DE102015224208B3

DE102015224208B3 - Hybridgetriebe für ein Fahrzeug sowie Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe

Info

Publication number: DE102015224208B3
Application number: DE102015224208.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Mehlis; Andreas Kinigadner; Robert Hayes
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2035-12-04
Also published as: WO2017092757A1

Abstract

Bei Fahrzeugen werden vielfach sowohl Elektromotoren als auch Verbrennungsmotoren als Traktionsmotoren eingesetzt. Das Antriebsdrehmoment der Traktionsmotoren wird über einen Antriebsstrang zu den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs geleitet. In dem Antriebsstrang sind Getriebestrukturen integriert, die es erlauben, wahlweise das Fahrzeug ausschließlich mit dem Elektromotor, ausschließlich mit dem Verbrennungsmotor oder durch Nutzung der Traktionsmomente von beiden Motoren anzutreiben.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches eine Vielzahl von Betriebsarten aufweist und zugleich mit einer beschränkten Anzahl von Komponenten auskommt.
Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug zur Ankopplung eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors sowie ein Fahrzeug mit diesem Hybridgetriebe.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug zur Ankopplung eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors sowie ein Fahrzeug mit diesem Hybridgetriebe.
Bei Fahrzeugen werden vielfach sowohl Elektromotoren als auch Verbrennungsmotoren als Traktionsmotoren eingesetzt. Das Antriebsdrehmoment der Traktionsmotoren wird über einen Antriebsstrang zu den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs geleitet. In dem Antriebsstrang sind Getriebestrukturen integriert, die es erlauben, wahlweise das Fahrzeug ausschließlich mit dem Elektromotor, ausschließlich mit dem Verbrennungsmotor oder durch Nutzung der Traktionsmomente von beiden Motoren anzutreiben.
Beispielsweise betrifft die Druckschrift DE 10 2004 023 673 A1 einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstrangs. Der Antriebsstrang weist einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor auf, die über zwei Trennkupplungen miteinander und zudem mit einem nachgeschalteten Getriebe in Wirkverbindung gesetzt werden können.
Die JP 2010-162 924 A zeigt ein Hybridgetriebe mit einer ersten und einer zweiten Schnittstelle zur Anbindung eines Verbrennungsmotors und eines Elektromotors, eine primäre Eingangswelle, eine Zwischenwelle und eine Ausgangswelle sowie eine erste und eine zweite Doppelgetriebestufe.
Die US 2014/0 213 410 A1 zeigt in einer Fahrzeugparkvorrichtung eine Getriebevorrichtung mit einem ersten Getriebezug zwischen dem Motor und einem Antriebsrad, einem zweiten Getriebezug zwischen dem Elektromotor und dem Antriebsrad.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches eine Vielzahl von Betriebsarten aufweist und zugleich mit einer beschränkten Anzahl von Komponenten auskommt. Diese Aufgabe wird durch ein Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Im Rahmen der Erfindung wird ein Hybridgetriebe vorgeschlagen, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus, etc. Das Hybridgetriebe bildet den Antriebsstrang in dem Fahrzeug. Vorzugsweise bildet das Hybridgetriebe den einzigen und ausschließlichen Antriebsstrang in dem Fahrzeug, um ein Traktionsmoment auf die angetriebenen Räder des Fahrzeugs zu bringen.
Das Hybridgetriebe weist eine erste Schnittstelle auf, welche zur Anbindung eines Verbrennungsmotors dient. Ferner weist das Hybridgetriebe eine zweite Schnittstelle auf, welche es ermöglicht, einen Elektromotor anzubinden beziehungsweise über die ein Elektromotor angebunden ist. Optional bilden der Verbrennungsmotor und/oder der Elektromotor eine Komponente des Hybridgetriebes. Die erste und/oder zweite Schnittstelle können reale oder konstruktive Schnittstellen sein, alternativ sind diese als virtuelle Schnittstellen ausgebildet, sodass auch ein Abschnitt einer Welle als eine Schnittstelle bezeichnet werden kann.
Das Hybridgetriebe weist eine primäre und eine sekundäre Eingangswelle sowie eine Ausgangswelle und eine Zwischenwelle auf. Die Begriffe „primär” und „sekundär” werden insbesondere zur Unterscheidung der Eingangswellen benutzt und sollen die Funktion der Eingangswellen nicht einschränken. Die primäre Eingangswelle ist mit der ersten Schnittstelle wirkverbunden, die sekundäre Eingangswelle ist mit der zweiten Schnittstelle wirkverbunden. Insbesondere ist die primäre Eingangswelle drehfest mit der ersten Schnittstelle verbunden und/oder die sekundäre Eingangswelle drehfest mit der zweiten Schnittstelle wirkverbunden. Die Ausgangswelle ist vorzugsweise koppelbar und/oder gekoppelt mit einem Abtrieb des Hybridgetriebes. Beispielsweise kann die Ausgangswelle mit einer Differentialeinrichtung wirkverbunden sein beziehungsweise einen Eingang in die Differentialeinrichtung bilden. Die Zwischenwelle ist im Momentenpfad zwischen der primären und/oder sekundären Eingangswelle und der Ausgangswelle angeordnet.
Das Hybridgetriebe weist eine erste Doppelgetriebestufe auf. Die erste Doppelgetriebestufe ist vorzugsweise als eine zweistufige Getriebeanordnung ausgebildet, welche drei Wellen miteinander in Wirkverbindung setzt. Es ist vorgesehen, dass die primäre Eingangswelle mit der Zwischenwelle über die erste Doppelgetriebestufe wirkverbindbar und die Zwischenwelle mit der Ausgangswelle über die erste Doppelgetriebestufe wirkverbindbar ist.
Ferner weist das Hybridgetriebe eine zweite Doppelgetriebestufe auf. Die zweite Doppelgetriebestufe ist vorzugsweise als eine zweistufige Getriebeanordnung ausgebildet, welche drei Wellen miteinander in Wirkverbindung setzt. Die primäre Eingangswelle ist mit der Zwischenwelle über die zweite Doppelgetriebestufe wirkverbindbar und die Zwischenwelle ist mit der Ausgangswelle über die zweite Doppelgetriebestufe wirkverbindbar.
Wirkverbindbar bedeutet besonders bevorzugt, dass die Wirkverbindung geöffnet und geschlossen werden kann. Selektiv wirkverbindbar bedeutet besonders bevorzugt, dass die Wirkverbindung, insbesondere ein durch die Wirkverbindung gebildeter Momentenpfad, z. B. gesteuert, geöffnet oder geschlossen werden kann.
Das Hybridgetriebe weist eine erste Schalteinrichtung auf, wobei die erste Schalteinrichtung die primäre Eingangswelle selektiv mit der ersten oder mit der zweiten Doppelgetriebestufe in Wirkverbindung setzen kann. Beispielsweise ist die erste Schalteinrichtung als eine Schaltmuffeneinrichtung ausgebildet, welche über eine Schaltmuffe die primäre Eingangswelle mit der ersten oder mit der zweiten Doppelgetriebestufe koppeln kann.
Ferner weist das Hybridgetriebe eine zweite Schalteinrichtung auf, wobei die zweite Schalteinrichtung die Ausgangswelle selektiv mit der ersten oder mit der zweiten Doppelgetriebestufe in Wirkverbindung setzen kann. Eine selektive Kopplung bedeutet insbesondere, dass ausgewählt werden kann, ob die entsprechende Welle mit der entsprechenden Getriebestufe in Wirkverbindung setzt oder von dieser entkoppelt ist.
Somit erlaubt die bereits beschriebene Getriebestruktur, dass ein Traktionsmoment ausgehend von der ersten Schnittstelle über die erste Schalteinrichtung wahlweise in die erste Doppelgetriebestufe oder in die zweite Doppelgetriebestufe eingeleitet wird. Ferner erlaubt die geschilderte Getriebearchitektur, dass ein Traktionsmoment wahlweise über die erste Doppelgetriebestufe in die Ausgangswelle oder über die zweite Doppelgetriebestufe in die Ausgangswelle geleitet wird.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Doppelgetriebestufe und die zweite Doppelgetriebestufe über die Zwischenwelle miteinander wirkverbindbar, insbesondere unlösbar miteinander wirkverbunden ist. Dadurch ist es möglich, dass zum Beispiel über die erste Schalteinrichtung das Traktionsmoment in die erste Doppelgetriebestufe eingeleitet wird, über die Zwischenwelle auch an die zweite Doppelgetriebestufe weitergeleitet wird und über die zweite Schalteinrichtung und die zweite Doppelgetriebestufe in die Ausgangswelle ausgeleitet werden kann. Damit bildet die erste Schalteinrichtung insbesondere ein Gruppenschaltelement für das Hybridgetriebe.
Das Hybridgetriebe weist ferner eine Elektrodoppelgetriebestufe auf, wobei die sekundäre Eingangswelle mit der Zwischenwelle über die Elektrodoppelgetriebestufe wirkverbindbar und die Zwischenwelle mit der Ausgangswelle über die Elektrodoppelgetriebestufe wirkverbindbar ist. Durch die Elektrodoppelgetriebestufe ist es somit möglich, ein Traktionsmoment des Elektromotors und/oder ausgehend von der zweiten Schnittstelle u. a. zu der Ausgangswelle zu leiten.
Das Hybridgetriebe weist eine dritte Schalteinrichtung auf, welche es ermöglicht, die Zwischenwelle selektiv mit der Elektrodoppelgetriebestufe zu koppeln. Ferner umfasst das Hybridgetriebe eine vierte Schalteinrichtung, wobei die vierte Schalteinrichtung die Ausgangswelle selektiv mit der Elektrodoppelgetriebestufe koppeln kann. Durch die dritte und vierte Schalteinrichtung ist es somit möglich, das Traktionsmoment wahlweise in die Zwischenwelle und/oder in die Ausgangswelle zu leiten.
Insbesondere arbeitet das Hybridgetriebe nach dem Prinzip eines automatisierten Schaltgetriebes mit zwei Eingangswellen, einer Zwischenwelle und einer Ausgangswelle und ist aufgrund der Anwendung von zwei Antriebsmaschinen „lastschaltfähig”. Das Hybridgetriebe erlaubt es, dass die jeweiligen Traktionsmomente der beiden Antriebsmaschinen einzeln aber auch parallel durch das Hybridgetriebe an die Ausgangswelle geführt werden kann. Das Hybridgetriebe ermöglicht ferner einen „reinen” Generatorbetrieb, bei dem der Verbrennungsmotor den Elektromotor antreibt und die somit erzeugte Energie zum Beispiel in einer Batterie gespeichert wird. Das Hybridgetriebe kann kompakt, kostengünstig effektiv und lastschaltfähig ausgebildet sein. Damit ist ein Vorteil dieser Getriebearchitektur, dass trotz der begrenzten Anzahl von Komponenten eine Vielzahl von Betriebszuständen erreichbar ist, die nachfolgend noch explizit dargestellt werden. Damit stellt das Hybridgetriebe einen neuen Ansatz für einen Antriebsstrang in einem Hybridfahrzeug dar.
Es ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die erste, die zweite Doppelgetriebestufe und die Elektrodoppelgetriebestufe in drei Zahnradebenen angeordnet sind. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Hybridgetriebe auf die drei Zahnradebenen beschränkt ist, sodass diese sehr kompakt ausgeführt werden kann.
Besonders bevorzugt sind die primäre Eingangswelle und/oder die sekundäre Eingangswelle und/oder die Zwischenwelle und/oder die Ausgangswelle parallel zueinander angeordnet. Es kann vorgesehen sein, dass die genannten Wellen oder eine Auswahl davon in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Insbesondere kann jedoch vorgesehen sein, dass die primäre Eingangswelle, die Zwischenwelle und die Ausgangswelle und/oder die sekundäre Eingangswelle, die Zwischenwelle und die Ausgangswelle jeweils in einem Dreieck angeordnet sind, um einen Bauraum in einem Fahrzeug möglichst optimal auszunutzen.
Es ist jedoch besonders bevorzugt, dass die primäre und die sekundäre Eingangswelle koaxial zueinander angeordnet sind. In dieser Konstruktion sind auch der Elektromotor und der Verbrennungsmotor gegenüberliegend angeordnet, sodass ein Bauraum besonders gut ausgenutzt werden kann.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung der Erfindung weisen die erste Doppelgetriebestufe, die zweite Doppelgetriebestufe und/oder die Elektrodoppelgetriebestufe jeweils ein Eingangsrad auf, welches koaxial zu der jeweiligen Eingangswelle, also der primären Eingangswelle bzw. der sekundären Eingangswelle, angeordnet ist, ein Ausgangsrad, welches koaxial zu der Ausgangswelle angeordnet ist, sowie ein Zwischenrad auf, welches koaxial zu der Zwischenwelle angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass das Eingangsrad mit dem Zwischenrad und das Zwischenrad mit dem Ausgangsrad kämmen oder in Eingriff steht. Durch diesen wechselseitigen Eingriff wird die Doppelgetriebestufenarchitektur gebildet.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung sind die Eingangsräder der ersten und der zweiten Doppelgetriebestufe als Losräder auf der primären Eingangswelle ausgebildet, sodass diese von der primären Eingangswelle drehentkoppelt sind. Durch die erste Schalteinrichtung kann entweder das Losrad der ersten Doppelgetriebestufe oder das Losrad der zweiten Doppelgetriebestufe mit der primären Eingangswelle drehfest gesetzt werden. Optional ergänzend kann die erste Schalteinrichtung in eine Neutralstellung gefahren werden, sodass beide Losräder drehentkoppelt von der primären Eingangswelle sind.
Alternativ oder ergänzend sind die Ausgangsräder der ersten und der zweiten Doppelgetriebestufe als Losräder auf der Ausgangswelle ausgebildet und sind somit von dieser drehentkoppelt. Die zweite Schalteinrichtung kann entweder das Losrad der ersten Doppelgetriebestufe oder das Losrad der zweiten Doppelgetriebestufe mit der Ausgangswelle drehfest setzen. Optional ergänzend weist die zweite Schalteinrichtung eine Neutralstellung auf.
Alternativ oder ergänzend ist das Zwischenrad der Elektrodoppelgetriebestufe als ein Losrad auf der Zwischenwelle ausgebildet. Die dritte Schalteinrichtung kann das Losrad mit der Zwischenwelle drehfest setzen oder dieses entkoppeln.
Alternativ oder ergänzend ist das Ausgangsrad der Elektrodoppelgetriebestufe als ein Losrad auf der Ausgangswelle ausgebildet. Die vierte Schalteinrichtung kann das Losrad mit der Ausgangswelle drehfest setzen oder dieses drehentkoppeln.
Alternativ oder optional ergänzend sind die Zwischenräder der ersten und der zweiten Doppelgetriebestufe als Festräder auf der Zwischenwelle angeordnet.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann das Hybridbetriebe mindestens einen, einige oder alle der in der nachfolgenden Tabelle dargestellten Zustände einnehmen. Optional ergänzend kann das Hybridgetriebe noch weitere Betriebszustände einnehmen.

VKM: Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Verbrennungsmotor
EM: E-Maschine, insbesondere Elektromotor
O: Schaltelement geöffnet
X: Schaltelement geschlossen
In der Schaltmatrix sind nur für die erste Schalteinrichtung S1 die zwei möglichen Schaltstellungen dargestellt. Für die zweite Schalteinrichtung gilt, dass diese wahlweise die Ausgangswelle mit der ersten oder mit der zweiten Doppelgetriebestufe verbinden kann. Ferner ist eine Mehrzahl von reinen verbrennungsmotorischen Betriebszuständen möglich, wenn die dritten und vierten Schalteinrichtungen geöffnet sind.
Vorzugsweise sind die erste und die zweite Schalteinrichtung als Doppelschalteinrichtung ausgebildet, wobei jeweils über eine gemeinsame Schaltmuffe wahlweise das eine oder das andere Losrad drehfest mit der jeweiligen Welle gesetzt werden kann.
Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung weist das Hybridgetriebe eine Zusatzgetriebestufe auf, wobei die Zusatzgetriebestufe die Zwischenwelle und die Ausgangswelle in Wirkverbindung setzen kann. Vorzugsweise weist die Zusatzgetriebestufe ein Festrad auf der Zwischenwelle und ein Losrad auf der Ausgangswelle auf. Ferner umfasst das Hybridgetriebe eine fünfte Schalteinrichtung, wobei die fünfte Schalteinrichtung ausgebildet ist, das Losrad auf der Ausgangswelle der Zusatzgetriebestufe drehfest mit der Ausgangswelle zu setzen beziehungsweise zu entkoppeln. Der Vorteil der Zusatzgetriebestufe liegt darin, dass durch die zusätzliche Getriebestufe nicht nur ein zusätzlicher Gang, sondern zwei zusätzliche Gänge geschaffen werden, da durch die als Gruppenschaltelement ausgebildete erste Schalteinrichtung zwei unterschiedliche Eingangsübersetzungen realisiert werden können.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Elektromotor und mit dem Verbrennungsmotor, welches ein Hybridgetriebe aufweist, wie dies zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verbrennungsmotor mit der ersten Schnittstelle drehfest gekoppelt ist und der Elektromotor mit der zweiten Schnittstelle drehfest gekoppelt ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Hybridgetriebes für ein Fahrzeug als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 in gleicher Darstellung wie in der 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Hybridgetriebes mit einer Zusatzgetriebestufe.
Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Hybridgetriebe 1 für ein Fahrzeug 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Hybridgetriebe 1 ist als ein Antriebsstrang zur Übertragung eines Traktionsmoments auf angetriebene Räder 3a, b des Fahrzeugs 2 ausgebildet.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine erste Schnittstelle 4 auf, über die ein Verbrennungsmotor 5 angekoppelt ist. Ferner weist das Hybridgetriebe 1 eine zweite Schnittstelle 6 auf, über die ein Elektromotor 7 angekoppelt ist. Optional bilden der Verbrennungsmotor 5 und der Elektromotor 7 einen Bestandteil des Hybridgetriebes 1. Optional ist zwischen der ersten Schnittstelle 4 und dem Verbrennungsmotor 5 eine Dämpfungseinrichtung, insbesondere umfassend ein Massenschwungrad, eingesetzt.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine primäre Eingangswelle 8, eine Zwischenwelle 9 sowie eine Ausgangswelle 10 auf. Die primäre Eingangswelle 8, die Zwischenwelle 9 und die Ausgangswelle 10 sind parallel zueinander angeordnet und können – wie in der 1 angedeutet – in einer Ebene liegen oder ein Dreieck bilden. Die primäre Eingangswelle 8 ist drehfest mit der ersten Schnittstelle 4 verbunden.
Ferner weist das Hybridgetriebe 1 eine sekundäre Eingangswelle 11 auf, welche mit der zweiten Schnittstelle 6 drehfest verbunden ist. Die sekundäre Eingangswelle 11 ist parallel zu der Zwischenwelle 9 und zu der Ausgangswelle 10 und kann in einer gemeinsamen Ebene mit diesen zwei Wellen 9, 10 liegen oder in axialer Draufsicht mit diesen ein Dreieck bilden. Die primäre Eingangswelle 8 und die sekundäre Eingangswelle 11 können koaxial zueinander angeordnet sein.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine erste Doppelgetriebestufe 12 sowie eine zweite Doppelgetriebestufe 13 auf. Die erste Doppelgetriebestufe 12 weist ein Eingangsrad 12.1 auf, welches als ein Losrad auf der primären Eingangswelle 8 angeordnet ist. Ferner weist die erste Doppelgetriebestufe 12 ein Zwischenrad 12.2 auf, welches drehfest auf der Zwischenwelle 9 angeordnet ist. Zudem weist die erste Doppelgetriebestufe 12 ein Ausgangsrad 12.3 auf, welches als Losrad auf der Ausgangswelle 10 angeordnet ist. Das Eingangsrad 12.1 kämmt mit dem Zwischenrad 12.2. Das Zwischenrad 12.2 kämmt mit dem Ausgangsrad 12.3.
Die zweite Doppelgetriebestufe 13 weist ein Eingangsrad 13.1 auf, welches als ein Losrad auf der primären Eingangswelle 8 ausgebildet ist. Ferner weist die zweite Doppelgetriebestufe 13 ein Zwischenrad 13.2 auf, welches als ein Festrad auf der Zwischenwelle 9 ausgebildet ist. Zudem weist die zweite Doppelgetriebestufe 13 ein Ausgangsrad 13.3 auf, welches als ein Losrad auf der Ausgangswelle 10 angeordnet ist. Das Eingangsrad 13.1 kämmt mit dem Zwischenrad 13.2. Das Zwischenrad 13.2 kämmt mit dem Ausgangsrad 13.3.
Die Räder der ersten Doppelgetriebestufe 12 sind in einer ersten Zahnradebene I, die Räder der zweiten Doppelgetriebestufe 13 sind in einer zweiten Zahnradebene II angeordnet.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine erste Schalteinrichtung S1 auf, welche als eine Doppelschalteinrichtung ausgebildet ist. Die erste Schalteinrichtung S1 ist ausgebildet, wahlweise das Eingangsrad 12.1 der ersten Doppelgetriebestufe 12 oder exklusiv alternativ das Eingangsrad 13.1 der zweiten Doppelgetriebestufe 13 drehfest mit der primären Eingangswelle 8 zu setzen. Ferner kann die erste Schalteinrichtung S1 – wie in der 1 dargestellt – eine Neutralstellung einnehmen, wobei sowohl das Eingangsrad 12.1 als auch das Eingangsrad 13.1 drehentkoppelt von der primären Eingangswelle 8 ist.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine zweite Schalteinrichtung S2 auf, welche ausgebildet ist, das Ausgangsrad 12.3 der ersten Doppelgetriebestufe 12 oder exklusiv alternativ das Ausgangsrad 13.3 der zweiten Doppelgetriebestufe 13 drehfest mit der Ausgangswelle 10 zu setzen. Ferner kann – wie in der 1 dargestellt – die zweite Schalteinrichtung S2 in eine Neutralstellung gesetzt werden. Beispielsweise weisen sowohl die erste Schalteinrichtung S1 als auch die zweite Schalteinrichtung S2 jeweils eine Schaltmuffe auf. Wie sich aus der funktionalen Beschreibung noch ergeben wird, ist die erste Schalteinrichtung S1 als ein Gruppenschaltelement ausgebildet.
Das Hybridgetriebe 1 weist eine Elektrodoppelgetriebestufe 21 auf, wobei die Elektrodoppelgetriebestufe 21 ein Eingangsrad 21.1, ein Zwischenrad 21.2 und ein Ausgangsrad 21.3 aufweist. Das Eingangsrad 21.1 ist als ein Festrad auf der sekundären Eingangswelle 11 angeordnet. Das Zwischenrad 21.2 ist als ein Losrad auf der Zwischenwelle 9 angeordnet. Das Ausgangsrad 21.3 ist als Losrad auf der Ausgangswelle 10 angeordnet. Das Eingangsrad 21.1 steht in Eingriff mit dem Zwischenrad 21.2. Das Zwischenrad 21.2 steht in Eingriff mit dem Ausgangsrad 21.3. Das Hybridgetriebe 1 weist eine dritte Schalteinrichtung S3 auf, welche es ermöglicht, das Zwischenrad 21.2 der Elektrodoppelgetriebestufe 21 drehfest mit der Zwischenwelle 9 zu setzen oder dieses trieblich zu entkoppeln. Ferner weist das Hybridgetriebe 1 eine Schalteinrichtung S4 auf, welche es ermöglicht, das Ausgangsrad 21.3 der Elektrodoppelgetriebestufe 21 mit der Ausgangswelle 10 drehfest zu setzen oder trieblich zu entkoppeln. Die Elektrodoppelgetriebestufe 21 bildet eine dritte Zahnradebene III. Die Ausgangswelle 10 bildet einen Eingang in eine Differentialeinrichtung 18.
Mit dem Hybridgetriebe 1 können sechs Vorwärtsgänge und weitere Betriebsarten erreicht werden, wie dies in der bereits oben dargestellten Tabelle dargestellt ist. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass hier nicht alle Betriebsarten dargestellt sind.
Es ist ein Gedanke des Hybridgetriebes 1, dass die erste Schalteinrichtung S1 ein Gruppenschaltelement bildet, welches eine Eingangsübersetzung in der Zahnradebene I oder II festlegt. In Abhängigkeit der gewählten Position der ersten Schalteinrichtung S1 als Gruppenschaltelement kann wahlweise die Stellung I oder die Stellung II ausgewählt werden, sodass das Traktionsmoment des Verbrennungsmotors 5 wahlweise in die erste Doppelgetriebestufe 12 oder in die zweite Doppelgetriebestufe 13 eingeleitet werden kann. Die Doppelgetriebestufen 12, 13 zeichnen sich durch unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse zwischen der primären Eingangswelle 8 und der Zwischenwelle 9 sowie zwischen der Zwischenwelle 9 und der Ausgangswelle 10 aus. Auf diese Weise ist es möglich, dass bei Wahl der ersten Doppelgetriebestufe 12 ein erster und ein zweiter Gang in Abhängigkeit der Schaltposition der zweiten Schalteinrichtung S2 dargestellt werden kann. Ferner kann ein vierter Gang und ein fünfter Gang in Abhängigkeit der Schalteinrichtung S2 dargestellt werden, wenn die erste Schalteinrichtung S1 die Schaltposition II einnimmt und das Traktionsmoment des Verbrennungsmotors 5 in die zweite Doppelgetriebestufe 13 einleitet.
Ein dritter und ein sechster Gang können dargestellt werden, wenn das Traktionsmoment in Abhängigkeit der Schaltposition der ersten Schalteinrichtung S1 in die erste Doppelgetriebestufe 12 oder in die zweite Doppelgetriebestufe 13 eingeleitet wird und über die Zwischenwelle 9 in die Elektrodoppelgetriebestufe 21 geführt wird, wenn die Schalteinrichtung S3 und die Schalteinrichtung S4 geschlossen ist.
Die 2 zeigt in der gleichen Darstellung ein Hybridgetriebe 1, welches durch eine Zusatzgetriebestufe 22 ergänzt ist. In Weiterführung des Gedankens des Hybridgetriebes 1 kann in Abhängigkeit der Position der als Gruppenschaltelement ausgebildeten ersten Schalteinrichtung S1 durch die Zusatzgetriebestufe 22 zwei weitere Gänge, in diesem Beispiel ein siebter und achter Gang, dargestellt werden. Die Zusatzgetriebestufe 22 weist ein Zwischenrad 22.1 sowie ein Ausgangsrad 22.2 auf. Das Zwischenrad 22.1 ist als ein Festrad auf der Zwischenwelle 9 ausgebildet. Das Ausgangsrad 22.2 ist als ein Losrad auf der Ausgangswelle 10 ausgebildet. Das Hybridgetriebe 1 gemäß der 2 weist eine fünfte Schalteinrichtung S5 auf, welche es ermöglicht, das Ausgangsrad 22.2 drehfest mit der Ausgangswelle zu setzen beziehungsweise zu entkoppeln. Es ist möglich, dass die Schalteinrichtung S5 als eine Doppelschalteinrichtung ausgebildet ist oder dass die Schalteinrichtung S2 und S5 zu einer gemeinsamen Schalteinrichtung zusammengeführt werden, welche jedoch die Funktionen übernehmen kann, wie diese zuvor beschrieben wurden.
Wie in der Gangzuordnung dargestellt ist, können die Gänge auch anders als in dem Hybridgetriebe 1 in der 1 verteilt sein, wobei die Übersetzungen der einzelnen Getriebestufen in den Doppelgetriebestufen bzw. in der Zusatzgetriebestufe 12, 13, 21, 22 entsprechned angepasst sind.
Bezugszeichenliste

1: Hybridgetriebe
2: Fahrzeug
3a, b: Räder
4: erste Schnittstelle
5: Verbrennungsmotor
6: zweite Schnittstelle
7: Elektromotor
8: primäre Eingangswelle
9: Zwischenwelle
10: Ausgangswelle
11: sekundäre Eingangswelle
12: erste Doppelgetriebestufe
12.1: Eingangsrad
12.2: Zwischenrad
12.3: Ausgangsrad
13: zweite Doppelgetriebestufe
13.1: Eingangsrad
13.2: Zwischenrad
13.3: Ausgangsrad
18: Differentialeinrichtung
21: Elektrodoppelgetriebestufe
21.1: Eingangsrad
21.2: Zwischenrad
21.3: Ausgangsrad
22: Zusatzgetriebestufe
22.1: Zwischenrad
22.2: Ausgangsrad
S1: erste Schalteinrichtung
S2: zweite Schalteinrichtung
S3: dritte Schalteinrichtung
S4: vierte Schalteinrichtung
S5: fünfte Schalteinrichtung

Claims

Hybridgetriebe (1) für ein Fahrzeug (2) mit einer ersten Schnittstelle (4) zur Anbindung eines Verbrennungsmotors (5), mit einer zweiten Schnittstelle (6) zur Anbindung eines Elektromotors (7), mit einer primären Eingangswelle (8), wobei die primäre Eingangswelle (8) mit der ersten Schnittstelle (4) wirkverbunden ist, mit einer Zwischenwelle (9) und mit einer Ausgangswelle (10), mit einer ersten Doppelgetriebestufe (12), wobei die primäre Eingangswelle (8) mit der Zwischenwelle (9) über die erste Doppelgetriebestufe (12) wirkverbindbar und die Zwischenwelle (9) mit der Ausgangswelle (10) über die erste Doppelgetriebestufe (12) wirkverbindbar ist, mit einer zweiten Doppelgetriebestufe (13), wobei die primäre Eingangswelle (8) mit der Zwischenwelle (9) über die zweite Doppelgetriebestufe (13) wirkverbindbar und die Zwischenwelle (9) mit der Ausgangswelle (10) über die zweite Doppelgetriebestufe (13) wirkverbindbar ist, mit einer ersten Schalteinrichtung (S1), wobei die erste Schalteinrichtung (S1) die primäre Eingangswelle (8) selektiv mit der ersten oder mit der zweiten Doppelgetriebestufe (12, 13) in Wirkverbindung setzen kann, mit einer zweiten Schalteinrichtung (S2), wobei die zweite Schalteinrichtung (S2) die Ausgangswelle (10) selektiv mit der ersten oder mit der zweiten Doppelgetriebestufe (12, 13) in Wirkverbindung setzen kann, mit einer sekundären Eingangswelle (11), wobei die sekundäre Eingangswelle (11) mit der zweiten Schnittstelle (6) wirkverbunden ist, mit einer Elektrodoppelgetriebestufe (21), wobei die sekundäre Eingangswelle (11) mit der Zwischenwelle (9) über die Elektrodoppelgetriebestufe (21) wirkverbindbar und die Zwischenwelle (9) mit der Ausgangswelle (10) über die Elektrodoppelgetriebestufe (21) wirkverbindbar ist, mit einer dritten Schalteinrichtung (S3), wobei die dritte Schalteinrichtung (S3) die Zwischenwelle (9) selektiv mit der Elektrodoppelgetriebestufe (21) koppeln kann, und mit einer vierten Schalteinrichtung (S4), wobei die vierte Schalteinrichtung (S4) die Ausgangswelle (10) selektiv mit der Elektrodoppelgetriebestufe (21) koppeln kann.
Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite Doppelgetriebestufe (12, 13) und die Elektrodoppelgetriebestufe (21) in drei Zahnradebenen (I, II, III) angeordnet sind.
Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Eingangswelle (8) und/oder die sekundäre Eingangswelle (11) und/oder die Zwischenwelle (9) und/oder die Ausgangswelle (10) parallel zueinander angeordnet sind.
Hybridgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre und die sekundäre Eingangswelle (8, 11) koaxial zueinander angeordnet sind.
Hybridgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite Doppelgetriebestufe (12,13) und/oder die Elektrodoppelgetriebestufe (21) jeweils ein Eingangsrad (12.1, 13.1, 21.1), welches koaxial zu der jeweiligen Eingangswelle (8, 11) angeordnet ist, ein Ausgangsrad (12.3, 13.3, 21.3), welches koaxial zu der Ausgangswelle (10) angeordnet ist, und ein Zwischenrad (12.2, 13.2, 21.2), welches koaxial zu der Zwischenwelle (9) angeordnet ist, aufweisen, wobei das Eingangsrad (12.1, 13.1, 21.1) mit dem Zwischenrad (12.2, 13.2, 21.2) und das Zwischenrad (12.2, 13.2, 21.2) mit dem Ausgangsrad (12.3, 13.3, 21.3) kämmt.
Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsräder (12.1, 13.1) der ersten und der zweiten Doppelgetriebestufe (12, 13) als Losräder auf der primären Eingangswelle (8) ausgebildet sind und durch die erste Schalteinrichtung (S1) selektiv mit der primären Eingangswelle (8) drehfest gesetzt werden können und/oder dass die Ausgangsräder (12.3, 13.3) der ersten und der zweiten Doppelgetriebestufe (12, 13) als Losräder auf der Ausgangswelle (10) ausgebildet sind und durch die zweite Schalteinrichtung (S2) selektiv mit der Ausgangswelle (10) drehfest gesetzt werden können und/oder dass das Zwischenrad (21.2) der Elektrodoppelgetriebestufe (21) als ein Losrad auf der Zwischenwelle (9) ausgebildet ist und durch die dritte Schalteinrichtung (S3) selektiv mit der Zwischenwelle (9) drehfest gesetzt werden kann und/oder dass das Ausgangsrad (21.3) der Elektrodoppelgetriebestufe (21) als ein Losrad auf der Ausgangswelle (10) ausgebildet ist und durch die vierte Schalteinrichtung (S4) selektiv mit der Ausgangswelle (10) drehfest gesetzt werden kann.
Hybridgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Zusatzgetriebestufe (22), wobei die Zusatzgetriebestufe (22) die Zwischenwelle (9) und die Ausgangswelle (10) in Wirkverbindung setzen kann.
Hybridgetriebe (1) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine fünfte Schalteinrichtung (S5), wobei die Zusatzgetriebestufe (22) ein Zwischenrad (22.1), wobei das Zwischenrad (22.1) als ein Festrad auf der Zwischenwelle (9) angeordnet ist, sowie ein Ausgangsrad (22.2) aufweist, wobei das Ausgangsrad (22.2) als ein Losrad koaxial auf der Ausgangswelle (10) angeordnet ist und durch die fünfte Schalteinrichtung (S5) selektiv mit der Ausgangswelle (10) drehfest gesetzt werden kann.
Fahrzeug (2) mit einem Elektromotor (7) und mit einem Verbrennungsmotor (5), gekennzeichnet durch ein Hybridgetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.