DE102017201431B3 - Drive device for a hybrid-powered motor vehicle - Google Patents

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Christian Wirth
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine (VKM), einer Elektromaschine (EM) und mit zumindest vier kraftschlüssigen Schaltelementen (K1, K2, K3, K4, B1), mit denen zwei miteinander gekoppelte, zueinander koaxiale sowie in der Axialrichtung hintereinander angeordnete Planetengetriebe (PG1, PG2) in unterschiedlichen Übersetzungsstufen schaltbar sind, wobei die Brennkraftmaschine (VKM) mittels eines ersten Schaltelementes (K3) über eine erste Eingangswelle (5) und einer ersten Stirnradstufe (St1) mit den Planetengetrieben (PG1, PG2) trieblich verbindbar ist, die über Eingangselemente und Ausgangselemente mit einer gemeinsamen Abtriebswelle (4) verbindbar sind und deren Reaktionselemente kuppelbar oder festbremsbar sind, und wobei die Brennkraftmaschine mittels eines zweiten Schaltelementes (K1) über eine zweite Eingangswelle (7) sowie über eine zweite Stirnradstufe (St2) mit den Planetengetrieben (PG1, PG2) trieblich verbindbar ist, und wobei die Elektromaschine (EM) über eine zu den ersten/zweiten Eingangswellen (5, 7) achsparallele Elektromaschinen-Eingangswelle (9) mit den Planetengetrieben (PG1, PG2) trieblich verbindbar ist.The invention relates to a drive device for a hybrid-powered motor vehicle, with an internal combustion engine (VKM), an electric machine (EM) and with at least four non-positive switching elements (K1, K2, K3, K4, B1), with which two coupled to each other coaxial and in the axial direction successively arranged planetary gear (PG1, PG2) are switchable in different gear ratios, the internal combustion engine (VKM) by means of a first switching element (K3) via a first input shaft (5) and a first spur gear (St1) with the planetary gears (PG1, PG2 ) is drivingly connected, which are connectable via input elements and output elements with a common output shaft (4) and the reaction elements are coupled or braked, and wherein the internal combustion engine by means of a second switching element (K1) via a second input shaft (7) and via a second spur gear (St2) with planetary gears (PG1, PG2) is electrically connectable, and wherein the electric machine (EM) via a to the first / second input shafts (5, 7) axis-parallel electric machine input shaft (9) with the planetary gears (PG1, PG2) is drivably connectable.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a drive device for a hybrid-powered motor vehicle according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 10 2014 018 462 A1 ist eine gattungsgemäße Hybridantriebsvorrichtung bekannt, die eine Brennkraftmaschine, eine Elektromaschine sowie zwei Planetengetriebe aufweist. Die beiden miteinander gekoppelten Planetengetriebe sind über Kupplungen und Bremsen in unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbar. Die Brennkraftmaschine ist über eine erste Eingangswelle und einer ersten Stirnradstufe mit den koaxial gelagerten Planetengetrieben trieblich verbunden. Die Elektromaschine ist über eine zur ersten Eingangswelle achsparallele zweite Eingangswelle mit den Planetengetriebe trieblich verbunden. Die beiden Planetengetriebe sind jeweils über eine gemeinsame zweite Stirnradstufe mit einer Abtriebswelle trieblich verbunden.From the DE 10 2014 018 462 A1 a generic hybrid drive device is known which has an internal combustion engine, an electric machine and two planetary gear. The two coupled planetary gearboxes are switchable via clutches and brakes in different gear ratios. The internal combustion engine is drivingly connected via a first input shaft and a first spur gear with the coaxially mounted planetary gears. The electric machine is drivingly connected to the planetary gear via a second input shaft, which is axially parallel to the first input shaft. The two planetary gears are each connected via a common second spur gear with an output shaft driven.

Aus der US 2016 / 0 153 174 A1 ist eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug bekannt. Aus der DE 10 2013 221 912 A1 ist eine Getriebe-Motor-Anordnung bekannt, bei der mindestens zwei über Teilgetriebe unabhängig voneinander betreibbare Antriebseinheiten vorgesehen sind. Mindestens eines der beiden Teilgetriebe weist einen Planetengetriebesatz auf.From the US 2016/0 153 174 A1 a generic drive device for a hybrid-powered motor vehicle is known. From the DE 10 2013 221 912 A1 a transmission-motor assembly is known in which at least two partial gears are independently operable drive units are provided. At least one of the two partial transmissions has a planetary gear set.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hybridantriebsvorrichtung bereitzustellen, die eine besonders kompakte Konstruktion aufweist und die neben der Bereitstellung günstiger Übersetzungsverhältnisse größere fahrdynamische Freiheitsgrade ermöglicht.The object of the invention is to provide a hybrid drive device, which has a particularly compact construction and, in addition to the provision of favorable transmission ratios, enables greater driving-dynamic degrees of freedom.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is solved by the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Erfindungsgemäß weist die Hybridantriebsvorrichtung zumindest vier kraftschlüssige Schaltelemente, zum Beispiel Kupplungen sowie eine Bremse, auf, mit denen der die beiden in der Axialrichtung hintereinander sowie koaxial angeordneten Planetengetriebe in unterschiedliche Übersetzungsstufen umschaltbar sind. Die Planetengetriebe sind über Eingangselemente und Ausgangselemente mit einer gemeinsamen Abtriebswelle verbindbar, wobei deren Reaktionselemente kuppelbar oder festbremsbar sind. Die Brennkraftmaschine kann mittels eines ersten Schaltelementes K3 über eine erste Eingangswelle sowie einer ersten Stirnradstufe St1 mit den beiden Planetengetrieben trieblich verbunden werden. Zudem kann die Brennkraftmaschine mittels eines zweiten Schaltelementes K1 über eine zweite Eingangswelle sowie über eine zweite Stirnradstufe St2 mit den Planetengetrieben trieblich verbunden werden. Die Elektromaschine ist über eine Elektromaschinen-Eingangswelle, die zu den beiden ersten und zweiten Eingangswellen achsparallel ist, mit den beiden Planetengetrieben trieblich verbindbar.According to the invention, the hybrid drive device has at least four non-positive shift elements, for example clutches and a brake, with which the two in the axial direction one behind the other and coaxial planetary gear can be switched to different gear ratios. The planetary gear can be connected via input elements and output elements with a common output shaft, wherein the reaction elements are coupled or braked. The internal combustion engine can be connected to the two planetary gears via a first input shaft and a first spur gear St1 by means of a first switching element K3. In addition, the internal combustion engine can be connected by means of a second switching element K1 via a second input shaft and a second spur gear St2 with the planetary gears driven. The electric machine is connected via an electric machine input shaft, which is axially parallel to the first two and second input shafts, with the two planetary gears drivably connected.

Auf diese Weise ist eine im Vergleich zum Stand der Technik deutlich kompaktere sowie baulich vereinfachte Getriebeanordnung ermöglicht, bei der sowohl Kosten als auch Bauteilgewicht deutlich reduziert sind. Erfindungsgemäß ergibt sich ein Kraftfahrzeugantrieb mit im Vergleich zum Stand der Technik deutlicher Verbrauchs- und Emissionsreduzierung durch sinnvolle Integration und Anbindung der Elektromaschine EM im Getriebe. Trotz Verwendung nur einer Elektromaschine EM im Getriebe kann das Kraftfahrzeug mit unterschiedlichen Fahrmodi betrieben werden, nämlich einer rein elektrischen Betriebsweise, einer rein verbrennungsmotorischen Betriebsweise sowie einem hybridischen Antrieb.In this way, a significantly more compact and structurally simplified transmission arrangement is made possible in comparison with the prior art, in which both costs and component weight are significantly reduced. According to the invention results in a motor vehicle drive with a significant compared to the prior art consumption and emission reduction through meaningful integration and connection of the electric machine EM in the transmission. Despite using only one electric machine EM in the transmission, the motor vehicle can be operated with different driving modes, namely a purely electrical mode of operation, a purely internal combustion engine mode of operation and a hybrid drive.

Besonders bevorzugt können über genau vier Schaltelemente insgesamt sechs Vorwärtsgänge im verbrennungsmotorischen Betrieb sowie zwei Vorwärtsgänge im elektromotorischen Betrieb schaltbar sein. Die beiden Planetengetriebe sind dabei mit den Eingangswellen der Brennkraftmaschine sowie der Elektromaschine derart gekoppelt, dass in zumindest zwei Vorwärtsgängen durch Überlagerung der Elektromaschine als Motor oder als Generator stufenlose Übersetzungsbereiche fahrbar sind.More preferably, a total of six forward gears in internal combustion engine operation and two forward gears in electric motor operation can be switched via exactly four shift elements. The two planetary gears are coupled to the input shafts of the internal combustion engine and the electric machine such that in at least two forward gears by superimposing the electric machine as a motor or as a generator stepless transmission ranges are mobile.

Nachfolgend werden weitere Aspekte der Erfindung beschrieben, die die konstruktive Auslegung der Getriebestruktur in der Antriebsvorrichtung betreffen: So kann in einer vorteilhaften Weiterbildung die erste Eingangswelle der Brennkraftmaschine als eine Hohlwelle ausgeführt sein, innerhalb der die als Vollwelle ausgeführte zweite Eingangswelle der Brennkraftmaschine verläuft. Zudem können die Abtriebswelle und die beiden Planetengetriebe zueinander koaxial angeordnet sein, während die Abtriebswelle und die Elektromaschine zueinander koaxial positionierbar sind.In the following, further aspects of the invention are described, which relate to the structural design of the transmission structure in the drive device. Thus, in an advantageous development, the first input shaft of the internal combustion engine can be designed as a hollow shaft, within which runs the second input shaft of the internal combustion engine designed as a solid shaft. In addition, the output shaft and the two planetary gear can be arranged coaxially with each other, while the output shaft and the electric machine are coaxially positionable to each other.

In einer hinsichtlich einer baulich einfachen, kompakten Konstruktion der Hybridantriebsvorrichtung können die Sonnenräder der beiden Planetengetriebe als Loszahnräder auf der Abtriebswelle angeordnet sein. In diesem Fall kann das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mit einem Abtriebsrad der zweiten Stirnradstufe drehfest verbunden sein. Demgegenüber kann das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes mit der Elektromaschinen-Eingangswelle drehfest verbunden sein, die bevorzugt als eine Hohlwelle ausgeführt ist, durch die koaxial die Abtriebswelle geführt ist. In terms of a structurally simple, compact design of the hybrid drive device, the sun gears of the two planetary gear can be arranged as a loose gears on the output shaft. In this case, the sun gear of the first planetary gear may be rotatably connected to a driven gear of the second spur gear. In contrast, the sun gear of the second planetary gear may be rotatably connected to the electric machine input shaft, which is preferably designed as a hollow shaft through which the output shaft is guided coaxially.

Des weiteren kann der die Planetenräder tragende Steg sowohl des ersten Planetengetriebes als auch des zweiten Planetengetriebes mit der Abtriebswelle drehfest verbunden sein. Der Steg des zweiten Planetengetriebes kann darüber hinaus über ein drittes Schaltelement K2 mit der Elektromäschinen-Eingangswelle trieblich köppelbar sein. Furthermore, the web carrying the planet gears of both the first planetary gear and the second planetary gear may be rotatably connected to the output shaft. In addition, the web of the second planetary gear can be drivably drivable via a third switching element K2 with the electric lawn input shaft.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Außenrad des ersten Planetengetriebes über eine auf der Abtriebswelle drehgelagerte Innenhohlwelle mit dem Abtriebsrad der ersten Stirnradstufe drehfest verbunden sein. Demgegenüber kann das Außenrad des zweiten Planetengetriebes über eine auf der oben erwähnten Innenhohlwelle drehgelagerten koaxialen Außenhohlwelle mit dem Abtriebsrad der zweiten Stirnradstufe drehfest verbunden sein. Zusätzlich kann das Außenrad des zweiten Planetengetriebes über einen Verbindungsflansch mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes drehfest verbunden sein. In einer Weiterbildung kann das Außenrad des zweiten Planetengetriebes ferner mittels eines vierten Schaltelementes (Bremse B1) am Getriebegehäuse festbremsbar sein.In a further advantageous embodiment of the invention, the outer wheel of the first planetary gear can be rotatably connected via a rotatably mounted on the output shaft hollow shaft with the output gear of the first spur gear. In contrast, the outer wheel of the second planetary gear can be rotatably connected via a rotatably mounted on the above-mentioned inner hollow shaft coaxial outer hollow shaft with the output gear of the second spur gear. In addition, the outer wheel of the second planetary gear can be rotatably connected via a connecting flange with the sun gear of the first planetary gear. In a further development, the outer wheel of the second planetary gear can also be braked by means of a fourth switching element (brake B1) on the transmission housing.

Das erste Schaltelement K3, das zweite Schaltelement K1 sowie das dritte Schaltelement K2 kann jeweils als eine Lamellenkupplung oder als Klauenkupplung realisiert sein bzw. Bestandteil einer Synchronisierung sein.The first switching element K3, the second switching element K1 and the third switching element K2 can each be realized as a multi-plate clutch or as a dog clutch or be part of a synchronization.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das erste Schaltelement K3 und das vierte Schaltelement (d.h. die Bremse B1) in einem, in der Axialrichtung beidseitig schaltbaren Schaltelement SE realisiert sein. Das Schaltelement SE kann zwischen einem, am Abtriebszahnrad der zweiten Stirnradstufe fest angebundenen Wellenabschnitt und einem am Außenrad des zweiten Planetengetrieben fest angebundenen Wellenabschnitt angeordnet sein. In einer ersten Schaltstellung (K3) können die beiden Wellenabschnitte der Außenhohlwelle miteinander verbunden sein. In einer zweiten Schaltstellung (B1) sind die beiden Wellenabschnitte entkoppelt, wobei der zweite, drehfest am Außenrad des zweiten Planetengetriebes angebundene Wellenabschnitt am Getriebegehäuse festgebremst ist.In a further embodiment of the invention, the first switching element K3 and the fourth switching element (i.e., the brake B1) may be realized in a switching element SE switchable on both sides in the axial direction. The switching element SE can be arranged between a shaft section fixedly connected to the output gearwheel of the second spur gear stage and a shaft section fixedly connected to the external gearwheel of the second planetary gearbox. In a first switching position (K3), the two shaft sections of the hollow outer shaft may be connected to each other. In a second switching position (B1), the two shaft sections are decoupled, wherein the second, non-rotatably connected to the outer gear of the second planetary gear shaft section is braked on the transmission housing.

Darüber hinaus kann die Hybridantriebsvorrichtung zusätzlich eine Standladefunktion aufweisen. Zur Realisierung einer solchen Standladefunktion kann die als Hohlwelle ausgebildete Elektromaschinen-Eingangswelle zweigeteilt sein, und zwar mit einer elektromaschinenseitigen Teilwelle und einer dazu koaxialen planetengetriebeseitigen Teilwelle. Zwischen den beiden zueinander koaxial sowie axial hintereinander positionierten Teilwellen kann ein axial beidseitig schaltbares Schaltelement K4 angeordnet sein. Das Schaltelement K4 kann in einer ersten Schaltstellung die beiden Teilwellen voneinander entkoppeln. In einer zweiten Schaltstellung kann das fünfte Schaltelement K4 die beiden Teilwellen miteinander trieblich verbinden. Bei einer solchen zweigeteilten Elektromaschinen-Eingangswelle kann deren elektromaschinenseitige Teilwelle über das dritte Schaltelement K2 mit dem Außenrad des zweiten Planetengetriebes drehfest verbunden sein.In addition, the hybrid drive device may additionally have a stand-by function. To realize such a stand-charging function, the electric machine input shaft designed as a hollow shaft can be divided into two, namely with an electric machine-side partial wave and a planetary gear-side partial wave coaxial therewith. Between the two mutually coaxial and axially successively positioned part waves, an axially switchable switching element K4 can be arranged. The switching element K4 can decouple the two partial waves from each other in a first switching position. In a second switching position, the fifth switching element K4 connect the two partial shafts to one another driveably. In such a two-part electric machine input shaft, the part of the electric machine side shaft may be rotatably connected via the third switching element K2 with the outer wheel of the second planetary gear.

Die Brennkraftmaschine kann in an sich bekannter Weise über einen Drehschwingungsdämpfer mit der ersten und der zweiten Eingangswelle verbunden sein, wobei in der obigen Ausführung auf eine separate Anfahrkupplung verzichtet werden kann. Schließlich können räumlich besonders günstig die beiden Stirnradstufen in der Axialrichtung zwischen der Brennkraftmaschine und den beiden Planetengetrieben positioniert sein. Die Elektromaschine kann in einer ersten Ausführungsvariante koaxial zur Abtriebswelle positioniert sein. Alternativ kann die Elektromaschine auch achsparallel zur Abtriebswelle positioniert sein. In diesem Fall kann die Elektromaschine über eine weitere Stirnradstufe auf die zu den Planetengetrieben führende Elektromaschinen-Eingangswelle abtreiben.The internal combustion engine can be connected in a conventional manner via a torsional vibration damper to the first and the second input shaft, wherein in the above embodiment can be dispensed with a separate starting clutch. Finally, spatially particularly favorable, the two spur gear stages can be positioned in the axial direction between the internal combustion engine and the two planetary gears. The electric machine may be positioned coaxially with the output shaft in a first embodiment. Alternatively, the electric machine can also be positioned axially parallel to the output shaft. In this case, the electric machine can abort via a further spur gear on the leading to the planetary gears electric machine input shaft.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können die beiden Planetengetriebe mit den Eingangswellen der Brennkraftmaschine und der Elektromaschine derart gekoppelt sein, dass in mehreren Vorwärtsgängen durch Überlagerung der Elektromaschine als Motor oder als Generator stufenlose Übersetzungsbereiche fahrbar sind.In an advantageous embodiment of the invention, the two planetary gear can be coupled to the input shafts of the internal combustion engine and the electric machine such that in several forward gears by superimposing the electric motor as a motor or as a generator stepless transmission ranges are mobile.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben:Hereinafter, embodiments of the invention are described with reference to the accompanying drawings:

Es zeigen:

  • 1 ein Blockschaltbild einer Hybridantriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine Schaltmatrix zum Schalten von Übersetzungsstufen in der in der 1 gezeigten Hybridantriebsvorrichtung;
  • 3 ein Blockschaltbild einer Hybridantriebsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 4 ein Blockschaltbild einer Hybridantriebsvorrichtung mit Standladefunktion; und
  • 5 eine Schaltmatrix zum Schalten von Übersetzungsstufen in der in der 4 gezeigten Hybridantriebsvorrichtung.
Show it:
  • 1 a block diagram of a hybrid drive device for a motor vehicle according to a first embodiment;
  • 2 a switching matrix for switching translation stages in the 1 shown hybrid drive device;
  • 3 a block diagram of a hybrid drive device according to the second embodiment;
  • 4 a block diagram of a hybrid drive device with stand-by function; and
  • 5 a switching matrix for switching translation stages in the 4 shown hybrid drive device.

In der 1 ist eine Hybridantriebsvorrichtung 1 dargestellt, die eine Brennkraftmaschine VKM und eine Elektromaschine EM als Antriebsquellen aufweist. Diese sind separat oder gemeinsam aktivierbar und über einen zweifach gekoppelten Planetenradsatz, der aus zwei einfachen Planetengetriebe PG1 und PG2 aufgebaut ist, auf eine gemeinsame Abtriebswelle 4 abtreibbar. Der weitere Antriebsstrang zum Antrieb der Kraftfahrzeugräder kann in gängiger Praxis ausgeführt sein und ist für das Verständnis der Erfindung nicht von Relevanz. Die Hybridantriebsvorrichtung 1 ist sowohl front- als auch allradfähig. In der 1 ist der Abtrieb zur Vorderachse mit „ab-V“ bezeichnet, während ein alternativer Abtrieb zur Hinterachse mit „ab-H“ bezeichnet ist.In the 1 is a hybrid drive device 1 1, which has an internal combustion engine VKM and an electric machine EM as drive sources. These are separate or shared activatable and via a dual-coupled planetary gear set, which is composed of two simple planetary gear PG1 and PG2, on a common output shaft 4 abtreibbar. The further drive train for driving the motor vehicle wheels can be implemented in common practice and is not relevant to the understanding of the invention. The hybrid drive device 1 is both front and allradfähig. In the 1 the output to the front axle is designated "ab-V", while an alternative output to the rear axle is designated "ab-H".

In der 1 wirkt die Brennkraftmaschine VKM über einen Drehschwingungsdämpfer ZMS auf eine Doppelkupplung, die in der Axialrichtung hintereinander angeordnet erste und zweite Lamellenkupplungen K3 und K1 aufweist. Deren gemeinsamer Außenlamellenträger ist drehfest an einer Brennkraftmaschinenwelle 3 angeschlossen, und zwar ohne zusätzliche Anfahrkupplung. Die Innenlamellenträger der ersten und zweiten Lamellenkupplungen K3 und K1 sind jeweils mit einer ersten, als Hohlwelle ausgeführten Eingangswelle 5 und mit einer dazu koaxial durch die erste Eingangswelle 5 geführten zweiten Eingangswelle 7 verbunden. Die erste Eingangswelle 5 und die zweite Eingangswelle 7 sind in nachfolgend beschriebener Weise mittels einer ersten Stirnradstufe St1 und einer zweiten Stirnradstufe St2 mit den beiden Planetengetrieben PG1 und PG2 trieblich verbunden. Diese sind in der 1 zueinander koaxial sowie in der Axialrichtung hintereinander positioniert und trieblich miteinander gekoppelt. Die beiden Stirnradstufen St1 und St2 sind in der Axialrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor VKM und der Planetengetriebe-Anordnung PG1, PG2 angeordnet.In the 1 the internal combustion engine VKM acts via a torsional vibration damper ZMS on a dual clutch, which has arranged in the axial direction one behind the other, first and second multi-plate clutches K3 and K1. Their common outer disk carrier is rotationally fixed to an engine shaft 3 connected, and without additional starting clutch. The inner disk carrier of the first and second multi-plate clutches K3 and K1 are each provided with a first, designed as a hollow shaft input shaft 5 and with a coaxial through the first input shaft 5 guided second input shaft 7 connected. The first input shaft 5 and the second input shaft 7 are drivingly connected in the manner described below by means of a first spur gear St1 and a second spur gear St2 with the two planetary gears PG1 and PG2. These are in the 1 coaxial with each other and positioned one behind the other in the axial direction and drivingly coupled together. The two spur gears St1 and St2 are arranged in the axial direction between the engine VKM and the planetary gear arrangement PG1, PG2.

In der 1 ist die Elektromaschine EM koaxial zur Abtriebswelle 4 positioniert und über eine Elektromaschinen-Eingangswelle 9 mit den beiden Planetengetrieben PG1 und PG2 trieblich verbunden. Die Elektromaschinen-Eingangswelle 9 ist dabei achsparallel zu den beiden ersten und zweiten Eingangswellen 5, 7 der Brennkraftmaschine VKM angeordnet.In the 1 the electric machine EM is coaxial with the output shaft 4 positioned and via an electric machine input shaft 9 connected to the two planetary gears PG1 and PG2. The electric machine input shaft 9 is axially parallel to the first and second input shafts 5 . 7 the internal combustion engine VKM arranged.

Wie aus der 1 weiter hervorgeht, sind die beiden Sonnenzahnräder 11, 13 der Planetengetriebe PG1 und PG2 jeweils als Losräder auf der Abtriebswelle 4 drehgelagert. Das Sonnenrad 11 des ersten Planetengetriebes PG1 ist über eine Außenhohlwelle 32 mit dem Abtriebsrad 15 der zweiten Stirnradstufe St2 drehfest verbunden. Das Sonnenrad 13 des zweiten Planetengetriebes PG2 ist dagegen drehfest auf der als Hohlwelle ausgebildeten Elektromaschinen-Eingangswelle 9 positioniert.Like from the 1 further, the two sun gears are 11 , 13 of the planetary gear PG1 and PG2 each as idler gears on the output shaft 4 rotatably mounted. The sun wheel 11 of the first planetary gear PG1 is via an outer hollow shaft 32 rotatably connected to the output gear 15 of the second spur gear St2. The sun wheel 13 the second planetary gear PG2, however, is non-rotatably mounted on the designed as a hollow shaft electric machine input shaft 9 positioned.

Der die Planetenräder 17 tragende Steg 19 des ersten Planetengetriebes PG1 ist in der 1 mit der Abtriebswelle 4 drehfest verbunden. In gleicher Weise ist auch der die Planetenräder 21 des zweiten Planetengetriebes PG2 tragende Steg 23 drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden. Zudem ist der Steg 23 des zweiten Planetengetriebes TG2 über eine dritte Kupplung K2 mit der Elektromaschinen-Eingangswelle 9 trieblich verbindbar.The planetary gears 17 carrying bridge 19 of the first planetary gear PG1 is in the 1 with the output shaft 4 rotatably connected. In the same way is the planetary gears 21 of the second planetary gear PG2 supporting bridge 23 rotatably with the output shaft 4 connected. In addition, the jetty is 23 of the second planetary gear TG2 via a third clutch K2 with the electric machine input shaft 9 driveable connectable.

Das Außenrad 25 des Planetengetriebes PG1 ist über eine auf der Abtriebswelle 4 drehgelagerte Innenhohlwelle 27 mit einem Abtriebsrad 29 der ersten Stirnradstufe St1 drehfest verbunden. Demgegenüber ist das Außenrad 31 des zweiten Planetengetriebes PG2 über einen Verbindungsflansch 33 mit dem Sonnenrad 11 des ersten Planetengetriebes PG1 drehfest verbunden. Zusätzlich ist das Außenrad 31 des zweiten Planetengetriebes 2 mittels einer Bremse B1 am Getriebegehäuse 35 festbremsbar. Das Außenrad 31 des zweiten Planetengetriebes PG2 - wie auch die das Sonnenrad 11 des ersten Planetengetriebes PG1 - ist ferner über die Außenhohlwelle 32, die auf der oben erwähnten Innenhohlwelle 27 drehgelagert ist, drehfest mit dem Abtriebsrad 15 der zweiten Stirnradstufe St2 verbunden.The outer wheel 25 of the planetary gear PG1 is about one on the output shaft 4 rotatably mounted hollow shaft 27 with a driven wheel 29 the first spur gear St1 rotatably connected. In contrast, the outer wheel 31 of the second planetary gear PG2 via a connecting flange 33 with the sun wheel 11 the first planetary gear PG1 rotatably connected. In addition, the outer wheel 31 of the second planetary gear 2 by means of a brake B1 on the transmission housing 35 braked. The outer wheel 31 of the second planetary gear PG2 - as well as the sun gear 11 of the first planetary gear PG1 - is also on the outer hollow shaft 32 that on the above-mentioned inner hollow shaft 27 rotatably mounted, rotatably with the output gear 15 the second spur gear St2 connected.

Gemäß der Schaltmatrix der 2 sind in der Antriebsvorrichtung insgesamt sechs verbrennungsmotorische Vorwärtsgänge und zwei elektromotorische Vorwärtsgänge schaltbar. In den unteren verbrennungsmotorischen Vorwärtsgängen V1 bis V4 ist die zweite Lamellenkupplung K1 durchgängig geschaltet, um im Getriebe einen Kraftfluss herzustellen. In den höheren verbrennungsmotorischen Vorwärtsgängen V4 bis V6 ist dagegen die erste Lamellenkupplung K3 durchgängig geschaltet. Zudem können die beiden Planetengetriebe PG1, PG2 derart miteinander gekoppelt werden, dass zumindest in einem Vorwärtsgang durch Überlagerung der Elektromaschine EM als Motor oder als Generator stufenlose Übersetzungsbereich fahrbar sind. Wie aus der Schaltmatrix weiter hervorgeht, kann mittels der Hybridantriebsvorrichtung 1 eine gleichmäßige Stufung der Gänge erfolgen.According to the switching matrix of 2 are in the drive device a total of six internal combustion engine forward gears and two forward electromotive gears switchable. In the lower internal combustion engine forward gears V1 to V4, the second multi-plate clutch K1 is continuously switched to produce a power flow in the transmission. In the higher internal combustion engine forward gears V4 to V6, however, the first multi-plate clutch K3 is continuously switched. In addition, the two planetary gear PG1, PG2 can be coupled together such that at least in a forward gear by superimposing the electric machine EM as a motor or as a generator stepless transmission range are mobile. As can further be seen from the switching matrix, by means of the hybrid drive device 1 a uniform gradation of the courses take place.

In der 1 sind die erste Kupplung K3 und die Bremse B1 als voneinander separate Schaltelemente in der Getriebestruktur verbaut. Im Unterschied dazu sind in der 3 die erste Kupplung K3 und die Bremse B1 Bestandteile eines in der Axialrichtung beidseitig schaltbaren Schaltelementes SE. So ist in der 3 die Außenhohlwelle 32 in der Axialrichtung zweigeteilt, und zwar mit einem am Abtriebszahnrad 15 der zweiten Stirnradstufe St2 fest angebundenen Wellenabschnitt 37 und mit einem am Außenrad 31 des zweiten Planetengetriebes fest angebundenen Wellenabschnittes 39. Über die Wellenabschnitte 37, 39 ist das axial beidseitig schaltbare Schaltelement SE geschaltet, das in einer ersten Schaltstellung (K3) die beiden Wellenabschnitte 37, 39 miteinander verbindet und in einer zweiten Schaltstellung (B1) den zweiten Wellenabschnitt 39 am Getriebegehäuse 35 festbremst.In the 1 the first clutch K3 and the brake B1 are installed as separate switching elements in the transmission structure. In contrast, in the 3 the first clutch K3 and the brake B1 components of a switchable in the axial direction switching element SE. So is in the 3 the outer hollow shaft 32 divided in two in the axial direction, with one on the output gear 15 the second spur gear St2 firmly connected shaft portion 37 and with one on the outside wheel 31 of the second planetary gear fixedly connected shaft portion 39 , About the shaft sections 37 . 39 is switched axially on both sides switchable switching element SE, in a first switching position (K3), the two shaft sections 37 . 39 connects to each other and in a second switching position (B1) the second shaft portion 39 on the gearbox 35 fixed braking.

In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Hybridantriebsvorrichtung 1 mit einer Standladefunktion realisiert ist. Diese ermöglicht es, bei einem stehenden Fahrzeug, das Fahrzeugrad vom Antriebsstrang abzukoppeln und mit voller Last die Batterie zu laden. Demzufolge weist die Hybridantriebsvorrichtung 1 anstelle einer durchgängigen Elektromaschinen-Eingangswelle 9 eine zweigeteilte Elektromaschinen-Eingangswelle 9 auf, und zwar mit einer elektromaschinenseitigen Teilwelle 41 und einer planetengetriebeseitigen Teilwelle 43.In the 4 is shown a further embodiment in which the hybrid drive device 1 realized with a Standladefunktion. This makes it possible, with a stationary vehicle, to decouple the vehicle wheel from the drive train and to load the battery at full load. Consequently, the hybrid drive device 1 instead of a continuous electric machine input shaft 9 a two-part electric machine input shaft 9 on, with an electric machine-side part wave 41 and a planetary gear side partial wave 43 ,

Zwischen den beiden Teilwellen 41, 43 ist ein axial beidseitig schaltbares Schaltelement K4 (z.B. als Klauenkupplung/Synchronisierung realisiert) angeordnet. Das Schaltelement K4 kann in einer ersten Schaltstellung die beiden Teilwellen 41, 43 voneinander entkoppeln. Demgegenüber sind in einer zweiten Schaltstellung die beiden Teilwellen 41, 43 miteinander trieblich verbunden. In der 4 ist die Elektromaschinen-Eingangswelle 9 nicht mehr über das dritte Schaltelement K2 mit dem Steg 23 des zweiten Planetengetriebes PG2 verbindbar. Vielmehr ist in der 4 das Außenrad 31 des zweiten Planetengetriebes PG2 über das dritte Schaltelement K2 mit der elektromaschinenseitigen Teilwelle 41 koppelbar.Between the two partial waves 41 . 43 is a switchable axially on both sides switching element K4 (eg realized as a jaw clutch / synchronization) arranged. The switching element K4 can in a first switching position, the two partial waves 41 . 43 decouple from each other. In contrast, in a second switching position, the two partial waves 41 . 43 connected with each other. In the 4 is the electric machine input shaft 9 no longer via the third switching element K2 with the web 23 connectable to the second planetary gear PG2. Rather, in the 4 the outer wheel 31 of the second planetary gear PG2 via the third switching element K2 with the electric machine side part shaft 41 coupled.

Gemäß der Schaltmatrix der 5 weist auch die in der 4 gezeigte Hybridantriebsvorrichtung 1 insgesamt sechs verbrennungsmotorische/hybridische Gänge sowie zwei rein elektromotorische Gänge E1 und E2 auf. Zusätzlich ist in der 4 und 5 ein Gang für die Standladefunktion bereitgestellt.According to the switching matrix of 5 also has the in the 4 shown hybrid drive device 1 a total of six combustion engine / hybrid gears and two purely electromotive gears E1 and E2 on. In addition, in the 4 and 5 a gear provided for the Standladefunktion.

Die in den 1, 2 und 4 gezeigten Getriebeanordnungen können durch eine sogenannte hang-on-Kupplung oder durch ein Mittendifferenzial für einen Allradantrieb erweitert werden. Zudem kann alternativ zu den gezeigten Ausführungsvarianten die Elektromaschine EM auch achsparallel zur Abtriebswelle 4 angeordnet sein und zum Beispiel über eine Stirnradstufe mit der Elektromaschinen-Eingangswelle 9 gekoppelt werden.The in the 1 . 2 and 4 shown gear arrangements can be extended by a so-called hang-on clutch or by a center differential for four-wheel drive. In addition, as an alternative to the embodiments shown, the electric machine EM also axially parallel to the output shaft 4 be arranged and, for example via a spur gear with the electric machine input shaft 9 be coupled.

Claims (11)

Antriebsvorrichtung für ein hybridgetriebenes Kraftfahrzeug, mit einer Brennkraftmaschine (VKM), einer Elektromaschine (EM) und mit zumindest vier kraftschlüssigen Schaltelementen (K1, K2, K3, K4, B1), mit denen zwei miteinander gekoppelte, zueinander koaxiale sowie in der Axialrichtung hintereinander angeordnete Planetengetriebe (PG1, PG2) in unterschiedlichen Übersetzungsstufen schaltbar sind, wobei die Brennkraftmaschine (VKM) mittels eines ersten Schaltelementes (K3) über eine erste Eingangswelle (5) und einer ersten Stirnradstufe (St1) mit den Planetengetrieben (PG1, PG2) trieblich verbindbar ist, die über Eingangselemente und Ausgangselemente mit einer gemeinsamen Abtriebswelle (4) verbindbar sind und deren Reaktionselemente kuppelbar oder festbremsbar sind, und wobei die Brennkraftmaschine mittels eines zweiten Schaltelementes (K1) über eine zweite Eingangswelle (7) sowie über eine zweite Stirnradstufe (St2) mit den Planetengetrieben (PG1, PG2) trieblich verbindbar ist, und wobei die Elektromaschine (EM) über eine zu den ersten/zweiten Eingangswellen (5, 7) achsparallele Elektromaschinen-Eingangswelle (9) mit den Planetengetrieben (PG1, PG2) trieblich verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der die Planetenräder (17) tragende Steg (19) des ersten Planetengetriebes (PG1) mit der Abtriebswelle (4) drehfest verbunden ist, und/oder dass der die Planetenräder (21) tragende Steg (23) des zweiten Planetengetriebes (PG2) mit der Abtriebswelle (4) drehfest verbunden ist.Drive device for a hybrid-powered motor vehicle, with an internal combustion engine (VKM), an electric machine (EM) and with at least four non-positive switching elements (K1, K2, K3, K4, B1), with which two coupled to each other, coaxial and arranged in the axial direction one behind the other Planetary gear (PG1, PG2) are switchable in different gear ratios, wherein the internal combustion engine (VKM) by means of a first switching element (K3) via a first input shaft (5) and a first spur gear (St1) with the planetary gears (PG1, PG2) is drivably connectable , which are connectable via input elements and output elements with a common output shaft (4) and the reaction elements are coupled or braked, and wherein the internal combustion engine by means of a second switching element (K1) via a second input shaft (7) and via a second spur gear (St2) the planetary gears (PG1, PG2) is drivably connectable, u nd wherein the electric machine (EM) via a to the first / second input shafts (5, 7) axis-parallel electric machine input shaft (9) with the planetary gears (PG1, PG2) is drivably connectable, characterized in that the planetary gears (17) bearing Web (19) of the first planetary gear (PG1) to the output shaft (4) is rotatably connected, and / or that the planetary gears (21) supporting web (23) of the second planetary gear (PG2) with the output shaft (4) is rotatably connected , Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Eingangswelle (5) als Hohlwelle ausgeführt ist, innerhalb der die als Vollwelle ausgeführte zweite Eingangswelle (7) verläuft, und/oder dass die Abtriebswelle (4) und die beiden Planetengetriebe (PG1, PG2) zueinander koaxial angeordnet sind, und/oder dass die Abtriebswelle (4) und die Elektromaschine (EM) zueinander koaxial angeordnet sind.Drive device after Claim 1 , characterized in that the first input shaft (5) is designed as a hollow shaft within which runs as a solid shaft second input shaft (7), and / or that the output shaft (4) and the two planetary gear (PG1, PG2) arranged coaxially to each other are, and / or that the output shaft (4) and the electric machine (EM) are arranged coaxially to each other. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenräder (11, 13) der beiden Planetengetriebe (PG1, PG2) als Losräder auf der Abtriebswelle (4) angeordnet sind, und/oder dass das Sonnenrad (11) des ersten Planetengetriebes (PG1) mit dem Abtriebsrad (15) der zweiten Stirnradstufe (St2) drehfest verbunden ist, und/oder dass das Sonnenrad (13) des zweiten Planetengetriebes (PG2) drehfest mit der, insbesondere als Hohlwelle ausgebildeten Elektromaschinen-Eingangswelle (9) verbunden ist.Drive device after Claim 1 or 2 , characterized in that the sun gears (11, 13) of the two planetary gear (PG1, PG2) are arranged as idler gears on the output shaft (4), and / or that the sun gear (11) of the first planetary gear (PG1) with the output gear ( 15) of the second spur gear (St2) is rotatably connected, and / or that the sun gear (13) of the second planetary gear (PG2) rotatably connected to the, in particular designed as a hollow shaft electric machine input shaft (9). Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (23) des zweiten Planetengetriebes (PG2) über ein drittes Schaltelement (K2) trieblich mit der Elektromaschinen-Eingangswelle (9) koppelbar ist.Drive device after Claim 1 . 2 or 3 , characterized in that the web (23) of the second planetary gear (PG2) via a third switching element (K2) is drivably coupled to the electric machine input shaft (9). Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrad (25) des ersten Planetengetriebes (PG1) über eine auf der Abtriebswelle (4) drehgelagerte Innenhohlwelle (27) mit dem Abtriebsrad (29) der ersten Stirnradstufe (St1) drehfest verbunden ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the outer wheel (25) of the first planetary gear (PG1) via a rotatably mounted on the output shaft (4) inner hollow shaft (27) with the output gear (29) of the first spur gear (St1) is rotatably connected , Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenrad (31) des zweiten Planetengetriebes (PG2) über eine auf der Innenhohlwelle (27) drehgelagerte Außenhohlwelle (32) mit dem Abtriebsrad (15) der zweiten Stirnradstufe (St2) drehfest verbunden ist, und dass insbesondere das Außenrad (31) des zweiten Planetengetriebes (PG2) mit dem Sonnenrad (11) des ersten Planetengetriebes (PG1) drehfest verbunden ist, und/oder dass das Außenrad (31) des zweiten Planetengetriebes (PG2) mittels eines vierten Schaltelementes (Bremse B1) am Getriebegehäuse (35) festbremsbar ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the outer wheel (31) of the second planetary gear (PG2) is rotatably connected to the output gear (15) of the second spur gear (St2) via an outer hollow shaft (32) rotatably mounted on the inner hollow shaft (27), and in particular the outer gear (31) of the second Planetary gear (PG2) with the sun gear (11) of the first planetary gear (PG1) is rotatably connected, and / or that the outer wheel (31) of the second planetary gear (PG2) by means of a fourth switching element (brake B1) on the transmission housing (35) is braked , Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (K3) und das vierte Schaltelement (B1) in einem gemeinsamen, in der Axialrichtung beidseitig schaltbaren Schaltelement (SE) realisiert sind, und dass die Außenhohlwelle (32) in einen mit dem Abtriebszahnrad (15) der zweiten Stirnradstufe (St2) fest angebundenen Wellenabschnitt (37) und einem, am Außenrad (31) des zweiten Planetengetriebes (PG2) fest angebundenen Wellenabschnittes (39) zweigeteilt ist, und dass zwischen den beiden Wellenabschnitten (37, 39) das axial beidseitig schaltbare Schaltelement (SE) angeordnet ist, wobei das Schaltelement (SE) in einer ersten Schaltstellung (K3) die beiden Wellenabschnitte (37, 39) miteinander koppelt und in einer zweiten Schaltstellung (B1) den zweiten Wellenabschnitt (39) am Getriebegehäuse (35) festbremst.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the first switching element (K3) and the fourth switching element (B1) in a common, in the axial direction switchable switching element (SE) are realized, and that the outer hollow shaft (32) in one with the output gear (15) of the second spur gear (St2) fixedly connected shaft portion (37) and one, on the outer wheel (31) of the second planetary gear (PG2) firmly connected shaft portion (39) is divided into two, and that between the two shaft sections (37, 39 The switching element (SE) is coupled to one another in a first switching position (K3), the two shaft sections (37, 39) and in a second switching position (B1) the second shaft section (39) The gearbox (35) brakes firmly. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die als Hohlwelle ausgebildete Elektromaschinen-Eingangswelle (9) zweigeteilt ist in eine elektromaschinenseitige Teilwelle (41) und in eine planetengetriebeseitige Teilwelle (43), und dass zwischen den beiden Teilwellen (41, 43) ein axial beidseitig schaltbares Schaltelement (K4) angeordnet ist, wobei das Schaltelement (K4) in einer ersten Schaltstellung die beiden Teilwellen (41, 43) voneinander entkoppelt und in einer zweiten Schaltstellung die beiden Teilwellen (41, 43) miteinander koppelt, wobei insbesondere das Außenrad (31) des zweiten Planetengetriebes (PG2) über das dritte Schaltelement (K2) mit der elektromaschinenseitigen Teilwelle (41) der Elektromaschinen-Eingangswelle (9) drehfest verbunden ist.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine input shaft (9) designed as a hollow shaft is split into an electron-machine-side partial shaft (41) and a planetary gear-side partial shaft (43), and that between the two partial waves (41, 43) a switching element (K4) which can be switched on both sides, wherein the switching element (K4) decouples the two sub-shafts (41, 43) from one another in a first switching position and couples the two sub-shafts (41, 43) to one another in a second switching position, wherein in particular the External gear (31) of the second planetary gear (PG2) via the third switching element (K2) with the electrical machine side part shaft (41) of the electric machine input shaft (9) is rotatably connected. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Stirnradstufen (St1, St2) in der Axialrichtung zwischen der Brennkraftmaschine (VKM) und der Planetengetriebe-Anordnung (PG1, PG2) angeordnet sind.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the two spur gear stages (St1, St2) are arranged in the axial direction between the internal combustion engine (VKM) and the planetary gear arrangement (PG1, PG2). Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über genau vier Schaltelemente (K1, K2, K3, B1) insgesamt sechs Vorwärtsgänge im verbrennungsmotorischen Betrieb und zwei Vorwärtsgänge im elektrischen Betrieb schaltbar sind.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that over exactly four switching elements (K1, K2, K3, B1), a total of six forward gears in internal combustion engine operation and two forward gears in electrical operation are switchable. Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Planetengetriebe (PG1, PG2) mit den Eingangswellen (5, 7, 9) der Brennkraftmaschine (VKM) und der Elektromaschine (EM) derart gekoppelt sind, dass in zumindest einem Vorwärtsgang durch Überlagerung der Elektromaschine (EM) als Motor oder als Generator stufenlose Übersetzungsbereiche fahrbar sind.Drive device according to one of the preceding claims, characterized in that the two planetary gear (PG1, PG2) with the input shafts (5, 7, 9) of the internal combustion engine (VKM) and the electric machine (EM) are coupled such that in at least one forward gear through Overlay the electric machine (EM) as a motor or as a generator stepless transmission ranges are mobile.
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