DE102017121418A1 - Transmission for a hybrid powertrain of a vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für einen Hybridantriebsstrang und einen Hybridantriebsstrang. Das erfindungsgemäße Getriebe umfasst drei Planetenradsätze, zwei Antriebswellen, eine Abtriebswelle und drei Kupplungen.The invention relates to a transmission for a hybrid powertrain and a hybrid powertrain. The transmission according to the invention comprises three planetary gear sets, two drive shafts, one output shaft and three clutches.

Description

Die Erfindung betrifft Getriebe für einen dedizierten Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs. The invention relates to transmissions for a dedicated hybrid powertrain of a vehicle.

Die DE102014222153A1 offenbart ein Getriebe für einen Hybridantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Das Getriebe umfasst drei Planetenradsätze, eine Antriebswelle und einer Abtriebswelle. The DE102014222153A1 discloses a transmission for a hybrid powertrain of a motor vehicle. The transmission includes three planetary gear sets, a drive shaft and an output shaft.

Das erfindungsgemäße Getriebe umfasst

  • – einen ersten Planetenradsatz (PGS1) mit einem ersten Sonnenrad (S1), einem ersten Träger (C1) und einem ersten Ringrad (R1),
  • – einen zweiten Planetenradsatz (PGS2) mit einem zweiten Sonnenrad (S2), einem zweiten Träger (C2) und einem zweiten Ringrad (R2),
  • – einen dritten Planetenradsatz (PGS3) mit einem dritten Sonnenrad (S3), einem dritten Träger (C3) und einem dritten Ringrad (R3),
  • – eine erste Antriebswelle (AN1), die mit dem dritten Sonnenrad (S3) verbunden ist, und die mit einem Elektromotor verbindbar ist,
  • – eine zweite Antriebswelle (AN2), die mit dem zweiten Sonnenrad (S2) verbunden ist, und die mit einem Verbrennungsmotor verbindbar ist,
  • – eine Abtriebswelle (AB),
  • – eine erste Kupplung (K1), eine zweite Kupplung (K2) und eine dritte Kupplung (K3), wobei
  • – die erste Kupplung (K1) zwischen der zweiten Antriebswelle (AN2) und dem zweiten Sonnenrad (S2) angeordnet ist,
  • – die zweite Kupplung (K2) zwischen der zweiten Antriebswelle (AN2) und der ersten Antriebswelle (AN1) angeordnet ist,
  • – die dritte Kupplung (K3) zwischen dem dritten Sonnenrad (S3) und dem zweiten Träger (C2) angeordnet ist, und
  • – der zweite Träger (C2) mit einem ersten Ringrad (R1) verbunden ist.
The transmission according to the invention comprises
  • A first planetary gear set (PGS1) having a first sun gear (S1), a first carrier (C1) and a first ring gear (R1),
  • A second planetary gear set (PGS2) having a second sun gear (S2), a second carrier (C2) and a second ring gear (R2),
  • A third planetary gear set (PGS3) with a third sun gear (S3), a third carrier (C3) and a third ring gear (R3),
  • A first drive shaft (AN1) connected to the third sun gear (S3) and connectable to an electric motor,
  • A second drive shaft (AN2) connected to the second sun gear (S2) and connectable to an internal combustion engine,
  • An output shaft (AB),
  • - A first clutch (K1), a second clutch (K2) and a third clutch (K3), wherein
  • The first clutch (K1) is arranged between the second drive shaft (AN2) and the second sun gear (S2),
  • The second clutch (K2) is arranged between the second drive shaft (AN2) and the first drive shaft (AN1),
  • - The third clutch (K3) between the third sun gear (S3) and the second carrier (C2) is arranged, and
  • - The second carrier (C2) is connected to a first ring gear (R1).

Im Rahmen der Erfindung ist der Begriff „verbunden“ so zu verstehen, dass eine Kraft übertragen wird, beispielsweise in Form eines Drehmoments. Ein Bauteil ist zwischen zwei weiteren Bauteilen „angeordnet“ ist so zu verstehen, dass die Kräfte zwischen den zwei weiteren Bauteilen über das dazwischenliegende Bauteil übertragen werden. In the context of the invention, the term "connected" is to be understood as meaning that a force is transmitted, for example in the form of a torque. A component is "arranged" between two further components so that the forces between the two other components are transmitted via the intermediate component.

Das erfindungsgemäße Getriebe ermöglicht einen Hybridantriebsstrang, welcher einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor umfasst und Vorteile betreffs Performance und/oder Energieverbrauch bietet. Das Getriebe ermöglicht eine Kombination von unterschiedliche Betriebsmodi, insbesondere einem rein elektrischen Antrieb, einem Hybridantrieb (paralleler Betrieb von Elektromotor und Verbrennungsmotor), einem elektrischem Start und einem elektrischem stufenlosen Getriebemodus (eCVT – electrical continuous variable transmission). Durch die dem Getriebe zugeordnete erste und zweite Kupplung ist es möglich, den Verbrennungsmotor vom Getriebe zu trennen, ohne dass hierfür eine weitere externe Kupplung notwendig wäre. Das erfindungsgemäße Getriebe eignet sich insbesondere für den Einsatz in einer P2-Hybridarchitektur. The transmission according to the invention enables a hybrid powertrain which comprises an internal combustion engine and an electric motor and offers advantages in terms of performance and / or energy consumption. The transmission allows a combination of different operating modes, in particular a purely electric drive, a hybrid drive (parallel operation of electric motor and internal combustion engine), an electric start and an electrical continuous variable transmission mode (eCVT - electrical continuous variable transmission). By the transmission associated with the first and second clutch, it is possible to separate the engine from the transmission, without the need for a further external clutch would be necessary. The transmission according to the invention is particularly suitable for use in a P2 hybrid architecture.

Der erfindungsgemäße Hybridantriebstrang umfasst ein erfindungsgemäßes Getriebe, einen mit der ersten Antriebswelle verbundenen Elektromotor und einen mit der zweiten Antriebswelle verbundenen Verbrennungsmotor. The hybrid powertrain according to the invention comprises a transmission according to the invention, an electric motor connected to the first drive shaft and an internal combustion engine connected to the second drive shaft.

Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Getriebes und Hybridantriebstrangs werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt Embodiments of a transmission according to the invention and hybrid powertrain will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes, 1 A first embodiment of a transmission according to the invention,

2 eine erste Tabelle mit den Gängen des ersten Ausführungsbeispiels, 2 a first table with the gears of the first embodiment,

3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes, 3 A second embodiment of a transmission according to the invention,

4 eine zweite Tabelle mit den Gängen des zweiten Ausführungsbeispiels, 4 a second table with the gears of the second embodiment,

5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes, 5 A third embodiment of a transmission according to the invention,

6 eine dritte Tabelle mit den Gängen des dritten Ausführungsbeispiels, 6 a third table with the gears of the third embodiment,

7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes, und 7 A fourth embodiment of a transmission according to the invention, and

8 eine vierte Tabelle mit den Gängen des vierten Ausührungsbeispieles. 8th a fourth table with the gears of the fourth Ausührungsbeispieles.

Die 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes 1. The 1 schematically shows a first embodiment of a transmission according to the invention 1 ,

Das Getriebe 1 umfasst einen ersten Planetenradsatz PGS1 mit einem ersten Sonnenrad S1, einem ersten Träger C1 und einem ersten Ringrad R1, einen zweiten Planetenradsatz PGS2 mit einem zweiten Sonnenrad S2, einem zweiten Träger C2 und einem zweiten Ringrad R2, und einen dritten Planetenradsatz PGS3 mit einem dritten Sonnenrad S3, einem dritten Träger C3 und einem dritten Ringrad R3. Der Übersicht wegen ist von dem jeweiligen Planetenradsatz nur die obere Hälfte dargestellt. The gear 1 includes a first planetary gearset PGS1 having a first sun gear S1, a first carrier C1 and a first ring gear R1, a second planetary gearset PGS2 having a second sun gear S2, a second carrier C2 and a second ring gear R2, and a third planetary gear set PGS3 having a third sun gear S3, a third carrier C3 and a third ring gear R3. For the sake of clarity, only the upper half of the respective planetary gear set is shown.

Des Weiteren umfasst das Getriebe 1 eine erste Antriebswelle AN1, die mit dem dritten Sonnenrad S3 verbunden ist, und die mit einem Elektromotor (nicht gezeigt) verbindbar ist, eine zweite Antriebswelle AN2, die mit dem zweiten Sonnenrad S2 verbunden ist, und die mit einem Verbrennungsmotor (nicht gezeigt) verbindbar ist, eine Abtriebswelle AB, eine erste Kupplung K1, eine zweite Kupplung K2 und eine dritte Kupplung K3. Furthermore, the transmission includes 1 a first drive shaft AN1 which is connected to the third sun gear S3 and which is connected to an electric motor (not shown), a second drive shaft AN2 connected to the second sun gear S2 and connectable to an internal combustion engine (not shown), an output shaft AB, a first clutch K1, a second clutch K2, and a third clutch K3.

Die erste Kupplung K1 ist zwischen der zweiten Antriebswelle AN2 und dem zweiten Sonnenrad S2 angeordnet. Die zweite Kupplung K2 ist zwischen der zweiten Antriebswelle AN2 und der ersten Antriebswelle AN1 angeordnet. Die dritte Kupplung K3 ist zwischen dem dritten Sonnenrad S3 und dem zweiten Träger C2 angeordnet ist. Der zweite Träger C2 ist mit einem ersten Ringrad R1 verbunden. Der dritte Träger C3 ist mit dem zweiten Ringrad R2 verbunden. The first clutch K1 is disposed between the second drive shaft AN2 and the second sun gear S2. The second clutch K2 is disposed between the second drive shaft AN2 and the first drive shaft AN1. The third clutch K3 is disposed between the third sun gear S3 and the second carrier C2. The second carrier C2 is connected to a first ring gear R1. The third carrier C3 is connected to the second ring gear R2.

Schließlich umfasst das Getriebe eine erste Bremse B1, die mit dem ersten Sonnenrad S1 verbunden ist. Sowohl das erste, das zweite und das dritte Ausführungsbeispiel eines Getriebes stimmen in dem bis hier beschriebenen Aufbau überein. Finally, the transmission comprises a first brake B1, which is connected to the first sun gear S1. Both the first, the second and the third embodiment of a transmission agree in the structure described here.

Im ersten Ausführungsbeispiel weist das Getriebe 1 zusätzlich eine zweite Bremse B2 auf, die mit dem zweiten Sonnenrad S2 und damit über die Kupplung K1 auch mit der zweiten Antriebswelle AN2 verbunden ist. Die Abtriebswelle AB ist mit dem dritten Ringrad R3 und dem ersten Träger C1 verbunden. Schließlich umfasst das Getriebe eine dritte Bremse B3, wobei die dritte Bremse B3 mit dem dritten Träger C3 verbunden ist. In the first embodiment, the transmission 1 in addition to a second brake B2, which is connected to the second sun gear S2 and thus via the clutch K1 also with the second drive shaft AN2. The output shaft AB is connected to the third ring gear R3 and the first carrier C1. Finally, the transmission comprises a third brake B3, wherein the third brake B3 is connected to the third carrier C3.

2 zeigt eine Tabelle mit den Gängen und Betriebsmodi, die das erste Getriebe 1 realisiert. Ein Eintrag „x“ bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement (Bremse B oder Kupplung K) betätigt ist (Bremse und Kupplung geschlossen). Entsprechend bedeutet der Eintrag „–“, dass das Schaltelement nicht betätigt ist. „ICE Gear“ listet die Gänge, die bei Betrieb des Verbrennungsmotors möglich sind, hier sechs Vorwärtsgänge, einen Lastgang und eine Rückwärtsgang, „EM Gear“ die Gänge bei Betrieb des Elektromotors, hier drei Vorwärtsgänge. Im Folgenden werden Besonderheiten des Getriebes beschrieben. 2 shows a table with the gears and operating modes that the first gearbox 1 realized. An entry "x" means that the respective switching element (brake B or clutch K) is actuated (brake and clutch closed). Accordingly, the entry "-" means that the switching element is not actuated. "ICE Gear" lists the gears that are possible when the internal combustion engine is running, here six forward gears, one load gear and one reverse gear, "EM Gear" the gears during operation of the electric motor, here three forward gears. In the following, particularities of the transmission are described.

Das erste Getriebe 1 besitzt vor dem ersten Gang einen mechanischen Rückwärtsgang („rev“) und einen Lastgang („low“). Der Lastgang hat ein sehr kleines Übersetzungsverhältnis, das vorteilhaft für Anhängerfahrten oder Offroad-Fahrten ist. The first transmission 1 has a mechanical reverse gear ("rev") and a low gear before the first gear. The load gear has a very small gear ratio, which is advantageous for trailer trips or off-road trips.

Bei Stillstand, also einer Geschwindigkeit Null, ist es möglich, durch Schließen der Bremse B1 die Antriebswelle AN2 in positiver Drehrichtung und die Antriebswelle AN1 in entsprechend negativer Drehrichtung anzutreiben. Bei Betrieb des Verbrennungsmotors mit positivem Drehmoment wird ein entsprechendes negatives Drehmoment auf den Elektromotor übertragen. Auf dieses Weise ist es möglich, eine mit dem Elektromotor verbundene Batterie (nicht gezeigt) zu laden. Zum Anfahren wird mittels des Elektromotors das anliegende Drehmoment reduziert und somit das negative Drehmoment Richtung Null verschoben. Der Elektromotor übt ein positives Drehmoment aus während er weiterhin eine negative Geschwindigkeit hat, was heißt, dass der Elektromotor weiterhin die Batterie lädt während die Abtriebswelle sich in positiver Drehrichtung bewegt und damit das Fahrzeug anfährt. Der erste ICE-Gang wird erreicht, wenn die Geschwindigkeit des Elektromotors den Wert Null erreicht hat – der erste ICE-Gang ist damit ein virtueller Gang. Dieser Betriebsmodus ist besonders vorteilhaft für Start-Stopp-Fahrten in der Stadt mit einem geringen Ladungszustand der Batterie. Ein Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe ermöglicht ein Anfahren und ein Laden der Batterie bei niedrigen Geschwindigkeiten ohne eine Anfahrkupplung. At standstill, ie a zero speed, it is possible to drive by closing the brake B1, the drive shaft AN2 in the positive direction of rotation and the drive shaft AN1 in a corresponding negative direction of rotation. During operation of the internal combustion engine with positive torque, a corresponding negative torque is transmitted to the electric motor. In this way, it is possible to charge a battery (not shown) connected to the electric motor. To start is reduced by means of the electric motor, the applied torque and thus shifted the negative torque towards zero. The electric motor exerts a positive torque while continuing to have a negative speed, which means that the electric motor continues to charge the battery while the output shaft is moving in the positive direction of rotation and thus the vehicle is starting. The first ICE gear is reached when the speed of the electric motor has reached zero - the first ICE gear is thus a virtual gear. This mode of operation is particularly advantageous for city start-stop trips with a low battery state of charge. A powertrain with such a transmission allows for starting and charging the battery at low speeds without a starting clutch.

Der zweite, dritte und vierte ICE-Gang sind starre Gänge welche parallel betrieben werden können. Bis einschließlich zum vierten ICE-Gang kann das ICE-Übersetzungsverhältnis kontinuierlich über ein Einstellen des Verhältnisses der Geschwindigkeiten des Elektromotors / der Antriebswelle 1 zur Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors / der Antriebswelle 2 variiert werden. Ein Fahrzeug kann somit bis zum vierten ICE-Gang im eCVT-Modus betrieben werden. Der vierte, fünfte und sechste ICE-Gang sind starre Gänge mit festen Übersetzungsverhältnissen, bei denen die Kupplung K3 geschlossen ist. Das heißt, dass die erste Antriebswelle AN1 / der Elektromotor und die zweite Antriebswelle AN2 / der Verbrennungsmotor mit derselben Geschwindigkeit laufen. Ab dem vierten ICE-Gang kann das Fahrzeug in einem parallelen Hybridmodus mit hohen Übersetzungsverhältnissen betrieben werden, die vorteilhaft für ein Fahren mit hoher Geschwindigkeit sind. The second, third and fourth ICE gear are rigid gears which can be operated in parallel. Up to and including the fourth ICE gear, the ICE gear ratio can be varied continuously by adjusting the ratio of the speeds of the electric motor / drive shaft 1 to the speed of the engine / drive shaft 2. A vehicle can thus be operated in the eCVT mode until the fourth ICE gear. The fourth, fifth and sixth ICE gears are fixed gear ratios with fixed ratios where clutch K3 is closed. That is, the first drive shaft AN1 / the electric motor and the second drive shaft AN2 / the internal combustion engine are running at the same speed. From the fourth ICE gear, the vehicle can be operated in a high-ratio parallel hybrid mode that is advantageous for high-speed driving.

Das Getriebe ermöglicht es, dass ein Antriebstrang, in dem das Getriebe eingesetzt ist, allein über den Elektromotor betrieben werden kann. Die entsprechenden Schaltzustände „EM Gear“ sind in der 2 dargestellt. Im ersten EM-Gang ist es zudem möglich, über ein Schließen der Kupplung K2 den Verbrennungsmotor zu starten. Der Verbrennungsmotor kann auch aus dem zweiten EM-Gang durch Schließen der Kupplungen K1 und K2 gestartet werden, wodurch der Verbrennungsmotor im zweiten oder vierten ICE-Gang gestartet wird. Im dritten EM-Gang kann durch Schließen der Kupplung K2 der Verbrennungsmotor im sechsten ICE-Gang gestartet werden. Im rein elektrischen Fahrbetrieb kann der Verbrennungsmotor in verschiedenen ICE-Gängen gestartet werden was vorteilhaft ist, wenn, abhängig vom aktuellen EM-Gang, Ladungszustand der Batterie und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit / Drehgeschwindigkeit der Abtriebswelle AB zusätzlich Leistung erforderlich ist. The transmission makes it possible that a drive train in which the transmission is used, can be operated solely by the electric motor. The corresponding switching states "EM Gear" are in the 2 shown. In the first EM-gear it is also possible to start the combustion engine by closing the clutch K2. The engine may also be started from the second EM gear by closing the clutches K1 and K2, thereby starting the engine in the second or fourth ICE gear. In the third EM-gear can be started by closing the clutch K2 of the engine in the sixth ICE gear. In purely electric driving mode, the internal combustion engine can be started in various ICE gears, which is advantageous if, depending on the current EM gear, the state of charge of the battery and / or vehicle speed / Rotational speed of the output shaft AB additional power is required.

Ein Rückwärtsgang kann im rein elektrischen Betrieb durch ein Betrieb des Elektromotors in negativer Drehrichtung im ersten EM-Gang erreicht werden. Alternativ kann ein Rückwärtsgang durch Schließen der Kupplungen K1 und K2 und der dritten Bremse B3 realisiert werden. In dieser Variante sind sowohl Verbrennungsmotor als auch Elektromotor im Betrieb, was besonders vorteilhaft ist, wenn das Fahrzeug an einem steilen Hang, mit einem Anhänger oder bei niedrigem Ladungszustand der Batterie rückwärtsfahren soll. A reverse gear can be achieved in purely electrical operation by operating the electric motor in the negative direction of rotation in the first EM-gear. Alternatively, a reverse gear can be realized by closing the clutches K1 and K2 and the third brake B3. In this variant, both the internal combustion engine and the electric motor are in operation, which is particularly advantageous when the vehicle is to drive backwards on a steep slope, with a trailer or in the low state of charge of the battery.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes. 3 shows a second embodiment of a transmission according to the invention.

4 zeigt eine Tabelle mit den Betriebsmodi und Gängen, die mittels des zweiten Getriebes realisierbar sind. 4 shows a table with the operating modes and gears, which can be realized by means of the second transmission.

Das zweite Getriebe 2 ist eine Variante des ersten Getriebes 1. Im Unterschied zum ersten Getriebe 1 sieht das Getriebe 2 keine dritte Bremse B3 vor, was Vorteile im Sinne einer Vereinfachung hat. Damit entfallen beim zweiten Getriebe der Lastgang und der parallele ICE-Rückwärtsgang. Rückwärtsfahren ist nur im rein elektrischen Betrieb möglich. The second transmission 2 is a variant of the first transmission 1 , Unlike the first gearbox 1 sees the gearbox 2 no third brake B3 ago, which has advantages in terms of simplification. This eliminates the second gear, the load and the parallel ICE reverse gear. Reversing is only possible in purely electrical operation.

5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes. 6 zeigt eine Tabelle mit den Betriebsmodi und Gängen, die mittels des dritten Getriebes realisierbar sind. 5 shows a third embodiment of a transmission according to the invention. 6 shows a table with the operating modes and gears that can be realized by means of the third gear.

Das dritte Getriebe 3 ist eine weitere vereinfachte Variante des ersten Getriebes 1. Der erste Träger ist hier mit dem dritten Ringrad verbunden. Das dritte Getriebe 3 umfasst ebenfalls eine zweite Bremse B2, die aber einerseits mit dem ersten Träger C1, andererseits mit dem dritten Ringrad R3 verbunden ist. Des Weiteren ist die Abtriebswelle AB mit dem dritten Träger C3 verbunden. The third transmission 3 is another simplified variant of the first transmission 1 , The first carrier is here connected to the third ring gear. The third transmission 3 also includes a second brake B2, which is on the one hand connected to the first carrier C1, on the other hand, with the third ring gear R3. Furthermore, the output shaft AB is connected to the third carrier C3.

Damit entfallen beim dritten Getriebe der Lastgang, der sechste ICE-Gang und der dritte EM-Gang. Der erste ICE-Gang ist ein virtueller Gang, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Rückwärtsgang kann in einem rein elektrischen Betrieb durch eine negative Geschwindigkeit des Elektromotors / der Antriebswelle AN1 und durch Schließen der Bremsen B1 und B2 realisiert werden. Durch Schließen der ersten Kupplung K1 kann der Rückwärtsgang durch den Verbrennungsmotor / Antriebswelle AN2 in einem Parallelmodus betrieben werden. This eliminates the third gear, the load gear, the sixth ICE gear and the third EM gear. The first ICE gear is a virtual gear as described in the first embodiment. The reverse gear can be realized in a purely electrical operation by a negative speed of the electric motor / the drive shaft AN1 and by closing the brakes B1 and B2. By closing the first clutch K1, the reverse gear can be operated by the engine / drive shaft AN2 in a parallel mode.

Der erste, zweite und dritte ICE-Gang sind starre Gänge. Diese können im Parallelmodus betrieben werden. Damit können die Übersetzungsverhältnisse, wie im ersten Getriebe, kontinuierlich variiert werden. Der erste, zweite und dritte ICE-Gang kann auf zwei Weisen realisiert werden, abhängig davon, ob ein Start im eCVT-Betriebsmodus (ICE-Gänge 1a, 2a, 3a) oder im rein elektrischen Betrieb (ICE-Gänge 1b, 2b, 3b) erfolgt. Die Gänge 1a, 2a und 3a werden betrieben wenn im eCVT-Modus gestartet wird. Im rein elekrischen Betrieb lässt sich der Verbrennungsmotor IC in drei verschiedene Zwischengänge schalten, 1b 2b und 3b. Der EM-Gang ist in den drei Fällen immer der erste EM Gang. Damit lässt sich bei ICE-Neustart der Verbrennungsmotor in verschiedenen Gängen starten. Die 1b 2b und 3b sind Zwischengänge, weil sie im Parallelmodus nicht gefahren werden, sie werden nur beim ICE-Neustart im elektrischen Betrieb verwendet. Der zweite ICE-Gang 2a kann direkt vom ersten ICE-Gang 1b geschaltet werden, der dritte ICE-Gang 3a direkt vom zweiten ICE-Gang 2b, und der dritte ICE-Gang 3b ist direkt vom vierten ICE-Gang oder vom zweiten EM-Gang schaltbar. Der vierte und fünfte ICE-Gang sind für beide Modi gleich und geeignet für parallelen Hybridbetrieb bei hohen Geschwindigkeiten. Obwohl das dritte Getriebe im Vergleich zum ersten Getriebe weniger Zahnräder hat, ist es sehr vielseitig und bietet mehrere parallele Betriebsmodi abhängig vom Anfahrtsmodus. Es werden fünf Schaltelemente eingesetzt, und es gibt einen ICE-Rückwärtsgang. The first, second and third ICE gears are rigid gears. These can be operated in parallel mode. Thus, the transmission ratios, as in the first transmission, can be varied continuously. The first, second and third ICE gear can be realized in two ways, depending on whether a start in the eCVT operating mode (ICE gears 1a, 2a, 3a) or in the purely electric mode (ICE gears 1b, 2b, 3b ) he follows. The gears 1a, 2a and 3a are operated when started in eCVT mode. In purely electrical operation, the internal combustion engine IC can be switched into three different intermediate passages, 1b 2b and 3b. The EM-gear is always the first EM gear in the three cases. This allows the internal combustion engine to start in different gears when the ICE is restarted. The 1b 2b and 3b are intermediate gears, because they are not driven in parallel mode, they are used only during ICE restart in electrical operation. The second ICE gear 2a can be switched directly from the first ICE gear 1b, the third ICE gear 3a directly from the second ICE gear 2b, and the third ICE gear 3b is directly from the fourth ICE gear or the second EME Gear switchable. The fourth and fifth ICE gears are the same for both modes and suitable for parallel hybrid operation at high speeds. Although the third gear has fewer gears compared to the first gear, it is very versatile and offers several parallel operating modes depending on the approach mode. Five shift elements are used and there is an ICE reverse gear.

7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes. 8 zeigt eine Tabelle mit den Betriebsmodi und Gängen, die mittels des vierten Getriebes realisierbar sind. 7 shows a fourth embodiment of a transmission according to the invention. 8th shows a table with the operating modes and gears, which are feasible by means of the fourth gear.

Das vierte Ausführungsbeispiels ist eine Variante des in 1 gezeigten Getriebes 1. Im Unterschied zum ersten Getriebe 1 ist die Bremse B3 an dem Sonnenrad S3 von dem dritten Planetenradsatz PGS3 angebunden. Mit dieser Variation entfällt der Lastgang („low“) des in 1 gezeigten Getriebes 1. Der Vorteil dieser Änderung ist, dass das Getriebe 4 die Vorteile des ersten Getriebes 1 bis auf den Lastgang aufweist, aber auch als konventionelles Getriebe ohne E-Motor betrieben werden kann. D.h. ein Anfahrgang mit hoher Anfahrübersetzung sowie einen ICE-Rückwärtsgang bleibt trotz dieser Variation bestehen. Das Getriebe 4 ist besonders geeignet für Mild-Hybrid Fahrzeuge in Kombination mit kleineren E-Maschinen mit wenig Leistung. Wahlweise lässt sich das Getriebe 4 auch in Mikro-Hybrid sowie nicht hybridisierten Fahrzeuge als rein konventionelles Getriebe anwenden. The fourth embodiment is a variant of the in 1 shown gear 1 , Unlike the first gearbox 1 the brake B3 is connected to the sun gear S3 from the third planetary gear set PGS3. With this variation, the load ("low") of the in 1 shown gear 1 , The benefit of this change is that the gearbox 4 the advantages of the first transmission 1 has up to the load gear, but can also be operated as a conventional transmission without electric motor. This means that a start-up gear with a high starting gear ratio and an ICE reverse gear remain in spite of this variation. The gear 4 is particularly suitable for mild hybrid vehicles in combination with smaller low power e-machines. Optionally, the gear can be 4 also in micro-hybrid and non-hybridized vehicles as a purely conventional gear apply.

Das erste, zweite und dritte Getriebe sind vorteilhafterweise Komponente eines jeweiligen Antriebsstranges eines Fahrzeugs (nicht gezeigt). Der Antriebsstrang umfasst neben dem Getriebe einen mit der ersten Antriebswelle verbundenen Elektromotor und einen mit der zweiten Antriebswelle verbundenen Verbrennungsmotor. The first, second and third transmissions are advantageously components of a respective drive train of a vehicle (not shown). The drive train comprises, in addition to the transmission, an electric motor connected to the first drive shaft and an internal combustion engine connected to the second drive shaft.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014222153 A1 [0002] DE 102014222153 A1 [0002]

Claims (8)

Getriebe für einen Hybridantriebsstrang eines Fahrzeugs, umfassend – einen ersten Planetenradsatz (PGS1) mit einem ersten Sonnenrad (S1), einem ersten Träger (C1) und einem ersten Ringrad (R1), – einen zweiten Planetenradsatz (PGS2) mit einem zweiten Sonnenrad (S2), einem zweiten Träger (C2) und einem zweiten Ringrad (R2), – einen dritten Planetenradsatz (PGS3) mit einem dritten Sonnenrad (S3), einem dritten Träger (C3) und einem dritten Ringrad (R3), – eine erste Antriebswelle (AN1), die mit dem dritten Sonnenrad (S3) verbunden ist, und die mit einem Elektromotor verbindbar ist, – eine zweite Antriebswelle (AN2), die mit dem zweiten Sonnenrad (S2) verbunden ist, und die mit einem Verbrennungsmotor verbindbar ist, – eine Abtriebswelle (AB), – eine erste Kupplung (K1), eine zweite Kupplung (K2) und eine dritte Kupplung (K3), wobei – die erste Kupplung (K1) zwischen der zweiten Antriebswelle (AN2) und dem zweiten Sonnenrad (S2) angeordnet ist, – die zweite Kupplung (K2) zwischen der zweiten Antriebswelle (AN2) und der ersten Antriebswelle (AN1) angeordnet ist, – die dritte Kupplung (K3) zwischen dem dritten Sonnenrad (S3) und dem zweiten Träger (C2) angeordnet ist, und – der zweite Träger (C2) mit einem ersten Ringrad (R1) verbunden ist.  Transmission for a hybrid powertrain of a vehicle, comprising A first planetary gear set (PGS1) having a first sun gear (S1), a first carrier (C1) and a first ring gear (R1), A second planetary gear set (PGS2) having a second sun gear (S2), a second carrier (C2) and a second ring gear (R2), A third planetary gear set (PGS3) with a third sun gear (S3), a third carrier (C3) and a third ring gear (R3), A first drive shaft (AN1) connected to the third sun gear (S3) and connectable to an electric motor, A second drive shaft (AN2) connected to the second sun gear (S2) and connectable to an internal combustion engine, An output shaft (AB), - A first clutch (K1), a second clutch (K2) and a third clutch (K3), wherein The first clutch (K1) is arranged between the second drive shaft (AN2) and the second sun gear (S2), The second clutch (K2) is arranged between the second drive shaft (AN2) and the first drive shaft (AN1), - The third clutch (K3) between the third sun gear (S3) and the second carrier (C2) is arranged, and - The second carrier (C2) is connected to a first ring gear (R1). Getriebe nach Anspruch 1, zusätzlich umfassend eine erste Bremse (B1), die mit dem ersten Sonnenrad (S1) verbunden ist.  A transmission according to claim 1, further comprising a first brake (B1) connected to the first sun gear (S1). Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend eine zweite Bremse (B2) die mit dem zweiten Sonnenrad (S2) verbunden ist.  Transmission according to one of the preceding claims, additionally comprising a second brake (B2) which is connected to the second sun gear (S2). Getriebe nach Anspruch 3, wobei die Abtriebswelle (AB) mit dem dritten Ringrad (R3) und dem ersten Träger (C1) verbunden ist.  Transmission according to claim 3, wherein the output shaft (AB) is connected to the third ring gear (R3) and the first carrier (C1). Getriebe nach Anspruch 4, zusätzlich umfassend eine dritte Bremse (B3), wobei die dritte Bremse (B3) mit dem dritten Träger (C3) oder dem dritten Sonnenrad (S3) verbunden ist.  Transmission according to claim 4, additionally comprising a third brake (B3), wherein the third brake (B3) with the third carrier (C3) or the third sun gear (S3) is connected. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, zusätzlich umfassend eine zweite Bremse (B2), die einerseits mit dem ersten Träger (C1) verbunden ist, andererseits mit dem dritten Ringrad (R3) verbunden ist, und die Abtriebswelle (AB) mit dem dritten Träger (C3) verbunden ist.  Transmission according to one of claims 1 to 2, additionally comprising a second brake (B2) which is connected on the one hand with the first carrier (C1), on the other hand with the third ring gear (R3) is connected, and the output shaft (AB) with the third Carrier (C3) is connected. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der dritte Träger (C3) mit dem zweiten Ringrad (R2) verbunden ist.  Transmission according to one of the preceding claims, wherein the third carrier (C3) is connected to the second ring gear (R2). Hybridantriebstrang für ein Fahrzeug, umfassend ein Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, einen mit der ersten Antriebswelle verbundenen Elektromotor und einen mit der zweiten Antriebswelle verbundenen Verbrennungsmotor.  A hybrid powertrain for a vehicle, comprising a transmission according to any one of claims 1 to 7, an electric motor connected to the first drive shaft and an internal combustion engine connected to the second drive shaft.
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