DE102015209294A1 - Transmission for a hybrid vehicle, and powertrain for a hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
Getriebe (G) für ein Hybridfahrzeug, wobei das Getriebe (G) eine Antriebswelle (GW1), eine Abtriebswelle (GW2), eine elektrische Maschine (EM) mit einem drehfesten Stator (S) und einem drehbaren Rotor (R), einen Radsatz (RS) mit einem ersten und einem zweiten Planetenradsatz (P1, P2), welche zusammen vier in der Reihenfolge ihrer Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen (W1, W2, W3, W4) aufweisen, sowie zumindest ein erstes, zweites, und drittes Schaltelement (A, B, D) aufweist, wobei durch selektives paarweises Schließen der Schaltelemente (A, B, D) eine Mehrzahl an Vorwärtsgängen (G1–G3) zwischen den Antriebswelle (GW1) und der Abtriebswelle (GW2) schaltbar sind, wobei die Antriebswelle (GW1) über das erste Schaltelement (A) mit der ersten Welle (W1) und über das zweite Schaltelement (B) mit der dritten Welle (W3) verbindbar ist, wobei die zweite Welle (W2) mit der Abtriebswelle (GW2) ständig drehfest verbunden ist, wobei die vierte Welle (W4) über das dritte Schaltelement (D) drehfest festsetzbar ist, und wobei der Rotor (R) der elektrischen Maschine (EM) mit der dritten Welle (W3) über ein festes Übersetzungsverhältnis ständig wirkverbunden ist.Transmission (G) for a hybrid vehicle, wherein the transmission (G) comprises a drive shaft (GW1), an output shaft (GW2), an electric machine (EM) with a rotationally fixed stator (S) and a rotatable rotor (R), a wheel set ( RS) with a first and a second planetary gear set (P1, P2) which together comprise four shafts (W1, W2, W3, W4) designated as first, second, third and fourth shafts in the order of their speed order, and at least one first, second, and third switching element (A, B, D), wherein by selective pairwise closing of the switching elements (A, B, D) a plurality of forward gears (G1-G3) between the drive shaft (GW1) and the output shaft (GW2) switchable are, wherein the drive shaft (GW1) via the first switching element (A) with the first shaft (W1) and via the second switching element (B) with the third shaft (W3) is connectable, wherein the second shaft (W2) with the output shaft (GW2) is constantly rotatably connected, the fourth wave (W4) via the third switching element (D) is rotationally fixed, and wherein the rotor (R) of the electric machine (EM) with the third shaft (W3) is permanently operatively connected via a fixed transmission ratio.
Description
Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Hybridfahrzeug, sowie einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug mit einem solchen Getriebe. The invention relates to a transmission for a hybrid vehicle, as well as a drive train for a hybrid vehicle with such a transmission.
Ein Getriebe bezeichnet hier insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also festen Übersetzungsverhältnisse zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle, durch Schaltelemente vorzugsweise automatisch schaltbar sind. Bei den Schaltelementen handelt es sich hier beispielsweise um Kupplungen oder Bremsen. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen. A transmission referred to here in particular a multi-speed transmission, in which a plurality of gears, so fixed ratios between a drive shaft and an output shaft, are preferably automatically switched by switching elements. The switching elements are, for example, clutches or brakes here. Such transmissions are mainly used in motor vehicles to adapt the speed and torque output characteristics of the drive unit to the driving resistance of the vehicle in a suitable manner.
Aus der Patentanmeldung
Zur Darstellung eines Anfahrvorgangs ausgehend von einem verbrennungsmotorischen oder hybridischen Betrieb mit der aus dem Stand der Technik bekannten Hybridantriebsvorrichtung muss entweder die Trennkupplung oder einer der am Anfahrgang beteiligten Kupplungen, bzw. Bremsen in einem geregelten Schlupf betrieben werden. Dies ist technisch aufwändig, da das Anfahrverhalten des Kraftfahrzeugs durch unvermeidliche Reibwertschwankungen und Ungenauigkeiten in der Regelung negativ beeinflusst werden kann. Zudem ist üblicherweise eine besondere Kühlung der schlupfenden Kupplung oder Bremse erforderlich, wodurch der Bauaufwand der Vorrichtung steigt. To illustrate a start-up procedure based on an internal combustion engine or hybrid operation with the hybrid drive device known from the prior art, either the disconnect clutch or one of the clutches or brakes involved in the starting gear must be operated in a regulated slip. This is technically complicated, since the starting behavior of the motor vehicle can be adversely affected by unavoidable fluctuations in the coefficient of friction and inaccuracies in the control. In addition, a special cooling of the slipping clutch or brake is usually required, whereby the construction cost of the device increases.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Getriebe für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welches ein Anfahren ohne Schlupfbetrieb der Schaltelemente ermöglicht. It is therefore an object of the invention to provide a transmission for a motor vehicle, which allows a start without slip operation of the switching elements.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren. The object is solved by the features of
Das Getriebe weist eine Antriebswelle, eine Abtriebswelle, eine elektrische Maschine mit einem drehfesten Stator und einem drehbaren Rotor, einen Radsatz sowie zumindest drei Schaltelemente auf. Der Radsatz weist einen ersten und zweiten Planetenradsatz auf, welche zusammen insgesamt vier, in Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen aufweisen. Der Radsatz ist somit als ein Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ausgebildet. The transmission has a drive shaft, an output shaft, an electric machine with a rotationally fixed stator and a rotatable rotor, a wheelset and at least three switching elements. The wheelset has a first and second planetary gear, which together have a total of four, in speed order as the first, second, third and fourth wave called waves. The wheelset is thus designed as a two-bridge four-shaft transmission.
Unter einem Zwei-Steg-Vier-Wellen-Getriebe ist ein Planetengetriebe zu verstehen, das aus zwei über genau zwei Koppelwellen kinematisch miteinander gekoppelten Einzel-Planetenradsätzen gebildet ist und bei dem vier seiner Elemente („Wellen“) für andere Getriebeelemente frei zugänglich sind. Eine Koppelwelle ist dabei als ständige mechanische Verbindung zwischen einem Element – also Sonnenrad oder Steg oder Hohlrad – des ersten Einzel-Planetenradsatzes mit einem Element – also Sonnenrad oder Steg oder Hohlrad – des zweiten Einzel-Planetenradsatzes definiert. Die Anzahl der Einzel-Planetenradsätze und die Anzahl der freien Wellen sind nicht über das optische Erscheinungsbild des Getriebes definiert, sondern über dessen Kinematik. Zur graphischen Darstellung der Kinematik des Getriebes wird üblicherweise ein Drehzahlplan des Getriebes verwendet, beispielsweise den aus der Getriebelehre bekannten Kutzbachplan. Under a two-bridge four-shaft transmission is a planetary gear to understand that is formed of two over exactly two coupling shafts kinematically coupled to each other single planetary gear sets and in which four of its elements ("waves") are freely accessible to other transmission elements. A coupling shaft is defined as a permanent mechanical connection between an element - ie sun gear or web or ring gear - the first single planetary gear set with an element - ie sun gear or web or ring gear - the second single planetary gear set. The number of individual planetary gear sets and the number of free waves are not defined by the visual appearance of the transmission, but by its kinematics. For the graphical representation of the kinematics of the transmission usually a speed plan of the transmission is used, for example, the well-known from the Gauge Kutzbach plan.
Vier in der Reihenfolge ihrer Drehzahlordnung als erste, zweite, dritte und vierte Welle bezeichnete Wellen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlen dieser Wellen in der genannten Reihenfolge linear ansteigen, abnehmen oder gleich sind. In anderen Worten ist die Drehzahl der ersten Welle kleiner gleich der Drehzahl der zweiten Welle. Die Drehzahl der zweiten Welle ist wiederum kleiner gleich der Drehzahl der dritten Welle. Die Drehzahl der dritten Welle ist kleiner gleich der Drehzahl der vierten Welle. Diese Reihenfolge ist auch reversibel, sodass die vierte Welle die kleinste Drehzahl aufweist, während die erste Welle eine Drehzahl annimmt die größer oder gleich groß wie die Drehzahl der vierten Welle ist. Zwischen den Drehzahlen aller vier Wellen besteht dabei stets ein linearer Zusammenhang. Four waves designated as first, second, third and fourth waves in the order of their speed order are characterized in that the rotational speeds of these waves increase, decrease or equal in the named order. In other words, the rotational speed of the first shaft is less than or equal to the rotational speed of the second shaft. The speed of the second shaft is again less than or equal to the speed of the third shaft. The speed of the third shaft is less than or equal to the speed of the fourth shaft. This order is also reversible, so that the fourth shaft has the lowest speed, while the first shaft assumes a speed that is greater than or equal to the speed of the fourth shaft. There is always a linear relationship between the speeds of all four shafts.
Durch selektives paarweises Schließen der drei Schaltelemente sind eine Mehrzahl von Vorwärtsgängen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle, schaltbar. Die Antriebswelle ist dazu über das erste Schaltelement mit der ersten Welle des Radsatzes und über das zweite Schaltelement mit der dritten Welle des Radsatzes verbindbar. Die zweite Welle des Radsatzes ist mit der Abtriebswelle ständig verbunden. Die vierte Welle des Radsatzes ist über das dritte Schaltelement drehfest festsetzbar, indem sie über das dritte Schaltelement an ein Gehäuse oder an ein anderes drehfestes Bauelement des Getriebes schaltbar angebunden ist. Der Rotor der elektrischen Maschine ist über ein festes Übersetzungsverhältnis mit der dritten Welle des Radsatzes ständig wirkverbunden. By selective pairwise closing of the three switching elements are a plurality of forward gears, so fixed ratios between the drive shaft and the output shaft, switchable. The drive shaft is for this purpose via the first switching element with the first shaft of the wheelset and the second switching element connectable to the third shaft of the wheelset. The second shaft of the wheelset is permanently connected to the output shaft. The fourth wave of the wheelset is rotatably fixed on the third switching element by being connected via the third switching element to a housing or to another non-rotatable component of the transmission switchable. The rotor of the electric machine is constantly operatively connected via a fixed transmission ratio with the third shaft of the wheelset.
Durch diese Zuordnung der Getriebeelemente wird ein elektrodynamischer Anfahrmodus ermöglicht. Durch Schließen des ersten Schaltelements ist die Antriebswelle mit der ersten Welle des Radsatzes verbunden. Durch Offenhalten der übrigen an der Gangbildung beteiligten Schaltelemente ergibt sich ohne weiteres keine feste Drehzahlbeziehung zwischen den vier Wellen des Radsatzes. Erst durch Aufbringen eines Abstützmoments durch die elektrische Maschine an der dritten Welle ergibt sich eine feste Drehzahlbeziehung zwischen den vier Radsatzwellen. Durch Variation der Rotordrehzahl und der an der Antriebswelle anliegenden Drehzahl kann somit die Drehzahl der Abtriebswelle stufenlos verändert werden, wodurch ein Anfahrvorgang darstellbar ist. Gleichzeitig ermöglicht das Getriebe auch feste Übersetzungsverhältnisse zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle, sowie zwischen dritter Welle und Abtriebswelle. Dadurch stehen für das Hybridfahrzeug auch feste Gänge zur verbrennungsmotorischen Fahrt sowie zur rein elektrischen Fahrt zur Verfügung. By this assignment of the transmission elements, an electrodynamic start-up mode is made possible. By closing the first switching element, the drive shaft is connected to the first shaft of the wheelset. By keeping the other switching elements involved in the gangway open, no fixed speed relationship between the four shafts of the wheelset is readily obtained. Only by applying a Abstützmoments by the electric machine to the third shaft results in a fixed speed relationship between the four axles. By varying the rotor speed and the voltage applied to the drive shaft speed thus the speed of the output shaft can be changed continuously, whereby a starting process can be displayed. At the same time, the gearbox also enables fixed gear ratios between drive shaft and output shaft, as well as between third shaft and output shaft. As a result, fixed gears for internal combustion engine driving and for purely electric driving are available for the hybrid vehicle.
Vorzugsweise sind erster und zweiter Planetenradsatz als Minus-Radsätze ausgebildet. Ein Minus-Radsatz bezeichnet einen Planetenradsatz mit einem Steg, an dem die Planetenräder drehbar gelagert sind, mit einem Sonnenrad und mit einem Hohlrad, wobei die Verzahnung zumindest eines der Planetenräder sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades, als auch mit der Verzahnung des Hohlrades kämmt, wodurch das Hohlrad und das Sonnenrad in entgegengesetzte Drehrichtungen rotieren, wenn das Sonnenrad bei feststehendem Steg rotiert. Ein Plus-Radsatz unterscheidet sich zu dem gerade beschriebenen Minus-Planetenradsatz dahingehend, dass der Plus-Radsatz innere und äußere Planetenräder aufweist, welche drehbar an dem Steg gelagert sind. Die Verzahnung der inneren Planetenräder kämmt dabei einerseits mit der Verzahnung des Sonnenrads und andererseits mit der Verzahnung der äußeren Planetenräder. Die Verzahnung der äußeren Planetenräder kämmt darüber hinaus mit der Verzahnung des Hohlrades. Dies hat zur Folge, dass bei feststehendem Steg das Hohlrad und das Sonnenrad in die gleiche Drehrichtung rotieren. Erster und zweiter Planetenradsatz sind zusammen als ein sogenannter Simpson-Radsatz ausgebildet, also mit verbundenen Sonnenrädern und einer Steg-Hohlrad-Koppelung. Die Sonnenräder der beiden Planetenradsätze sind dabei Bestandteil der ersten Welle des Radsatzes. Der Steg des zweiten Planetenradsatzes ist Bestandteil der zweiten Welle des Radsatzes. Der Steg des ersten Planetenradsatzes und das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes sind Bestandteile der dritten Welle des Radsatzes. Das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes ist Bestandteil der vierten Welle des Radsatzes. Ein derartig aufgebauter Radsatz zeichnet sich durch eine einfache Baubarkeit, durch einen guten Wirkungsgrad sowie durch kompakte Außenabmessungen aus. Preferably, the first and second planetary gear set are designed as minus wheelsets. A minus wheel set denotes a planetary gear set with a web on which the planet gears are rotatably mounted, with a sun gear and with a ring gear, wherein the toothing of at least one of the planetary gears meshes with both the teeth of the sun gear, as well as with the teeth of the ring gear, whereby the ring gear and the sun gear rotate in opposite directions of rotation when the sun gear rotates at a fixed web. A plus gear set differs from the negative planetary gear set just described in that the plus gear set has inner and outer planet gears rotatably supported on the land. The toothing of the inner planet gears meshes on the one hand with the teeth of the sun gear and on the other hand with the teeth of the outer planetary gears. The toothing of the outer planetary gears also meshes with the teeth of the ring gear. This has the consequence that rotate at a fixed land, the ring gear and the sun gear in the same direction. First and second planetary gear set are formed together as a so-called Simpson wheelset, so with connected sun gears and a land-ring gear coupling. The sun gears of the two planetary gear sets are part of the first wave of the wheelset. The web of the second planetary gear set is part of the second shaft of the wheelset. The web of the first planetary gear set and the ring gear of the second planetary gear set are components of the third wave of the wheelset. The ring gear of the second planetary gear set is part of the fourth wave of the wheelset. Such a constructed wheelset is characterized by a simple buildability, by a good efficiency and by compact outer dimensions.
Die feste Übersetzung zwischen der dritten Welle des Radsatzes und dem Rotor der elektrischen Maschine kann durch eine ständige drehfeste Verbindung gebildet sein. Alternativ dazu kann die feste Übersetzung zwischen der dritten Welle des Radsatzes und dem Rotor auch durch eine oder mehrere Stirnradstufen erzielt werden. Die elektrische Maschine kann dabei achsparallel zur Hauptachse des Getriebes angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Übersetzung der zumindest einen Stirnradstufe so gewählt, dass die Drehzahl des Rotors höher ist als die Drehzahl der dritten Radsatzwelle. Dadurch wird die elektrische Maschine mit höherer Drehzahl betrieben, wodurch sie bei gleichem Soll-Moment kleiner ausgeführt werden kann. The fixed ratio between the third shaft of the wheel and the rotor of the electric machine can be formed by a permanent rotationally fixed connection. Alternatively, the fixed ratio between the third shaft of the wheelset and the rotor may also be achieved by one or more spur gears. The electric machine can be arranged axially parallel to the main axis of the transmission. Preferably, the translation of the at least one spur gear is selected so that the speed of the rotor is higher than the speed of the third axle. As a result, the electric machine is operated at a higher speed, whereby it can be made smaller at the same desired torque.
Gemäß einer alternativen Ausführung wird die feste Übersetzung zwischen der dritten Welle des Radsatzes und dem Rotor der elektrischen Maschine durch einen dritten Planetenradsatz gebildet, welcher ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist. Das erste Element ist ein Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes. Das zweite Element ist ein Steg des dritten Planetenradsatzes, sofern dieser als Minus-Radsatz ausgebildet ist. Ist der dritte Planetenradsatz als Plus-Radsatz ausgebildet, so bildet ein Hohlrad das zweite Element des dritten Planetenradsatzes. Das dritte Element ist das Hohlrad des dritten Planetenradsatzes, sofern dieser als Minus-Radsatz ausgebildet ist. Ist der dritte Planetenradsatz als Plus-Radsatz ausgebildet, so bildet der Steg das dritte Element des dritten Planetenradsatzes. Die dritte Radsatzwelle ist ständig mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden. Der Rotor ist entweder mit dem ersten oder mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden. Das verbleibende Element des dritten Planetenradsatzes ist ständig drehfest festgesetzt. Durch diese Zuordnung der Elemente des dritten Planetenradsatzes ist die Rotordrehzahl stets höher als die Drehzahl der dritten Radsatzwelle, wodurch der Bauraumbedarf der elektrischen Maschine reduzierbar ist. Vorzugsweise sind die drei Planetenradsätze in folgender axialer Reihenfolge angeordnet: erster Planetenradsatz, zweiter Planetenradsatz, dritter Planetenradsatz. According to an alternative embodiment, the fixed ratio between the third shaft of the wheel set and the rotor of the electric machine is formed by a third planetary gear set, which has a first, a second and a third element. The first element is a sun gear of the third planetary gear set. The second element is a web of the third planetary gear set, if this is designed as a minus wheel set. If the third planetary gear set is designed as a plus wheel set, a ring gear forms the second element of the third planetary gear set. The third element is the ring gear of the third planetary gear set, if this is designed as a minus wheel set. If the third planetary gear set is designed as a plus wheel set, then the web forms the third element of the third planetary gear set. The third wheel set shaft is constantly connected to the second element of the third planetary gear set. The rotor is connected to either the first or the third element of the third planetary gear set. The remaining element of the third planetary gear set is permanently fixed against rotation. By this assignment of the elements of the third planetary gear set, the rotor speed is always higher than the speed of the third axle, whereby the space requirement of the electric machine can be reduced. Preferably, the three planetary gear sets are arranged in the following axial order: first planetary gear set, second planetary gear set, third planetary gear set.
Durch selektives paarweises Betätigen der drei Schaltelemente sind insgesamt drei Vorwärtsgänge zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle schaltbar. Der erste Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des dritten Schaltelements gebildet. Der zweite Vorwärtsgang wird durch Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements gebildet. Der dritte Vorwärtsgang wird durch Schließen des zweiten Schaltelements und des dritten Schaltelements gebildet. Durch diese Zuordnung der Schaltelemente zu den einzelnen Vorwärtsgängen wird, bei geeigneter Wahl der Standgetriebeübersetzung der Planetenradsätze, eine für die Anwendung im Kraftfahrzeug gut geeignete Übersetzungsreihe erzielt. Zudem weisen zwei benachbarte Gänge stets ein Schaltelement auf, das in beiden diesen Gängen geschlossen ist. Bei einem Schaltvorgang in einen benachbarten Gang muss daher nur ein Schaltelement geöffnet und ein Schaltelement geschlossen werden. Dies vereinfacht den Schaltvorgang und verkürzt die Schaltdauer. By selective pairwise actuation of the three switching elements a total of three forward gears between the drive shaft and the output shaft can be switched. The first forward speed is formed by closing the first switching element and the third switching element. The second forward speed is formed by closing the first switching element and the second switching element. The third Forward gear is formed by closing the second switching element and the third switching element. By this assignment of the switching elements to the individual forward gears is, with a suitable choice of the stationary gear ratio of the planetary gear sets, a well-suited for use in the motor vehicle translation series achieved. In addition, two adjacent gears always have a switching element that is closed in both of these gears. When switching to a neighboring gear, therefore, only one switching element must be opened and a switching element must be closed. This simplifies the switching process and shortens the switching time.
In einem ersten elektrodynamischen Betriebsmodus ist das erste Schaltelement geschlossen, und alle weiteren an der Gangbildung beteiligten Schaltelemente sind geöffnet. Dadurch kann die Abtriebsdrehzahl bei vorgegebener Drehzahl der Antriebswelle und Variation der Rotordrehzahl stufenlos verändert werden. Somit kann ein stufenloser Betrieb des Getriebes bereitgestellt werden. In a first electrodynamic operating mode, the first switching element is closed, and all other switching elements involved in the formation of the gait are open. This allows the output speed at a given speed of the drive shaft and variation of the rotor speed can be changed continuously. Thus, a continuous operation of the transmission can be provided.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Antriebswelle über ein viertes Schaltelement mit der vierten Welle des Radsatzes verbindbar. In einem zweiten elektrodynamischen Betriebsmodus ist dieses vierte Schaltelement geschlossen, und alle weiteren an der Gangbildung beteiligten Schaltelemente sind geöffnet. Dadurch kann die Abtriebsdrehzahl bei vorgegebener Drehzahl der Antriebswelle und Variation der Rotordrehzahl stufenlos verändert werden. Somit kann ein stufenloser Betrieb des Getriebes bereitgestellt werden. Mittels des zweiten elektrodynamischen Betriebsmodus ist eine Drehrichtungsumkehr zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle erreichbar, wodurch das Getriebe einen elektrodynamischen Rückwärtsfahrmodus erhält. Dies verbessert die Funktionalität des Getriebes. According to one embodiment, the drive shaft via a fourth switching element with the fourth shaft of the wheelset is connectable. In a second electrodynamic operating mode, this fourth switching element is closed, and all other switching elements involved in the gang formation are open. This allows the output speed at a given speed of the drive shaft and variation of the rotor speed can be changed continuously. Thus, a continuous operation of the transmission can be provided. By means of the second electrodynamic operating mode, a reversal of the direction of rotation between the drive shaft and the output shaft can be achieved, as a result of which the transmission receives an electrodynamic reverse drive mode. This improves the functionality of the transmission.
Vorzugsweise ergibt sich ein erster elektrischer Gang zwischen der dritten Welle und der Abtriebswelle durch Schließen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements. Bei Anwendung des Getriebes im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs ist somit ein rein elektrischer Antrieb des Kraftfahrzeugs mit konstantem Übersetzungsverhältnis zwischen elektrischer Maschine und Abtriebswelle möglich. Preferably, a first electrical path between the third shaft and the output shaft results by closing the first switching element and the second switching element. When using the transmission in the drive train of a motor vehicle thus a purely electric drive of the motor vehicle with a constant ratio between the electric machine and the output shaft is possible.
Vorzugsweise ergibt sich ein zweiter elektrischer Gang zwischen der dritten Welle und der Abtriebswelle durch Schließen des dritten Schaltelements. Auch der zweite elektrische Gang ermöglicht einen reinen elektrischen Antrieb eines Kraftfahrzeugs mittels der elektrischen Maschine des Getriebes. Der zweite elektrische Gang kann dabei ergänzend oder alternativ zum ersten elektrischen Gang vorgesehen sein. Preferably, a second electrical path results between the third shaft and the output shaft by closing the third switching element. Also, the second electrical gear allows a pure electric drive of a motor vehicle by means of the electric machine of the transmission. The second electrical gear can be provided in addition or alternatively to the first electrical gear.
Vorzugsweise ist im zweiten elektrischen Gang zusätzlich das erste Schaltelement oder das zweite Schaltelement geschlossen. Dies erleichtert einen Schaltvorgang zwischen erstem und zweitem elektrischen Gang, da bei einem solchen Schaltvorgang nur ein Schaltelement zu öffnen und ein Schaltelement zu schließen ist. Ein solcher Schaltvorgang kann unter Last stattfinden, sofern die beteiligten Schaltelemente als kraftschlüssige Schaltelemente mit variabler Drehmomentübertragungsfähigkeit ausgebildet sind. Preferably, in the second electrical gear additionally the first switching element or the second switching element is closed. This facilitates a switching operation between the first and second electric gear, since in such a switching operation, only one switching element to open and a switching element is to close. Such a switching operation can take place under load, provided that the switching elements involved are designed as non-positive switching elements with variable torque transmission capability.
Vorzugsweise weist das Getriebe eine Anschlusswelle auf, welche als Schnittstelle zu einer Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein kann. Die Anschlusswelle kann dabei auch einen Torsionsschwingungsdämpfer aufweisen. Die Anschlusswelle ist über ein fünftes Schaltelement mit der Antriebswelle verbindbar. Durch Öffnen des fünften Schaltelements ist ein rein elektrischer Antrieb des Kraftfahrzeugs durch die elektrische Maschine des Getriebes möglich, ohne die mit der Anschlusswelle verbundene Antriebseinheit mitzuschleppen. Das fünfte Schaltelement kann als kraftschlüssiges oder als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Preferably, the transmission has a connection shaft, which may be formed as an interface to an internal combustion engine. The connecting shaft can also have a torsional vibration damper. The connecting shaft can be connected to the drive shaft via a fifth switching element. By opening the fifth switching element, a purely electrical drive of the motor vehicle by the electric machine of the transmission is possible without the tow drive connected to the connecting shaft mitzuschleppen. The fifth switching element may be formed as a non-positive or as a form-locking switching element.
Durch Schließen des zweiten Schaltelements und des fünften Schaltelements wird eine Wirkverbindung zwischen der Anschlusswelle und der elektrischen Maschine hergestellt, ohne auf die Abtriebswelle rückzuwirken. Dadurch wird ein Standladebetriebsmodus bereitgestellt, bei dem die Verbrennungskraftmaschine durch generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine einen Energiespeicher im Stillstand des Kraftfahrzeugs aufladen kann. By closing the second switching element and the fifth switching element, an operative connection between the connecting shaft and the electric machine is produced, without reacting on the output shaft. As a result, a stand-charge operating mode is provided, in which the internal combustion engine can charge an energy store at standstill of the motor vehicle by regenerative operation of the electric machine.
Das Getriebe kann eine zweite elektrische Maschine aufweisen, dessen Rotor mit der Anschlusswelle ständig verbunden ist. Dadurch kann die Funktionalität des Getriebes weiter gesteigert werden, beispielsweise um einen Start eines mit der Anschlusswelle verbundenen Antriebsaggregates zu ermöglichen während das fünfte Schaltelement geöffnet ist. The transmission may comprise a second electric machine whose rotor is permanently connected to the connecting shaft. Thereby, the functionality of the transmission can be further increased, for example, to allow a start of a drive unit connected to the connecting shaft while the fifth switching element is opened.
Weist das Getriebe das fünfte Schaltelement auf, so ist das fünfte Schaltelement im ersten und zweiten elektrischen Gang geöffnet. Dies reduziert die Schleppverluste, da die Anschlusswelle und eine damit verbundene Antriebseinheit im ersten und zweiten elektrischen Gang nicht mitgeschleppt werden müssen. If the transmission has the fifth shifting element, then the fifth shifting element is open in the first and second electric gear. This reduces the drag losses, since the connection shaft and a drive unit connected thereto in the first and second electrical gear need not be dragged.
Das Getriebe kann Bestandteil eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs sein. Der Antriebsstrang weist neben dem Getriebe auch eine Verbrennungskraftmaschine auf, welche mit der Anschlusswelle des Getriebes verbunden ist. Die Abtriebswelle des Getriebes ist mit einem Achsgetriebe verbunden, welcher mit Rädern des Hybridfahrzeugs verbunden ist. Der Antriebsstrang ermöglicht mehrere Antriebsmodi des Hybridfahrzeugs. In einem elektrischen Fahrbetrieb wird das Hybridfahrzeug von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben, wobei das fünfte Schaltelement geöffnet ist. In einem verbrennungsmotorischen Betrieb wird das Hybridfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine angetrieben, wobei das fünfte Schaltelement geschlossen ist. In einem hybridischen Betrieb wird das Hybridfahrzeug sowohl von der Verbrennungskraftmaschine als auch von der elektrischen Maschine des Getriebes angetrieben. The transmission may be part of a drive train of a hybrid vehicle. The drive train has, in addition to the transmission, an internal combustion engine which is connected to the connecting shaft of the transmission. The output shaft of the transmission is connected to an axle drive, which with wheels of the Hybrid vehicle is connected. The powertrain allows multiple drive modes of the hybrid vehicle. In an electric driving operation, the hybrid vehicle is driven by the electric machine of the transmission, wherein the fifth switching element is opened. In an internal combustion engine operation, the hybrid vehicle is driven by the internal combustion engine with the fifth shift element closed. In a hybrid operation, the hybrid vehicle is driven by both the internal combustion engine and the electric machine of the transmission.
Eine ständige Verbindung wird als Verbindung zwischen zwei Elementen bezeichnet, die stets besteht. Derart ständig verbundene Elemente drehen stets mit der gleichen Abhängigkeit zwischen deren Drehzahlen. In einer ständigen Verbindung zwischen zwei Elementen kann sich kein Schaltelement befinden. Eine ständige Verbindung ist daher von einer schaltbaren Verbindung zu unterscheiden. A permanent connection is called a connection between two elements that always exists. Such constantly connected elements always rotate with the same dependence between their speeds. In a permanent connection between two elements, no switching element can be located. A permanent connection must therefore be distinguished from a switchable connection.
Zwei Elemente werden als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine durch ein Schaltelement lösbare drehfeste Verbindung besteht. Wenn die Verbindung besteht, so drehen solche Elemente mit der gleichen Drehzahl. Two elements are referred to as connectable if there is a releasable by a switching element rotatable connection between these elements. If the connection is made, such elements rotate at the same speed.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben. Embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying figures.
Bezugszeichen reference numeral
-
- GG
- Getriebe transmission
- GW1LV1
- Antriebswelle drive shaft
- GW2GW2
- Abtriebswelle output shaft
- ANAT
- Anschlusswelle connecting shaft
- GGGG
- Gehäuse casing
- EMEM
- Elektrische Maschine Electric machine
- SS
- Stator stator
- RR
- Rotor rotor
- nn
- Drehzahl rotation speed
- RSRS
- Radsatz wheelset
- W1W1
- Erste Welle First wave
- W2W2
- Zweite Welle Second wave
- W3W3
- Dritte Welle Third wave
- W4W4
- Vierte Welle Fourth wave
- P1P1
- Erster Planetenradsatz First planetary gear set
- E11E11
- Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes Sun gear of the first planetary gear set
- E21E21
- Steg des ersten Planetenradsatzes Bridge of the first planetary gear set
- E31E31
- Hohlrad des ersten Planetenradsatzes Ring gear of the first planetary gear set
- P2P2
- Zweiter Planetenradsatz Second planetary gear set
- E12E12
- Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes Sun gear of the second planetary gear set
- E22E22
- Steg des zweiten Planetenradsatzes Bridge of the second planetary gear set
- E32E32
- Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes Ring gear of the second planetary gear set
- P3P3
- Dritter Planetenradsatz Third planetary gear set
- E13E13
- Erstes Element des dritten Planetenradsatzes First element of the third planetary gear set
- E23E23
- Zweites Element des dritten Planetenradsatzes Second element of the third planetary gear set
- E33E33
- Drittes Element des dritten Planetenradsatzes Third element of the third planetary gear set
- AA
- Erstes Schaltelement First switching element
- BB
- Zweites Schaltelement Second switching element
- DD
- Drittes Schaltelement Third switching element
- CC
- Viertes Schaltelement Fourth switching element
- K0K0
- Fünftes Schaltelement Fifth switching element
- G1–G3G1-G3
- Erster bis dritter Vorwärtsgang First to third forward
- EDA1EDA1
- Erster elektrodynamischer Betriebsmodus First electrodynamic operating mode
- EDA2EDA2
- Zweiter elektrodynamischer Betriebsmodus Second electrodynamic operating mode
- E1E1
- Erster elektrischer Gang First electric gear
- E2E2
- Zweiter elektrischer Gang Second electric gear
- GENGENE
- Standladebetriebsmodus Article loading mode
- DWDW
- Räder bikes
- AGAG
- Achsgetriebe transaxles
- STST
- Stirnradsatz spur gear
- VKMVKM
- Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
- TSTS
- Torsionsschwingungsdämpfer torsional vibration damper
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102013002587 A1 [0003] DE 102013002587 A1 [0003]
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Legal Events
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---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |