
Die
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches eine Alternative zu den bekannten Getriebekonzepten bildet. Diese Aufgabe wird durch ein Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.It is an object of the present invention to propose a hybrid transmission for a vehicle, which forms an alternative to the known transmission concepts. This object is achieved by a hybrid transmission with the features of
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Hybridgetriebe, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Hybridgetriebe bildet einen Teil des Antriebsstrangs des Fahrzeugs und dient dazu, ein Antriebsdrehmoment von genau oder mindestens einem Elektromotor und/oder von einem Verbrennungsmotor zu einem Abtrieb zu leiten und gegebenenfalls umzusetzen, insbesondere zu übersetzen oder zu untersetzen.The subject of the invention is a hybrid transmission which is suitable and / or designed for a vehicle. The hybrid transmission forms part of the drive train of the vehicle and serves to direct a drive torque from exactly or at least one electric motor and / or from an internal combustion engine to an output and, if necessary, to translate, in particular to translate or set.
Das Fahrzeug ist vorzugsweise als ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus, etc. ausgebildet. Das über das Hybridgetriebe übertragene Antriebsdrehmoment dient für den Antrieb des Fahrzeugs, zum Beispiel im Straßenverkehr. Insbesondere kann das Fahrzeug durch das über das Hybridgetriebe übertragene Antriebsdrehmoment auf eine Geschwindigkeit größer als 50 km/h beschleunigt werden.The vehicle is preferably designed as a passenger car, truck, bus, etc. The transmitted via the hybrid transmission drive torque is used to drive the vehicle, for example, in traffic. In particular, the vehicle can be accelerated by the transmitted via the hybrid transmission drive torque to a speed greater than 50 km / h.
Das Hybridgetriebe weist eine erste Eingangswelle zur Ankopplung eines ersten Traktionsmotors auf. Ferner weist das Hybridgetriebe eine zweite Eingangswelle zur Ankopplung eines zweiten Traktionsmotors auf. Einer der Traktionsmotoren ist als der Elektromotor, der andere als der Verbrennungsmotor ausgebildet. Vorzugsweise ist der erste Traktionsmotor als der Elektromotor und der zweite Traktionsmotor als der Verbrennungsmotor ausgebildet. Optional bilden die zwei Traktionsmotoren, insbesondere der Elektromotor und der Verbrennungsmotor, einen Bestandteil des Hybridgetriebes. The hybrid transmission has a first input shaft for coupling a first traction motor. Furthermore, the hybrid transmission has a second input shaft for coupling a second traction motor. One of the traction motors is designed as the electric motor, the other than the internal combustion engine. Preferably, the first traction motor is designed as the electric motor and the second traction motor as the internal combustion engine. Optionally, the two traction motors, in particular the electric motor and the internal combustion engine, form part of the hybrid transmission.
Ferner umfasst das Hybridgetriebe eine Ausgangswelle zur Ankopplung des Abtriebs. Optional wird der Abtrieb durch eine Differentialeinrichtung gebildet. Die Differentialeinrichtung kann insbesondere als eine Längsdifferentialeinrichtung oder als eine Querdifferentialeinrichtung ausgebildet sein.Furthermore, the hybrid transmission comprises an output shaft for coupling the output. Optionally, the output is formed by a differential device. The differential device may in particular be designed as a longitudinal differential device or as a transverse differential device.
Besonders bevorzugt sind die erste Eingangswelle, die zweite Eingangswelle und die Ausgangswelle parallel zueinander angeordnet.Particularly preferably, the first input shaft, the second input shaft and the output shaft are arranged parallel to one another.
Das Hybridgetriebe weist einen ersten Getriebestufenabschnitt auf, welcher ein erstes Eingangsrad, ein erstes Zwischenrad und ein erstes Ausgangsrad umfasst.The hybrid transmission has a first gear stage portion which includes a first input gear, a first idler gear, and a first output gear.
Vorzugsweise sind die genannten Räder als Stirnzahnräder ausgebildet. Das erste Eingangsrad ist drehfest auf der ersten Eingangswelle angeordnet. Das erste Ausgangsrad ist als ein Losrad auf der Ausgangswelle angeordnet, welches somit relativ zu der Ausgangswelle rotieren kann. Das Zwischenrad steht mit dem ersten Eingangsrad und mit dem ersten Ausgangsrad in Wirkverbindung. Insbesondere kämmt das Zwischenrad mit dem ersten Eingangsrad und mit dem ersten Ausgangsrad.Preferably, said wheels are formed as spur gears. The first input gear is non-rotatably arranged on the first input shaft. The first output gear is arranged as a loose wheel on the output shaft, which thus can rotate relative to the output shaft. The idler gear is in operative connection with the first input gear and with the first output gear. In particular, the intermediate gear meshes with the first input gear and the first output gear.
Einen weiteren Bestandteil des Hybridgetriebes bildet ein Planetengetriebeabschnitt, wobei der Planetengetriebeabschnitt besonders bevorzugt als ein Stirnradplanetengetriebeabschnitt ausgebildet ist. Der Planetengetriebeabschnitt umfasst ein Sonnenrad, einen Planetenträger, eine Mehrzahl von Planetenrädern sowie ein Hohlrad. Die Planetenräder sind auf dem Planetenträger drehbar angeordnet. Es ist vorgesehen, dass die Drehachsen der Planetenräder auf einem gemeinsamen Teilkreis um die Drehachse des Planetenträgers verteilt sind. Die Planetenräder kämmen zum einen mit dem Sonnenrad und zum anderen mit dem Hohlrad. Das Sonnenrad ist mit der zweiten Eingangswelle drehfest verbunden.Another component of the hybrid transmission forms a planetary gear section, wherein the planetary gear section is particularly preferably formed as a Stirnradplanetengetriebeabschnitt. The planetary gear section includes a sun gear, a planetary carrier, a plurality of planetary gears and a ring gear. The planet gears are rotatably mounted on the planet carrier. It is envisaged that the axes of rotation of the planet gears are distributed on a common pitch circle about the axis of rotation of the planet carrier. The planetary gears mesh on the one hand with the sun gear and on the other hand with the ring gear. The sun gear is rotatably connected to the second input shaft.
Ferner weist das Hybridgetriebe einen zweiten Getriebestufenabschnitt auf, welcher ein zweites Eingangsrad und ein zweites Ausgangsrad umfasst. Das zweite Eingangsrad und das zweite Ausgangsrad stehen miteinander in Wirkverbindung, insbesondere kämmen diese beiden Räder unmittelbar miteinander. Das zweite Eingangsrad ist drehfest mit dem Planetenträger verbunden, sodass dieses mit dem Planetenträger rotiert. Das zweite Ausgangsrad ist als ein Losrad auf der Ausgangswelle angeordnet, sodass dieses unabhängig von der Ausgangswelle rotieren kann.Furthermore, the hybrid transmission has a second gear stage section, which comprises a second input gear and a second output gear. The second input gear and the second output gear are in operative connection with each other, in particular, these two wheels mesh directly with each other. The second input gear is rotatably connected to the planet carrier so that it rotates with the planet carrier. The second output gear is arranged as a loose wheel on the output shaft, so that it can rotate independently of the output shaft.
Zur Steuerung des Hybridgetriebes weist dieses eine Mehrzahl von Kopplungseinrichtungen auf. Die Kopplungseinrichtungen sind ausgebildet, zwei Elemente oder Komponenten des Hybridgetriebes miteinander zu koppeln. Insbesondere bedeutet koppeln, dass diese Komponenten miteinander drehfest gesetzt werden können und wieder voneinander gelöst werden können. Somit dienen die Kopplungseinrichtungen insbesondere zur lösbaren Kopplung von zwei Komponenten.To control the hybrid transmission, this has a plurality of coupling devices. The coupling devices are configured to couple together two elements or components of the hybrid transmission. In particular, coupling means that these components can be set against rotation with each other and can be released from each other again. Thus, the coupling devices are used in particular for the detachable coupling of two components.
Das Hybridgetriebe weist eine erste Kopplungseinrichtung auf, welche zur Kopplung von dem ersten Zwischenrad und dem Hohlrad ausgebildet ist. Eine zweite Kopplungseinrichtung ist zur Kopplung der zweiten Eingangswelle und dem Planetenträger ausgebildet. Eine dritte Kopplungseinrichtung ist zur Kopplung des ersten Ausgangsrads mit der Ausgangswelle ausgebildet. Eine vierte Kopplungseinrichtung ist zur Kopplung des zweiten Ausgangsrads mit der Ausgangswelle ausgebildet.The hybrid transmission has a first coupling device, which is designed for coupling of the first intermediate gear and the ring gear. A second coupling device is designed for coupling the second input shaft and the planet carrier. A third coupling device is designed for coupling the first output gear to the output shaft. A fourth coupling device is designed for coupling the second output gear to the output shaft.
Das Hybridgetriebe weist eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Kopplungseinrichtungen auf, sodass diese geöffnet und geschlossen werden können. Die Steuereinrichtung kann als eine separate Steuereinrichtung ausgebildet sein, es ist jedoch auch möglich, dass diese als Funktionsmodul einer zentralen Steuerung des Fahrzeugs realisiert ist.The hybrid transmission has a control device for controlling the coupling devices so that they can be opened and closed. The control device may be formed as a separate control device, but it is also possible that this is realized as a functional module of a central control of the vehicle.
Durch die beschriebene Architektur ist es möglich, dass das Hybridgetriebe eine Vielzahl von Betriebszuständen einnehmen kann, welche nachfolgend beschrieben werden. Damit stellt das Hybridgetriebe eine Gesamtlösung dar, welche eine Vielzahl von optionalen Vorteilen in Abhängigkeit der realisierten Betriebszustände vereinen kann, wie zum Beispiel:
- – mindestens ein neutraler Betriebszustand
- – mindestens ein elektrisch-verbrennungsmotorischer, und somit gemischter Betriebszustand
- • mindestens ein rein elektrischer Betriebszustand
- • mindestens ein rein verbrennungsmotorischer Betriebszustand
- • mindestens ein Zwischenzustand für ein zugkraftunterbrechungsfreies Schalten zwischen den Betriebszuständen
- • mindestens ein Anfahrbetriebszustand für ein rein elektromotorisches Anfahren
- – mindestens ein Anfahrbetriebszustand für ein verbrennungsmotorisches Anfahren
- - at least one neutral operating condition
- - At least one electric-Verbrennungsmotorenmotorischer, and thus mixed operating condition
- • at least one purely electrical operating state
- • at least one pure combustion engine operating condition
- • at least one intermediate state for a traction-free switching between the operating states
- • at least one starting operating state for a purely electromotive starting
- - At least one start-up operating state for an internal combustion engine starting
Das Hybridgetriebe ist insbesondere ausgebildet, mindestens einen, einige, eine beliebige Auswahl oder alle der Betriebszustände in der nachfolgenden Tabelle einzunehmen. Dabei bezeichnet die Position (Pos) den Schaltzustand des jeweiligen Betriebszustands. Die Buchstaben sind wie folgt zugeordnet:
Die fünfte Kopplungseinrichtung ist optional und wird später erläutert. Sollte die fünfte Kopplungseinrichtung vorhanden sein, wird sie wie in der Tabelle dargestellt geschaltet. Ist diese nicht vorgehen, entfällt die entsprechende Spalte. ”1” bedeutet, dass die jeweilige Kopplungseinrichtung geschlossen ist und ein Drehmoment über die Kopplungseinrichtung übertragen wird oder zumindest übertragbar ist. ”0” bedeutet, dass die Kopplungseinrichtung geöffnet ist und kein Drehmoment übertragen werden kann.
Position 1: Neutraler Betriebszustand oder GeneratorbetriebszustandPosition 1: Neutral operating state or generator operating state
In dem Betriebszustand gemäß Position 1 ist ein Momentenweg zwischen der ersten und der zweiten Eingangswelle geschlossen, sodass der Verbrennungsmotor den Elektromotor als Generator antreiben kann. Vorteilhaft in diesem Betriebszustand ist die Möglichkeit, den Elektromotor als Generator zu nutzen.In the operating condition according to
Position 2: Betriebszustand EM IPosition 2: Operating state EM I
In diesem Betriebszustand ist ein Momentenpfad zwischen der ersten Eingangswelle und der Ausgangswelle geschlossen, wohingegen ein Momentenpfad zwischen dem Verbrennungsmotor und der Ausgangswelle geöffnet ist. Dieser Betriebszustand bildet damit einen Anfahrbetriebszustand für ein rein elektromotorisches Anfahren und/oder einen ersten rein elektrischen Betriebszustand, wobei das Fahrzeug ausschließlich elektrisch vorangetrieben wird.In this operating state, a torque path between the first input shaft and the output shaft is closed, whereas a torque path between the engine and the output shaft is opened. This operating state thus forms a starting operating state for a purely electromotive starting and / or a first purely electrical operating state, wherein the vehicle is driven exclusively electrically.
Position 3: Betriebszustand eCVTPosition 3: Operating state eCVT
In diesem Betriebszustand ist ein Momentenpfad zwischen der zweiten Eingangswelle und der Ausgangswelle über den Planetengetriebeabschnitt geschlossen. Ferner ist ein Momentenweg von der ersten Eingangswelle zu dem Planetengetriebeabschnitt geschlossen. Der Planetengetriebeabschnitt wirkt beim Anfahren als Verteilergetriebe, wobei der Elektromotor in Abhängigkeit seines Drehmoments ein Drehmoment auf den Abtrieb in Abhängigkeit des Drehmoments des Verbrennungsmotors aufbringt und/oder der Verbrennungsmotor auf den Abtrieb ein Drehmoment in Abhängigkeit seines Drehmoments und in Abhängigkeit des Drehmoments des Elektromotors aufbringt. Damit bildet dieser Betriebszustand einen Anfahrzustand für ein verbrennungsmotorisches Anfahren. Insbesondere ist ein verbrennungsmotorisches Anfahren ohne Reibelemente und/oder andere Anfahrelemente möglich. Bei dem Anfahren wird zunächst der Elektromotor in einer Drehrichtung betrieben oder mitgeschleppt, sodass eine elektrische Leistung von der Leistung des Verbrennungsmotors in dem als Verteilergetriebe wirkenden Planetengetriebeabschnitt abgezogen wird. Hierbei wird der Elektromotor in einen Generatorbetrieb gesetzt. Damit ist es möglich, das an der Ausgangswelle anliegende Gesamtdrehmoment zunächst zu reduzieren oder sogar auf 0 zu setzen und dann langsam zu steigern, um ein verbrennungsmotorisches Anfahren zu erreichen. Beispielsweise kann mit der elektrischen Maschine ein Bremsmoment durch Generatorbetrieb aufgebracht werden, bei gegenläufiger/negativer Drehrichtung. Mit zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeugs wird die Generatordrehzahl des Elektromotors beziehungsweise der ersten Eingangswelle reduziert. Im Punkt der Drehrichtungsumkehr der ersten Eingangswelle wird ein Haltemoment des Elektromotors aufgebracht. Bei positiver Drehrichtung wird der Elektromotor als Traktionsmotor genutzt und der Planetengetriebeabschnitt wirkt als Summationsgetriebe.In this operating state, a torque path between the second input shaft and the output shaft is closed via the planetary gear section. Further, a torque path from the first input shaft to the planetary gear portion is closed. The planetary gear section acts on Starting as a transfer case, wherein the electric motor in response to its torque torque on the output in dependence of the torque of the engine applies and / or the internal combustion engine on the output torque depending on its torque and in dependence of the torque of the electric motor applies. Thus, this operating state forms a starting state for an internal combustion engine starting. In particular, an internal combustion engine starting without friction elements and / or other starting elements is possible. When starting, the electric motor is first operated or entrained in a rotational direction, so that an electric power is subtracted from the power of the internal combustion engine in the planetary gear section acting as a transfer case. Here, the electric motor is set in a generator mode. Thus, it is possible to first reduce the total torque applied to the output shaft or even set to 0 and then slowly increase to achieve an internal combustion engine starting. For example, with the electric machine, a braking torque can be applied by generator operation, in the opposite / negative direction of rotation. With increasing speed of the vehicle, the generator speed of the electric motor or the first input shaft is reduced. At the point of reversal of the direction of rotation of the first input shaft, a holding torque of the electric motor is applied. In the positive direction of rotation of the electric motor is used as a traction motor and the planetary gear section acts as a summation gear.
Position 4: Power Shift 0Position 4: Power Shift 0
In diesem Betriebszustand bleibt der Momentenpfad zwischen der ersten Eingangswelle beziehungsweise dem Elektromotor und der Ausgangswelle, wie dieser in dem Betriebszustand Position 3 etabliert wurde, erhalten, sodass ein zugkraftunterbrechungsfreies Weiterschalten möglich ist. Zudem wird ein Momentenpfad zwischen den Verbrennungsmotor und der Ausgangswelle etabliert, wobei dieser Momentenpfad über die zweite Kopplungseinrichtung B läuft. Wird nun aus dem Betriebszustand Position 3 mit dem Ziel des Betriebszustands Position 5 geschalten, werden das Sonnenrad und der Planetenträger auf die gleiche Drehzahl gebracht, indem die Drehzahl zwischen der ersten Eingangswelle und der zweiten Eingangswelle beziehungsweise zwischen Elektromotor und Verbrennungsmotor angepasst wird, damit die Kopplungseinrichtung B geschlossen werden kann.In this operating state, the torque path between the first input shaft or the electric motor and the output shaft, as has been established in the
Position 5: Betriebszustand VKM IPosition 5: Operating status VKM I
Dieser Betriebszustand ist ein rein verbrennungsmotorischer Betriebszustand, wobei das Antriebsdrehmoment ausschließlich vom Verbrennungsmotor erzeugt wird. Der Momentenpfad zwischen dem Elektromotor beziehungsweise die erste Eingangswelle und der Ausgangswelle ist durch Öffnen der Kopplungseinrichtung A geöffnet.This operating state is a purely internal combustion engine operating state, wherein the drive torque is generated exclusively by the internal combustion engine. The torque path between the electric motor or the first input shaft and the output shaft is opened by opening the coupling device A.
Position 6: EM I/VKM IPosition 6: EM I / VKM I
In diesem Betriebszustand wird ein Momentenpfad zwischen der ersten Eingangswelle und der Ausgangswelle über den ersten Getriebestufenabschnitt gebildet, sodass dieser Betriebszustand einen elektrisch-verbrennungsmotorischen und somit gemischten Betriebszustand oder Hybridbetriebszustand bildet.In this operating state, a torque path between the first input shaft and the output shaft is formed via the first gear stage portion, so that this operating condition forms an electric-engine-motor and thus mixed-state or hybrid-operation state.
Position 7: Power Shift IPosition 7: Power Shift I
In diesem Betriebszustand wird der Momentenpfad zwischen der zweiten Eingangswelle beziehungsweise dem Verbrennungsmotor und der Ausgangswelle geöffnet, sodass ein rein elektromotorischer Betriebszustand vorliegt. Zugleich bildet dieser Betriebszustand einen zugkraftunterbrechungsfreien Übergangszustand zu dem Betriebszustand Position 8.In this operating state, the torque path between the second input shaft or the internal combustion engine and the output shaft is opened so that there is a purely electromotive operating state. At the same time, this operating state forms a traction-free transition state to the operating
Position 8: EM I/VKM IIPosition 8: EM I / VKM II
In diesem Betriebszustand wird das Antriebsdrehmoment der zweiten Eingangswelle über den Planetengetriebeabschnitt zu dem ersten Getriebestufenabschnitt geleitet und dort mit dem Antriebsdrehmoment der ersten Eingangswelle beziehungsweise des Elektromotors zusammengeführt, sodass über den ersten Getriebestufenabschnitt sowohl ein Momentenpfad von dem Elektromotor als auch von dem Verbrennungsmotor zu der Ausgangswelle führt. Dieser Betriebszustand stellt somit einen gemischten Betriebszustand beziehungsweise Hybridzustand dar.In this operating state, the drive input torque of the second input shaft is conducted via the planetary gear section to the first gear stage section and merged therewith with the input shaft drive torque so that both a torque path from the electric motor and the engine to the output shaft via the first gear step section , This operating state thus represents a mixed operating state or hybrid state.
In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung umfasst die erste Kopplungseinrichtung eine Zwischenwelle, wobei das erste Zwischenrad als Losrad auf der Zwischenwelle angeordnet ist und das Hohlrad mit der Zwischenwelle drehfest verbunden ist. Die erste Kopplungseinrichtung ist ausgebildet, das erste Zwischenrad mit der Zwischenwelle zu koppeln. Alternativ wäre es möglich, dass das erste Zwischenrad als ein Festrad auf der Zwischenwelle angeordnet ist und das Hohlrad ein Losrad in Bezug auf die Zwischenwelle bildet, wobei die erste Kopplungseinrichtung ausgebildet ist, das Hohlrad mit der Zwischenwelle zu koppeln. Nachdem diese Ausgestaltung technisch aufwändiger ist, ist es bevorzugt, dass dieses mit der Zwischenwelle drehfest verbunden ist, sodass die Lagerung des Hohlrads über die Zwischenwelle erfolgen kann und dadurch vereinfacht ist.In a preferred structural embodiment of the invention, the first coupling device comprises an intermediate shaft, wherein the first intermediate gear is arranged as a loose wheel on the intermediate shaft and the ring gear is rotatably connected to the intermediate shaft. The first coupling device is designed to couple the first intermediate gear to the intermediate shaft. Alternatively, it is possible that the first idler gear is disposed as a fixed gear on the intermediate shaft and the ring gear forms a idler gear with respect to the intermediate shaft, wherein the first coupling device is configured to couple the ring gear to the intermediate shaft. After this embodiment is technically complex, it is preferred that this is rotatably connected to the intermediate shaft, so that the bearing of the ring gear can take place via the intermediate shaft and is thereby simplified.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine, einige oder alle der Kopplungseinrichtungen als eine Formschlusskupplung und insbesondere als eine Klauenkupplung ausgebildet. In dieser Weise wird auf reibschlüssige Kupplungseinrichtungen verzichtet, sodass in den Betriebszuständen ein besonders reibungsarmer Betrieb möglich ist. Durch die besondere Architektur des Hybridgetriebes ist es auch möglich – wie bereits beschrieben –, Betriebszustände zum Anfahren bereitzustellen, ohne dass auf Reibschlusselemente als Anfahrelemente zurückgegriffen werden muss.In a particularly preferred embodiment of the invention, at least one, some or all of the coupling devices is designed as a form-locking coupling and in particular as a dog clutch. In this way, frictionally engaged coupling devices are dispensed with so that a particularly low-friction operation is possible in the operating states. Due to the special architecture of the hybrid transmission, it is also possible - as already described - to provide operating states for starting, without having to resort to friction elements as starting elements.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Hybridgetriebe eine Freilaufeinrichtung zur drehrichtungsabhängigen Entkopplung des Verbrennungsmotors von der zweiten Eingangswelle auf. Allgemein und in dieser Weiterbildung besonders bevorzugt weist der Verbrennungsmotor eine Anlassereinrichtung, insbesondere einen Ritzelstarter oder einen Riemenstarter, auf.In a preferred embodiment of the invention, the hybrid transmission has a freewheel device for the rotational direction-dependent decoupling of the internal combustion engine from the second input shaft. Generally and in this development, the internal combustion engine has a starter device, in particular a pinion starter or a belt starter.
Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Hybridgetriebe einen dritten Getriebestufenabschnitt auf, welcher ein drittes Eingangsrad und ein drittes Ausgangsrad umfasst. Das dritte Eingangsrad ist mit dem Hohlrad drehfest gekoppelt, das dritte Ausgangsrad ist als ein Losrad auf der Ausgangswelle angeordnet. Das dritte Eingangsrad steht mit dem dritten Ausgangsrad in Wirkverbindung, besonders bevorzugt kämmen diese beiden Räder unmittelbar miteinander. Ferner weist das Hybridgetriebe eine fünfte Kopplungseinrichtung auf, welche in der Tabelle mit E bezeichnet wird, welche zur Kopplung des dritten Ausgangsrads mit der Ausgangswelle ausgebildet ist. Die fünfte Kopplungseinrichtung kann ebenfalls als eine Formschlusskupplung, insbesondere Klauenkupplung, ausgebildet sein.In a particularly preferred development of the invention, the hybrid transmission has a third gear stage section, which comprises a third input gear and a third output gear. The third input gear is rotatably coupled to the ring gear, the third output gear is arranged as a loose wheel on the output shaft. The third input gear is in operative connection with the third output gear, particularly preferably these two wheels mesh directly with each other. Furthermore, the hybrid transmission has a fifth coupling device, which is designated in the table with E, which is designed to couple the third output gear to the output shaft. The fifth coupling device can also be designed as a form-locking coupling, in particular a dog clutch.
Durch die vergleichsweise kleine Ergänzung des dritten Getriebestufenabschnitts wird es möglich, bis zu drei weitere Betriebszustände zu erreichen, wobei das Hybridgetriebe einen, einige, eine beliebige Auswahl oder alle Betriebszustände umsetzen kann. Die Betriebszustände sind mit der gleichen Nomenklatur wie zuvor in der nachfolgenden Tabelle dargestellt:
Position 9: Power Shift IPosition 9: Power Shift I
Dieser Betriebszustand entspricht dem Betriebszustand in der Position 7, sodass auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird.This operating state corresponds to the operating state in
Position 10: EM I/VKM IIIPosition 10: EM I / VKM III
Dieser Betriebszustand ist ein gemischter Betriebszustand, wobei ein Momentenpfad von der ersten Eingangswelle über den ersten Getriebeabschnitt zu der Ausgangswelle verläuft und zudem ein Momentenpfad von der zweiten Eingangswelle über den Planetengetriebeabschnitt und den dritten Getriebestufenabschnitt zu der Ausgangswelle verläuft.This operating state is a mixed operating state, wherein a torque path extends from the first input shaft via the first transmission section to the output shaft and, moreover, a torque path extends from the second input shaft via the planetary gear section and the third gear step section to the output shaft.
Position 11: Power Shift IIPosition 11: Power Shift II
In diesem Betriebszustand wird der Momentenpfad zwischen der ersten Eingangswelle und der Ausgangswelle über den ersten Getriebeabschnitt geöffnet, sodass ein rein verbrennungsmotorischer Betriebszustand erreicht ist.In this operating state, the torque path between the first input shaft and the output shaft is opened via the first transmission section, so that a purely internal combustion engine operating state is achieved.
Position 12: EM II/VKM III Position 12: EM II / VKM III
In diesem Betriebszustand wird die erste Eingangswelle über den Planetengetriebeabschnitt und den dritten Getriebestufenabschnitt an die Ausgangswelle gekoppelt. Damit liegt in diesem Betriebszustand wieder ein gemischter Betriebszustand beziehungsweise Hybridbetriebszustand vor.In this operating state, the first input shaft is coupled to the output shaft via the planetary gear portion and the third gear stage portion. Thus, in this operating state, a mixed operating state or hybrid operating state is present again.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind die vierte und die fünfte Kopplungseinrichtung gemeinsam als eine Wechselkopplungseinrichtung, insbesondere eine wechselseitige Kopplungseinrichtung, im Speziellen eine koaxial wechselseitige Schaltvorrichtung ausgebildet, wobei ein zentrales Kupplungselement (exklusiv) alternativ die vierte Kopplungseinrichtung oder die fünfte Kopplungseinrichtung schließen kann. Durch die Wechselkopplungseinrichtung wird die Anzahl der Komponenten des Hybridgetriebes weiter verringert. Die Aktuierung der Kopplungseinrichtungen kann über einen zentralen elektromechanischen oder hydraulischen Gangsteller erfolgen.In a preferred development of the invention, the fourth and the fifth coupling device are jointly designed as an exchangeable coupling device, in particular a reciprocal coupling device, in particular a coaxially alternating switching device, wherein a central coupling element (exclusive) alternatively can close the fourth coupling device or the fifth coupling device. The interchangeable coupling device further reduces the number of components of the hybrid transmission. The actuation of the coupling devices can take place via a central electromechanical or hydraulic gear regulator.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, welches einen Elektromotor und einen Verbrennungsmotor sowie das Hybridgetriebe wie es zuvor beschrieben wurde aufweist. Der Elektromotor steht mit der ersten Eingangswelle, der Verbrennungsmotor steht mit der zweiten Eingangswelle in Wirkverbindung. Ein weiterer möglicher Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten des Hybridgetriebes und/oder des Fahrzeugs, wobei von einem ersten Betriebszustand in einem zweiten Betriebszustand gewechselt wird.Another object of the invention relates to a vehicle having an electric motor and an internal combustion engine and the hybrid transmission as described above. The electric motor is connected to the first input shaft, the internal combustion engine is in operative connection with the second input shaft. Another possible object of the invention relates to a method for switching the hybrid transmission and / or the vehicle, being changed from a first operating state in a second operating state.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:Further features, advantages and effects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the invention and the accompanying figures. Showing:
Die
Der Elektromotor
Das Hybridgetriebe
Ferner weist das Hybridgetriebe
Zwischen dem Planetengetriebeabschnitt
Das Hybridgetriebe
Das Hybridgetriebe
Das Hybridgetriebe
Das Hybridgetriebe
Das Hybridgetriebe
Der zweite Getriebestufenabschnitt
Ferner weist das Hybridgetriebe
Über die Steuereinrichtung
In den
In der
In der
In der
Es ist zu unterstreichen, dass durch ein Hochschalten und/oder Rückschalten und/oder Umschalten der Positionen 1–12 jederzeit ein Drehmoment von einem der Traktionsmotoren, also dem Elektromotor
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Hybridgetriebehybrid transmission
- 22
- Fahrzeugvehicle
- 33
- Elektromotorelectric motor
- 44
- Verbrennungsmotor/Verbrennungskraftmotor (VKM)Internal combustion engine / internal combustion engine (VKM)
- 55
- Abtrieboutput
- 66
- Differentialeinrichtungdifferential device
- 77
- erste Eingangswellefirst input shaft
- 88th
- FreilaufeinrichtungFreewheel device
- 99
- zweite Eingangswellesecond input shaft
- 1010
- Ausgangswelleoutput shaft
- 1111
- Abtriebsradoutput gear
- 1212
- Antriebsraddrive wheel
- 1313
- erster Getriebestufenabschnittfirst gear stage section
- 13.113.1
- erstes Eingangsradfirst input wheel
- 13.213.2
- erstes Zwischenradfirst idler
- 13.313.3
- erstes Ausgangsradfirst output wheel
- 1414
- PlanetengetriebeabschnittPlanetary gear section
- 14.114.1
- Sonnenradsun
- 14.214.2
- Planetenträgerplanet carrier
- 14.314.3
- Planetenräderplanetary gears
- 14.414.4
- Hohlradring gear
- 14.514.5
- Trägerabschnittsupport section
- 14.614.6
- Lagerabschnittbearing section
- 1515
- Zwischenwelleintermediate shaft
- 1616
- zweiter Getriebestufenabschnittsecond gear stage section
- 16.116.1
- zweites Eingangsradsecond input wheel
- 16.216.2
- zweites Ausgangsradsecond output wheel
- 1717
- dritter Getriebestufenabschnittthird gear stage section
- 17.117.1
- drittes Eingangsradthird input wheel
- 17.217.2
- drittes Ausgangsradthird output wheel
- 1818
- Steuereinrichtungcontrol device
- AA
- erste Kopplungseinrichtungfirst coupling device
- BB
- zweite Kopplungseinrichtungsecond coupling device
- CC
- dritte Kopplungseinrichtungthird coupling device
- DD
- vierte Kopplungseinrichtungfourth coupling device
- Ee
- fünfte Kopplungseinrichtungfifth coupling device
- MM
- Momentenpfadmoment path
- i1, i2, i3 i4i1, i2, i3 i4
- Übersetzungentranslations
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