DE102017201174A1 - Hybrid drive system for a motor vehicle - Google Patents

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Christian Meißner
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (2), mit einer ersten Elektromaschine (3), mit einer zweiten Elektromaschine (4) und mit einem Getriebe (5), insbesondere mit einem Drei-Gang-Getriebe, wobei das Getriebe (5) eine erste Gangstufe (I), eine zweite Gangstufe (II) und eine dritte Gangstufe (III) aufweist, wobei das Getriebe (5) eine Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) zur Anbindung der Verbrennungskraftmaschine (2), eine erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) zur Anbindung der ersten Elektromaschine (3), eine zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) zur Anbindung der zweiten Elektromaschine (4), eine Getriebeausgangswelle (8), ein erstes Schaltelement (6) und ein zweites Schaltelement (7) aufweist, und wobei die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) über das erste Schaltelement (6) mit der ersten Gangstufe (I) oder mit der zweiten Gangstufe (II) koppelbar bzw. von der ersten Gangstufe (I) oder von der zweiten Gangstufe (II) entkoppelbar ist.Der notwendige Bauraumbedarf für das Hybridantriebssystem ist einerseits nun dadurch verringert, insbesondere ist andererseits auch der Wartungsaufwand zusätzlich dadurch vermindert, dass mindestens eine der Gangstufen (I bis III) als ein Windungsgang ausgeführt ist.The invention relates to a hybrid drive system (1) for a motor vehicle, having an internal combustion engine (2), a first electric machine (3), a second electric machine (4) and a transmission (5), in particular a three-speed transmission in which the transmission (5) has a first gear stage (I), a second gear stage (II) and a third gear stage (III), wherein the gearbox (5) comprises an internal combustion engine transmission input shaft (2a) for connecting the internal combustion engine (2), a first electric machine transmission input shaft (3a) for connecting the first electric machine (3), a second electric machine transmission input shaft (4a) for connecting the second electric machine (4), a transmission output shaft (8), a first switching element (6) and a second switching element (7), and wherein the internal combustion engine transmission input shaft (2a) via the first switching element (6) with the first gear stage (I) or with the second gear stage (II) coupled b The necessary space requirement for the hybrid drive system is on the one hand now reduced thereby, on the other hand, on the other hand, the maintenance effort is further reduced by the fact that at least one of the gear stages (I to III) is designed as a winding passage.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem für ein Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1.The invention relates to a hybrid drive system for a motor vehicle according to the features of the preamble of claim 1.

Im Stand der Technik sind eine Vielzahl von Hybridantriebssystemen, insbesondere Hybridantriebsstränge für Kraftfahrzeuge bekannt. Diese weisen im Allgemeinen mindestens eine Verbrennungskraftmaschine und mindestens eine Elektromaschine auf. Über ein entsprechend vorgesehenes Getriebe wird der Kraftfluss von der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Elektromaschine auf den Abtrieb des Kraftfahrzeuges realisiert. Dem Getriebe ist insbesondere ein Differential nachgeschaltet, wobei mit Hilfe des Differentials die Räder des Kraftfahrzeuges antreibbar sind.In the prior art, a variety of hybrid drive systems, in particular hybrid powertrains for motor vehicles are known. These generally have at least one internal combustion engine and at least one electric machine. Via a correspondingly provided gear, the power flow is realized by the internal combustion engine and / or the electric machine on the output of the motor vehicle. The transmission is in particular followed by a differential, with the aid of the differential, the wheels of the motor vehicle are driven.

Im Stand der Technik ist ein Hybridantriebsstrang bekannt ( DE 10 2010 028 026 A1 ), wobei der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine sowie eine erste und eine zweite Elektromaschine aufweist. Weiterhin ist ein Getriebe vorgesehen, wobei das Getriebe als ein Vier-Stufen-Getriebe ausgebildet ist, nämlich vier Gangstufen bzw. vier Gänge aufweist. Zur Anbindung der Verbrennungskraftmaschine sowie der ersten und der zweiten Elektromaschine weist das Getriebe eine Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle zur Anbindung der Verbrennungskraftmaschine, eine erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle zur Anbindung der ersten Elektromaschine sowie eine zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle zur Anbindung der zweiten Elektromaschine auf. Weiterhin weist das Getriebe eine Getriebeausgangswelle und mehrere Schaltelemente auf. Die Ausbildung und/oder Anordnung der vier Gangstufen bzw. der vier Gänge des Getriebes sowie die Ausführung und/oder Anordnung eines ersten Schaltelementes ist bei dem bekannten Hybridantriebsstrang so ausgeführt, dass die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle über das erste Schaltelement mit der ersten Gangstufe koppelbar oder über das erste Schaltelement mit der zweiten Gangstufe koppelbar bzw. von zuvor genannten Gangstufen entsprechend entkoppelbar ist. Die erste und zweite Elektromaschine sowie die Verbrennungskraftmaschine sind bei dem bekannten Hybridantriebsstrang insbesondere koaxial zueinander angeordnet.In the prior art, a hybrid powertrain is known ( DE 10 2010 028 026 A1 ), wherein the drive train comprises an internal combustion engine and a first and a second electric machine. Furthermore, a transmission is provided, wherein the transmission is designed as a four-stage transmission, namely four speed steps or four gears has. To connect the internal combustion engine and the first and the second electric machine, the transmission has an internal combustion engine transmission input shaft for connecting the internal combustion engine, a first electric machine transmission input shaft for connecting the first electric machine and a second electric machine transmission input shaft for connecting the second electric machine. Furthermore, the transmission has a transmission output shaft and a plurality of switching elements. The design and / or arrangement of the four gear stages or the four gears of the transmission and the design and / or arrangement of a first switching element is designed in the known hybrid powertrain so that the internal combustion engine transmission input shaft via the first switching element with the first gear stage coupled or via the first switching element can be coupled to the second gear stage or decoupled from the aforementioned gear stages accordingly. The first and second electric machine and the internal combustion engine are arranged in the known hybrid powertrain in particular coaxially to each other.

Der im Stand der Technik bekannte Hybridantriebsstrang ist aber noch nicht optimal ausgebildet. Zwar weist das hier eingesetzte Getriebe eine Mehrzahl von Gangstufen bzw. eine Mehrzahl von Gängen auf, jedoch benötigt der so ausgebildete Hybridantriebsstrang einen entsprechend großen axialen Bauraum. Zudem ist die Anzahl der hier verwendeten Komponenten, insbesondere die Anzahl der Schaltelemente sehr groß. Letzteres führt auch zu einem erhöhten Wartungsaufwand.However, the hybrid powertrain known in the prior art is not yet optimally configured. Although the transmission used here has a plurality of gear stages or a plurality of gears, however, the hybrid drive train formed in this way requires a correspondingly large axial installation space. In addition, the number of components used here, in particular the number of switching elements is very large. The latter also leads to increased maintenance.

Der im Stand der Technik bekannte Hybridantriebsstrang, vom die Erfindung ausgeht, ist daher insbesondere nicht für den Quereinbau in Kraftfahrzeugen und/oder für nicht unbedingt kleinere Kraftfahrzeuges geeignet und auch sehr wartungsaufwendig.The well-known in the art hybrid powertrain, from which the invention proceeds, is therefore not particularly suitable for transverse installation in motor vehicles and / or not necessarily smaller motor vehicle and also very expensive to maintain.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Hybridantriebssystem, von dem die Erfindung ausgeht, nun derart auszugestalten und weiterzubilden, dass der notwendige Bauraumbedarf für das Hybridantriebssystem einerseits verringert ist, insbesondere andererseits zusätzlich auch der Wartungsaufwand vermindert ist.The invention is therefore based on the object, the above-mentioned hybrid drive system, from which the invention proceeds to design and further develop that the necessary space requirements for the hybrid drive system is on the one hand reduced, in particular on the other hand, in addition, the maintenance is reduced.

Diese zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun zunächst durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.This previously indicated object is now solved by the features of claim 1.

Dadurch, dass nun mindestens eine der Gangstufen als ein Windungsgang ausgeführt ist, werden entsprechende Vorteile erzielt. Insbesondere kann das Hybridantriebssystem bzw. ein entsprechender Hybridantriebsstrang, insbesondere das Getriebe nun eine Mehrzahl von Gangstufen, insbesondere mindestens drei Gangstufen, nämlich eine erste Gangstufe, eine zweite Gangstufe und eine dritte Gangstufe aufweisen, wobei mindestens eine dieser Gangstufen als ein Windungsgang ausgeführt ist. Dadurch wird der axiale Bauraumbedarf für das Hybridantriebssystem bzw. für den Hybridantriebsstrang verringert. Ein „Windungsgang“ windet sich insbesondere über mehrere, insbesondere über mindestens drei Wellen bzw. - anders ausgedrückt - ein „Windungsgang“ benutzt insbesondere mindestens eine Getriebewelle „funktionstechnisch doppelt“ zur Realisierung des Kraftflusses dieses Windungsganges.The fact that now at least one of the gear stages is designed as a winding passage, corresponding advantages are achieved. In particular, the hybrid drive system or a corresponding hybrid powertrain, in particular the transmission now have a plurality of gear stages, in particular at least three gear stages, namely a first gear, a second gear and a third gear, wherein at least one of these gears is designed as a winding course. As a result, the axial space requirement for the hybrid drive system or for the hybrid powertrain is reduced. A "winding course" winds in particular over several, in particular over at least three waves or - in other words - a "winding" uses in particular at least one transmission shaft "functionally double" to realize the power flow of this winding course.

Dadurch, dass nun mindestens eine der Gangstufen als ein Windungsgang ausgeführt ist, können auch die Anzahl der Komponenten des Getriebes, insbesondere die Anzahl der Schaltelemente verringert werden, was im Folgenden noch ausführlicher erläutert werden wird. Hierdurch ist der Wartungsaufwand ebenfalls entsprechend verringert und die damit verbundenen Kosten sind reduziert.The fact that now at least one of the gear ratios is designed as a winding passage, the number of components of the transmission, in particular the number of switching elements can be reduced, which will be explained in more detail below. As a result, the maintenance effort is also reduced accordingly and the associated costs are reduced.

In der bevorzugten Ausführungsform ist die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle achsparallel zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnet. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist nämlich insbesondere die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnet, wobei dann die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle achsparallel zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle und zur zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle in einem bestimmten Abstand angeordnet ist. Hierdurch bedingt ergeben sich insbesondere schaltungstechnische Vorteile bzw. eine große schaltungstechnische Flexibilität des Hybridantriebssystems.In the preferred embodiment, the first electric machine transmission input shaft is disposed axially parallel to the internal combustion engine transmission input shaft. In the preferred embodiment, in particular the second electric machine transmission input shaft is arranged coaxially with the internal combustion engine transmission input shaft, in which case the first electric machine transmission input shaft is arranged axially parallel to the internal combustion engine transmission input shaft and the second electric machine transmission input shaft at a certain distance. This results in particular circuit advantages or a great circuit flexibility of the hybrid drive system.

Der Windungsgang ist nun insbesondere mit Hilfe der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle realisiert. Insbesondere wird der Kraftfluss zur ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle über ein auf der Getriebeausgangswelle angeordnetes Losrad zur Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle geleitet und mit Hilfe der bzw. über die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle dann auf die Getriebeausgangswelle geleitet (bzw. über entsprechender Zahnräder, was im Folgenden noch näher erläutert werden wird). Der Windungsgang wird daher insbesondere mit einem auf der Getriebeausgangswelle angeordnetem Losrad und der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle realisiert, was im Folgenden nochmal ausführlich erläutert werden wird. Dadurch, dass die Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle achsparallel und beabstandet zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle angeordnet ist, kann die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle zur Realisierung des Windungsganges, insbesondere als eine „weitere Getriebewelle / Triebwelle“ verwendet werden. Es muss also zur Realisierung des Windungsganges nicht eine extra separate zusätzliche weitere Getriebewelle vorgesehen sein.The Windungsgang is now realized in particular with the help of the first electric machine transmission input shaft. In particular, the power flow to the first electric machine transmission input shaft is directed to the electric machine transmission input shaft via a loose wheel arranged on the transmission output shaft and then directed to the transmission output shaft by means of or via the first electric machine transmission input shaft (or via corresponding gears, which will be described in more detail below) will be explained). The Windungsgang is therefore realized in particular with a arranged on the transmission output shaft idler gear and the first electric machine transmission input shaft, which will be explained in detail again below. Characterized in that the electric machine transmission input shaft is arranged axially parallel and spaced from the internal combustion engine transmission input shaft, the first electric machine transmission input shaft for the realization of Windungsganges, in particular as a "further transmission shaft / drive shaft" can be used. It must therefore not be provided for the realization of Windungsganges an extra separate additional additional gear shaft.

Das erste und das zweite Schaltelement sind im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet. Insbesondere hierdurch wird auch eine kompakte axiale Bauform realisiert. The first and second switching elements are arranged substantially in the same plane. In particular, this also realizes a compact axial design.

Das bevorzugte Hybridantriebssystem bzw. der bevorzugte Hybridantriebsstrang weist im Wesentlichen insbesondere folgende „Topologie“ auf: Auf der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle ist ein erstes Losrad vorgesehen, wobei auf der Getriebeausgangswelle ein zweites Losrad vorgesehen ist. Schließlich ist auf der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle ein erstes Festrad vorgesehen. Das erste Losrad steht mit dem zweiten Losrad in Eingriff, wobei das zweite Losrad mit dem ersten Festrad in Eingriff steht.The preferred hybrid drive system or the preferred hybrid powertrain has, in particular, the following "topology": A first idler gear is provided on the internal combustion engine transmission input shaft, wherein a second idler gear is provided on the transmission output shaft. Finally, a first fixed wheel is provided on the first electric machine transmission input shaft. The first idler gear engages the second idler gear, with the second idler gear engaged with the first idler gear.

Auf der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle ist ein zweites Festrad vorgesehen und auf der Getriebeausgangswelle ist ein drittes Losrad vorgesehen bzw. angeordnet. Das zweite Festrad steht in Eingriff mit dem dritten Losrad.On the first electric machine transmission input shaft, a second fixed gear is provided and on the transmission output shaft, a third idler gear is provided or arranged. The second fixed gear is engaged with the third idler gear.

Weiterhin weist die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle ein drittes Festrad und die Getriebeausgangwelle ein viertes Festrad auf. Das dritte Festrad steht mit dem vierten Festrad entsprechend in Eingriff.Furthermore, the second electric machine transmission input shaft has a third fixed gear and the transmission output shaft has a fourth fixed gear. The third fixed gear is engaged with the fourth fixed gear accordingly.

Das erste und das zweite Schaltelement sind nun bei der bevorzugten Ausführungsform des Hybridantriebsstranges wie folgt angeordnet und/oder ausgebildet:The first and second switching elements are now arranged and / or formed in the preferred embodiment of the hybrid powertrain as follows:

Die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle ist über das erste Schaltelement mit dem ersten Losrad koppelbar oder mit dem dritten Festrad koppelbar bzw. entsprechend entkoppelbar. Über das zweite Schaltelement ist die Getriebeausgangswelle mit dem zweiten Losrad oder mit dem dritten Losrad koppelbar bzw. entsprechend entkoppelbar.The internal combustion engine transmission input shaft can be coupled via the first shift element to the first idler gear or coupled to the third fixed gear or decoupled accordingly. About the second switching element, the transmission output shaft with the second idler gear or with the third idler gear can be coupled or decoupled accordingly.

Durch die oben beschriebene Anordnung und/oder Ausführung der Zahnräder bzw. des ersten und zweiten Schaltelementes ist nun ein Windungsgang realisierbar, bei dem dann das erste Schaltelement mit dem ersten Losrad gekoppelt ist und das zweite Schaltelement mit dem dritten Losrad gekoppelt ist. Der Kraftfluss des dann so realisierten Windungsganges läuft dann über das erste Losrad, das zweite Losrad, das erste Festrad, das zweite Festrad und das mit der Getriebeausgangswelle gekoppelte dritte Losrad über die Getriebeausgangswelle bis zum Abtrieb des Kraftfahrzeuges.By the above-described arrangement and / or execution of the gears or the first and second switching element now a Windungsgang can be realized, in which then the first switching element is coupled to the first idler gear and the second switching element is coupled to the third idler gear. The power flow of the then then realized Windungsganges then runs on the first idler gear, the second idler gear, the first fixed gear, the second fixed gear and coupled to the transmission output shaft third idler gear on the transmission output shaft to the output of the motor vehicle.

Insbesondere ist der Windungsgang, hier die erste Gangstufe als erster Gang ausgebildet. Denkbar ist aber auch, dass der Windungsgang als dritte Gangstufe bzw. als dritter Gang ausgebildet ist. Dies ist abhängig von der jeweiligen spezifischen Ausführungsform des entsprechenden Hybridantriebssystems.In particular, the Windungsgang, here the first gear is designed as a first gear. It is also conceivable that the Windungsgang is designed as a third gear or third gear. This is dependent on the particular specific embodiment of the corresponding hybrid drive system.

Im Ergebnis sind zunächst die eingangs genannten Nachteile vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.As a result, initially the disadvantages mentioned above are avoided and corresponding advantages are achieved.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Hybridantriebssystem in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der nachfolgenden Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

  • 1 in einer schematischen, sehr vereinfachten Darstellung die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Hybridantriebssystems für ein Kraftfahrzeug bzw. deren Positionierung und/oder Anordnung (Topologie).
There are now a variety of ways to design the hybrid drive system according to the invention in an advantageous manner and further. For this purpose, reference may first be made to the claims subordinate to claim 1. In the following, a preferred embodiment of the invention will now be described with reference to the following drawings and the accompanying description. In the drawing shows:
  • 1 in a schematic, very simplified representation of the essential components of the hybrid drive system according to the invention for a motor vehicle or their positioning and / or arrangement (topology).

Die 1 zeigt in einer sehr vereinfachten schematischen Darstellung ein Hybridantriebssystem 1, insbesondere einen Hybridantriebsstrang 1a für ein nicht näher im Einzelnen dargestelltes Kraftfahrzeug.The 1 shows in a very simplified schematic representation of a hybrid drive system 1 , in particular a hybrid powertrain 1a for a motor vehicle not shown in detail.

Gut zu erkennen in 1 ist, dass das Hybridantriebssystem 1 bzw. der Hybridantriebsstrang 1a hier eine Verbrennungskraftmaschine 2, eine erste Elektromaschine 3 und eine zweite Elektromaschine 4 aufweist. Weiterhin ist ein Getriebe 5 vorgesehen. Das Getriebe 5 ist hier insbesondere als ein Drei-Gang-Getriebe ausgebildet, weist nämlich eine erste Gangstufe I, eine zweite Gangstufe II und eine dritte Gangstufe III auf. Mit dem Begriff „Gangstufe“ ist insbesondere die Realisierung einer entsprechenden bestimmten Übersetzung gemeint. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Hybridantriebsstranges 1a entspricht hier die erste Gangstufe I dem ersten Gang des Getriebes 5, die zweite Gangstufe II dem zweiten Gang des Getriebes 5 und die dritte Gangstufe III dem dritten Gang des Getriebes 5. Denkbar ist auch eine andere Ausbildung und/oder Zuordnung der unterschiedlichen Gangstufen I bis III zu bestimmten jeweiligen Getriebe-Gängen.Good to recognize in 1 is that the hybrid drive system 1 or the hybrid powertrain 1a here a combustion engine 2 , a first electric machine 3 and a second electric machine 4 having. Furthermore, a transmission 5 is provided. The gear 5 is here designed in particular as a three-speed transmission, namely, has a first gear I , a second gear II and a third gear III on. By the term "gear ratio" is meant in particular the realization of a corresponding specific translation. In the preferred embodiment of the hybrid powertrain 1a corresponds here to the first gear I the first gear of the transmission 5 , the second gear II the second gear of the transmission 5 and the third gear III the third gear of the transmission 5 , It is also conceivable another training and / or assignment of different grades I to III to certain respective transmission gears.

Wie die 1 weiter deutlich macht, weist das Getriebe 5 mehrere Getriebewellen auf. Das Getriebe 5 weist eine Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle 2a zur Anbindung der Verbrennungskraftmaschine 2, eine erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a zur Anbindung der ersten Elektromaschine 3, eine zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 4a zur Anbindung der zweiten Elektromaschine 4 und eine Getriebeausgangswelle 8 auf. Zur Realisierung bzw. zur Schaltung der einzelnen Gangstufen sind mehrere Schaltelemente, nämlich ein erstes Schaltelement 6 und ein zweites Schaltelement 7 vorgesehen. Die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle 2a ist über das erste Schaltelement 6 mit der ersten Gangstufe I koppelbar oder über das erste Schaltelement 6 mit der zweiten Gangstufe II koppelbar (bzw. entsprechend wirksam verbindbar) bzw. von den zuvor genannten Gangstufen I und II entkoppelbar.As the 1 makes clear, the transmission points 5 several transmission shafts on. The gear 5 has an internal combustion engine transmission input shaft 2a for connection of the internal combustion engine 2 , a first electric machine transmission input shaft 3a for connection of the first electric machine 3 , a second electric machine transmission input shaft 4a for connection of the second electric machine 4 and a transmission output shaft 8th on. For the realization or the circuit of the individual gear stages are a plurality of switching elements, namely a first switching element 6 and a second switching element 7 intended. The internal combustion engine transmission input shaft 2a is over the first switching element 6 with the first gear I coupled or via the first switching element 6 with the second gear II coupled (or correspondingly effective connectable) or from the aforementioned grades I and II decoupled.

Bei der in 1 gewählten Darstellung bzw. bei der bevorzugten Ausführungsform des Hybridantriebssystems 1 bzw. des Hybridantriebsstranges 1a ist die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle 2a insbesondere als Kurbelwelle ausgebildet. Die erste und die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a und 4a sind insbesondere als Rotorwelle der jeweiligen Elektromaschine 3 und 4 ausgebildet, wobei insbesondere die Rotorwelle der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a als Vollwelle und die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 4a als Hohlwelle ausgebildet ist.At the in 1 selected representation or in the preferred embodiment of the hybrid drive system 1 or the hybrid powertrain 1a is the internal combustion engine transmission input shaft 2a designed in particular as a crankshaft. The first and second electric machine transmission input shaft 3a and 4a are in particular as a rotor shaft of the respective electric machine 3 and 4 formed, in particular, the rotor shaft of the first electric machine transmission input shaft 3a as a solid shaft and the second electric machine transmission input shaft 4a is designed as a hollow shaft.

Die eingangs genannten Nachteile sind nun zunächst dadurch vermieden, dass mindestens eine der Gangstufen I bis III als ein Windungsgang ausgeführt ist. Hierdurch ist der notwendige axiale Bauraumbedarf für des Hybridantriebssystem 1 bzw. für den Hybridantriebsstrang 1a entsprechend verringert, insbesondere ist auch die Anzahl der Komponenten des Getriebes 5 verringert, so dass der entsprechende Wartungsaufwand und die damit verbundenen Kosten verringert sind, also entsprechende Vorteile realisiert sind, wie eingangs bereits erläutert.The aforementioned disadvantages are now initially avoided by at least one of the gear stages I to III is executed as a winding course. As a result, the necessary axial space requirement for the hybrid drive system 1 or for the hybrid powertrain 1a reduced accordingly, in particular, the number of components of the transmission 5 reduces, so that the corresponding maintenance and the associated costs are reduced, so the corresponding benefits are realized, as already explained above.

Wie aus der 1 ersichtlich ist, ist nun die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a achsparallel zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle 2a angeordnet. Insbesondere ist bei dem in 1 dargestellten bevorzugt ausgeführten Hybridantriebssystem 1 die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 4a koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle 2a angeordnet, wobei die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a achsparallel zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle 2a und auch achsparallel zur zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 4a in einem bestimmten Abstand angeordnet ist bzw. in einem bestimmten Abstand beabstandet ist.Like from the 1 it can be seen, is now the first electric machine transmission input shaft 3a axially parallel to the internal combustion engine transmission input shaft 2a arranged. In particular, in the in 1 illustrated preferred hybrid drive system 1 the second electric machine transmission input shaft 4a arranged coaxially with the internal combustion engine transmission input shaft 2a, wherein the first electric machine transmission input shaft 3a axially parallel to the internal combustion engine transmission input shaft 2a and also axially parallel to the second electric machine transmission input shaft 4a is arranged at a certain distance or is spaced at a certain distance.

Weiterhin wird aus 1 deutlich, was im Folgenden aber noch ausführlicher erläutert werden wird, dass der Windungsgang mit Hilfe der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a realisiert ist, insbesondere wird der Kraftfluss dieses Windungsganges nämlich einerseits der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a zugeführt und andererseits über diese erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a auch wieder „umgelenkt“ bzw. hier zur Getriebeausgangwelle 8 geführt, insbesondere „zurückgeführt“, nämlich über bestimmte Zahnräder, was im Folgenden noch erläutert werden wird. Hierbei wird zur Realisierung des Windungsganges daher die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a als „weitere Triebwelle“ des Getriebes 5 entsprechend mit verwendet.Furthermore, it is off 1 clearly what will be explained in more detail below but that the Windungsgang using the first electric machine transmission input shaft 3a is realized, in particular, the power flow of this Windungsganges namely the one hand, the first electric machine transmission input shaft 3a is supplied and on the other hand via this first electric machine transmission input shaft 3a again "deflected" or here to the transmission output shaft 8th guided, in particular "returned", namely on certain gears, which will be explained below. In this case, therefore, the realization of the Windungsganges the first electric machine transmission input shaft 3a as a "further drive shaft" of the transmission 5 used accordingly.

Eine besonders kompakte Bauform des Hybridantriebssystems 1 bzw. des Hybridantriebsstranges 1a ist nun insbesondere auch dadurch realisiert, dass das erste Schaltelement 6 und das zweite Schaltelement 7 im Wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind, so wie aus der 1 ersichtlich.A particularly compact design of the hybrid drive system 1 or the hybrid powertrain 1a is now also realized in particular by the fact that the first switching element 6 and the second switching element 7 are arranged substantially in the same plane, as from the 1 seen.

Im Folgenden dürfen die Anordnung und/oder die Positionierung der einzelnen Zahnräder und der jeweiligen Gangstufen I bis III und/oder die spezifische Ausführung des jeweiligen Zahnrades nochmals genauer erläutert werden:In the following, the arrangement and / or the positioning of the individual gears and the respective gear stages may I to III and / or the specific embodiment of the respective gear are explained in more detail again:

Auf der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle 2a ist ein erstes Losrad 9 vorgesehen bzw. angeordnet. Auf der Getriebeausgangwelle 8 ist ein zweites Losrad 10 vorgesehen und/oder angeordnet. Die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a weist ein - erstes - Festrad 11 auf, das fest mit der Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a verbunden ist. Das erste Losrad 9 und das zweite Losrad 10 stehen miteinander in Eingriff, wobei das zweite Losrad 10 mit dem ersten Festrad 11 in Eingriff steht.On the internal combustion engine transmission input shaft 2a is a first idler 9 provided or arranged. On the transmission output shaft 8th is a second idler gear 10 provided and / or arranged. The first electric machine transmission input shaft 3a has a - first - fixed wheel 11 on that stuck with the electric machine transmission input shaft 3a connected is. The first idler gear 9 and the second idler gear 10 are engaged with each other, wherein the second idler gear 10 with the first fixed wheel 11 engaged.

Auf der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a ist ein zweites Festrad 12 vorgesehen und angeordnet, wobei auf der Getriebeausgangswelle 8 ein drittes Losrad 13 vorgesehen bzw. angeordnet ist. Das zweite Festrad 12 steht in Eingriff mit dem dritten Losrad 13.On the first electric machine transmission input shaft 3a is a second fixed bike 12 provided and arranged, wherein on the transmission output shaft 8th a third idler gear 13 is provided or arranged. The second fixed wheel 12 is engaged with the third idler gear 13 ,

Die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 4a weist ein drittes Festrad 14 auf, wobei die Getriebeausgangswelle 8 ein viertes Festrad 15 aufweist. Das dritte Festrad 14 und das vierte Festrad 15 stehen miteinander in Eingriff.The second electric machine transmission input shaft 4a has a third fixed wheel 14 on, with the transmission output shaft 8th a fourth fixed wheel 15 having. The third fixed wheel 14 and the fourth fixed wheel 15 are engaged with each other.

Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle 2a über das erste Schaltelement 6 mit dem ersten Losrad 9 koppelbar oder mit dem dritten Festrad 14 koppelbar bzw. entsprechend entkoppelbar. Hierdurch ist diese Welle mit dem jeweiligen Zahnrad drehfest verbindbar. Über das zweite Schaltelement 7 ist die Getriebeausgangswelle 8 einerseits mit dem zweiten Losrad 10 koppelbar oder andererseits auch mit dem dritten Losrad 13 koppelbar bzw. von diesen Zahnrädern entsprechend entkoppelbar. Im jeweils gekoppelten Zustand ist die Getriebeausgangwelle 8 dann entweder mit dem zweiten Losrad 10 oder mit dem dritten Losrad 13 drehfest verbunden.How out 1 is apparent, the internal combustion engine transmission input shaft 2a via the first switching element 6 with the first idler gear 9 coupled or with the third fixed wheel 14 coupled or corresponding decoupled. As a result, this shaft is rotatably connected to the respective gear. About the second switching element 7 is the transmission output shaft 8th on the one hand with the second idler gear 10 coupled or on the other hand with the third idler gear 13 coupled or decoupled from these gears accordingly. In each coupled state, the transmission output shaft 8 is then either with the second idler gear 10 or with the third idler gear 13 rotatably connected.

Das hier so entsprechend realisierte Getriebe 5 weist im Wesentlichen drei Gangstufen, nämlich eine erste Gangstufe I, eine zweite Gangstufe II und eine dritte Gangstufe III auf. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Hybridantriebssystems 1 ist die erste Gangstufe I als ein erster Gang, die zweite Gangstufe II als zweiter Gang und die dritte Gangstufe III als dritter Gang ausgebildet. Die erste Gangstufe I ist insbesondere hierbei als Windungsgang ausgeführt. Bei eingelegtem bzw. realisiertem Windungsgang, wie hier der insbesondere bei eingelegtem ersten Gang, ist das erste Schaltelement 6 mit dem ersten Losrad 9 gekoppelt und das zweite Schaltelement 7 mit dem dritten Losrad 13 gekoppelt. Der Kraftfluss dieses so dann realisierten Windungsganges läuft dann über die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle 2a, über das in 1 nach links geschaltete erste Schaltelement 6, über das erste Losrad 9, das zweite Losrad 10, welches auf der Getriebeausgangswelle 8 frei drehen kann, über das erste Festrad 11, über die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 3a zum zweiten Festrad 12, vom zweiten Festrad 12 auf das dritte Losrad 13 und über das in 1 nach rechts geschaltete zweite Schaltelement 7 auf die Getriebeausgangwelle 8.The gearbox realized in this way 5 essentially has three gear stages, namely a first gear I , a second gear II and a third gear III on. In the preferred embodiment of the hybrid propulsion system 1 is the first gear I as a first gear, the second gear II as second gear and the third gear III trained as a third course. The first gear I is in this case designed as Windungsgang particular. When inserted or realized Windungsgang, as here in particular when inlaid first gear, the first switching element 6 with the first idler gear 9 coupled and the second switching element 7 with the third idler gear 13 coupled. The power flow of this so then realized Windungsganges then runs on the internal combustion engine transmission input shaft 2a , about that in 1 to the left switched first switching element 6 , about the first idler gear 9 , the second idler 10 which is on the transmission output shaft 8th can turn freely, over the first fixed wheel 11 , about the first electric machine transmission input shaft 3a to the second fixed wheel 12 , from the second fixed wheel 12 on the third loose wheel 13 and about that in 1 to the right switched second switching element 7 on the transmission output shaft 8th ,

Die Getriebeausgangswelle 8 ist drehwirksam mit einem hier nur schematisch dargestellten Differential 16 verbunden. Das vierte Festrad 15 steht dabei in Eingriff mit einem Differential-Antriebsrad 16a.The transmission output shaft 8th is rotationally effective with a differential shown here only schematically 16 connected. The fourth fixed wheel 15 stands in engagement with a differential drive wheel 16a ,

Die zweite Gangstufe II bzw. der zweite Gang wird insbesondere durch das auf der zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle 4a angeordnete dritte Festrad 14 und das auf der Getriebeausgangswelle 8 angeordnete vierte Festrad 15 gebildet. Die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle 2a ist bei der Schaltstellung des ersten Schaltelementes 6 nach rechts daher wirksam mit der zweiten Gangstufe II verbindbar bzw. verbunden bzw. ist so dann der zweite Gang realisiert.The second gear II or the second gear is in particular by the on the second electric machine transmission input shaft 4a arranged third fixed wheel 14 and that on the transmission output shaft 8th arranged fourth fixed wheel 15 educated. The internal combustion engine transmission input shaft 2a is at the switching position of the first switching element 6 to the right therefore effective with the second gear II connectable or connected or is then realized the second gear.

Die dritte Gangstufe III wird insbesondere realisiert durch die Schaltstellung des ersten Schaltelementes 6 nach links bzw. des zweiten Schaltelementes 7 ebenfalls nach links (in 1 nach links), wobei dann die dritte Gangstufe III gebildet ist im Wesentlichen durch das erste Losrad 9 und das zweite Losrad 10.The third gear III is realized in particular by the switching position of the first switching element 6 to the left or the second switching element 7 also to the left (in 1 to the left), where then the third gear III is formed essentially by the first idler gear 9 and the second idler gear 10 ,

Denkbar ist auch, dass der Windungsgang nicht als erster Gang realisierbar ist, sondern beispielsweise als dritter Gang, was hier aber nicht dargestellt ist. Für diesen Fall werden insbesondere dann die Dimensionierungen der auf der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle in 1 dargestellten Festräder dimensionstechnisch „vertauscht“.It is also conceivable that the Windungsgang is not feasible as a first gear, but, for example, as a third gear, which is not shown here. In this case, the dimensions of the first on the first electric transmission input shaft in particular 1 shown fixed wheels dimensionally "reversed".

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
HybridantriebssystemHybrid drive system
1a1a
HybridantriebsstrangHybrid powertrain
22
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
2a2a
Verbrennungskraftmaschinen-GetriebeeingangswelleInternal combustion engines, transmission input shaft
33
erste Elektromaschinefirst electric machine
3a3a
erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswellefirst electric machine transmission input shaft
44
zweite Elektromaschinesecond electric machine
4a4a
zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswellesecond electric machine transmission input shaft
55
Getriebetransmission
66
erstes Schaltelementfirst switching element
77
zweites Schaltelementsecond switching element
88th
GetriebeausgangswelleTransmission output shaft
9 9
erstes Losradfirst idler gear
1010
zweites Losradsecond idler gear
1111
erstes Festradfirst fixed bike
1212
zweites Festradsecond fixed wheel
1313
drittes Losradthird idler gear
1414
drittes Festradthird fixed wheel
1515
viertes Festradfourth fixed wheel
1616
Differentialdifferential
16a16a
Differential-Antriebsrad Differential drive gear
II
erste Gangstufe / erster Gangfirst gear / first gear
IIII
zweite Gangstufe / zweiter Gangsecond gear / second gear
IIIIII
dritte Gangstufe / dritter Gangthird gear / third gear

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010028026 A1 [0003]DE 102010028026 A1 [0003]

Claims (10)

Hybridantriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (2), mit einer ersten Elektromaschine (3), mit einer zweiten Elektromaschine (4) und mit einem Getriebe (5), insbesondere mit einem Drei-Gang-Getriebe, wobei das Getriebe (5) eine erste Gangstufe (I), eine zweite Gangstufe (II) und eine dritte Gangstufe (III) aufweist, wobei das Getriebe (5) eine Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) zur Anbindung der Verbrennungskraftmaschine (2), eine erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) zur Anbindung der ersten Elektromaschine (3), eine zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) zur Anbindung der zweiten Elektromaschine (4), eine Getriebeausgangswelle (8), ein erstes Schaltelement (6) und ein zweites Schaltelement (7) aufweist, und wobei die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) über das erste Schaltelement (6) mit der ersten Gangstufe (I) oder mit der zweiten Gangstufe (II) koppelbar bzw. von der ersten Gangstufe (I) oder von der zweiten Gangstufe (II) entkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Gangstufen (I bis III) als ein Windungsgang ausgeführt ist.Hybrid drive system (1) for a motor vehicle, comprising an internal combustion engine (2), a first electric machine (3), a second electric machine (4) and a transmission (5), in particular a three-speed transmission, wherein the transmission (5) a first gear stage (I), a second gear stage (II) and a third gear stage (III), wherein the transmission (5) an internal combustion engine transmission input shaft (2a) for connecting the internal combustion engine (2), a first electric machine Transmission input shaft (3a) for connecting the first electric machine (3), a second electric machine transmission input shaft (4a) for connecting the second electric machine (4), a transmission output shaft (8), a first switching element (6) and a second switching element (7) , and wherein the internal combustion engine transmission input shaft (2a) via the first switching element (6) with the first gear stage (I) or with the second gear stage (II) coupled or from the first gear stage e (I) or decoupled from the second gear stage (II), characterized in that at least one of the gear stages (I to III) is designed as a winding passage. Hybridantriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) achsparallel zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) angeordnet ist.Hybrid drive system according to Claim 1 , characterized in that the first electric machine transmission input shaft (3a) is arranged axially parallel to the internal combustion engine transmission input shaft (2a). Hybridantriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Windungsgang mit Hilfe der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) realisiert ist.Hybrid drive system according to Claim 1 or 2 , characterized in that the Windungsgang with the aid of the first electric machine transmission input shaft (3a) is realized. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (6) und das zweite Schaltelement (7) im Wesentlich in der gleichen Ebene angeordnet sind.Hybrid drive system according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the first switching element (6) and the second switching element (7) are arranged substantially in the same plane. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) ein erstes Losrad (9) vorgesehen und auf der Getriebeausgangswelle (8) ein zweites Losrad (10) vorgesehen ist und dass auf der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) ein - erstes - Festrad (11) vorgesehen ist, wobei das erste Losrad (9) mit dem zweiten Losrad (10) in Eingriff steht und das zweite Losrad (10) mit dem ersten Festrad (11) in Eingriff steht.Hybrid drive system according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that provided on the internal combustion engine transmission input shaft (2a) a first idler gear (9) and on the transmission output shaft (8) a second idler gear (10) is provided and that on the first electric machine transmission input shaft (3a) a - first - Fixed gear (11) is provided, wherein the first idler gear (9) with the second idler gear (10) is engaged and the second idler gear (10) with the first fixed gear (11) is engaged. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) ein zweites Festrad (12) vorgesehen ist und auf der Getriebeausgangswelle (8) ein drittes Losrad (13) vorgesehen ist, wobei das zweite Festrad (12) mit dem dritten Losrad (13) in Eingriff steht.Hybrid drive system according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that on the first electric machine transmission input shaft (3a) a second fixed gear (12) is provided and on the transmission output shaft (8) a third idler gear (13) is provided, wherein the second fixed gear (12) with the third idler gear ( 13) is engaged. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) ein drittes Festrad (14) aufweist und die Getriebeausgangswelle (8) ein viertes Festrad (15) aufweist, wobei das dritte Festrad (14) mit dem vierten Festrad (15) in Eingriff steht.Hybrid drive system according to one of Claims 1 to 6 characterized in that the second electric machine transmission input shaft (4a) has a third fixed gear (14) and the transmission output shaft (8) has a fourth fixed gear (15), the third fixed gear (14) meshing with the fourth fixed gear (15) stands. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) über das erste Schaltelement (6) mit dem ersten Losrad (9) koppelbar oder mit dem dritten Festrad (14) koppelbar bzw. entsprechend entkoppelbar ist, wobei die Getriebeausgangswelle (8) über das zweite Schaltelement (7) mit dem zweiten Losrad (10) oder dem dritten Losrad (13) koppelbar bzw. entsprechend entkoppelbar ist.Hybrid drive system according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the internal combustion engine transmission input shaft (2a) via the first switching element (6) with the first idler gear (9) coupled or with the third fixed gear (14) coupled or correspondingly decoupled, wherein the transmission output shaft (8) via the second switching element (7) with the second idler gear (10) or the third idler gear (13) coupled or correspondingly decoupled. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) koaxial zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) angeordnet ist und dass die erste Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (3a) achsparallel zur Verbrennungskraftmaschinen-Getriebeeingangswelle (2a) und achsparallel zur zweiten Elektromaschinen-Getriebeeingangswelle (4a) in einem bestimmten Abstand angeordnet ist.Hybrid drive system according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the second electric machine transmission input shaft (4a) coaxial with the internal combustion engine transmission input shaft (2a) is arranged and that the first electric machine transmission input shaft (3a) axially parallel to the internal combustion engine transmission input shaft (2a) and axially parallel to the second electric machine transmission input shaft (4a ) is arranged at a certain distance. Hybridantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei realisierten Windungsgang das erste Schaltelement (6) mit dem ersten Losrad (9) gekoppelt ist und das zweite Schaltelement (7) mit dem dritten Losrad (13) gekoppelt ist, wobei der Kraftfluss des Windungsganges dann über das erste Losrad (9), das zweite Losrad (10), das erste Festrad (11), das zweite Festrad (12) und das dritte Losrad (13) zum Abtrieb entsprechend vorgegeben ist, insbesondere die erste Gangstufe (I) bzw. der erste Gang als Windungsgang ausgeführt ist.Hybrid drive system according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that when realized Windungsgang the first switching element (6) with the first idler gear (9) is coupled and the second switching element (7) with the third idler gear (13) is coupled, wherein the power flow of Windungsganges then on the first idler gear (9), the second idler gear (10), the first fixed gear (11), the second fixed gear (12) and the third idler gear (13) is predetermined according to the output, in particular the first gear (I) or the first gear as Windungsgang is executed.
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