DE102017222636A1 - Transmission system with integrated electric motor and method for operating a transmission system - Google Patents

Transmission system with integrated electric motor and method for operating a transmission system Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebesystem mit integrierter elektrischer Maschine (2), mit einem Getriebe (1) mit Freilauf (7) und einem daran angebundenen Planetengetriebe (3) sowie einer Kupplung (K1) entweder zur Trennung des Getriebesystems von einem Verbrennungsmotor Trennung des Getriebes (1) von dem angebundenen Planetengetriebe (3) und ein Stirnrad (6), das die elektrische Maschine (2) mit einem Steg (32) des Planetengetriebes (3) verbindet, wobei eine Kupplung (K2) zur Verblockung des Planetengetriebes (3) eingesetzt ist und der Abtrieb (11) mit einem Hohlrad (31) des Planetengetriebes (3) verbunden ist.The invention relates to a transmission system with integrated electric machine (2), with a transmission (1) with freewheel (7) and an attached planetary gear (3) and a clutch (K1) either to separate the transmission system of an internal combustion engine separation of the transmission ( 1) of the connected planetary gear (3) and a spur gear (6) which connects the electric machine (2) with a web (32) of the planetary gear (3), wherein a clutch (K2) used for blocking the planetary gear (3) is and the output (11) with a ring gear (31) of the planetary gear (3) is connected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebesystem mit integrierter elektrischer Maschine, mit einem Getriebe mit Freilauf und einem daran angebundenen Planetengetriebe. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Getriebesystems, welches sowohl in einem elektrisch gesteuerten, stufenlosen Getriebe EVT (Electric Variable Transmission), als auch mit festen Gängen in einem Parallelhybridmodus betrieben werden kann.The invention relates to a transmission system with integrated electric machine, with a transmission with freewheel and an attached planetary gear. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a transmission system, which can be operated both in an electrically controlled, continuously variable transmission EVT (Electric Variable Transmission), as well as fixed gears in a parallel hybrid mode.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 102010044618A1 ist ein Doppelkupplungsgetriebe mit nasser Doppelkupplung, elektromechanischer Betätigung des Schaltsystems und einer elektrohydraulischen Aktuatorik für die Doppelkupplung bekannt. Die E-Maschine eines solchen Hybridgetriebes ist abhängig vom gewünschten Hybridisierungsgrad skalierbar.From the DE 102010044618A1 is a dual-clutch transmission with wet dual clutch, electromechanical actuation of the switching system and an electro-hydraulic actuator for the dual clutch known. The e-machine of such a hybrid transmission is scalable depending on the desired degree of hybridization.

Mit der elektrischen Aktuatorik ist das Doppelkupplungsgetriebe in der Lage, bei abgetrenntem Verbrennungsmotor automatisch zu kuppeln und zu schalten. Es ist somit vorbereitet für ein Start/Stopp-System und eine erweiterte Segelfunktion, bei der das Fahrzeug bei abgekoppeltem Verbrennungsmotor frei rollt. Die elektrische Aktuatorik ermöglicht darüber hinaus die einfache Hybridisierung des Getriebes, durch die zusätzliche E-Maschine.With the electric actuator, the dual-clutch transmission is able to automatically engage and disengage when the internal combustion engine is disconnected. It is thus prepared for a start / stop system and an extended sailing function in which the vehicle rolls freely with the combustion engine disconnected. The electrical actuator also allows easy hybridization of the transmission, through the additional electric motor.

Aus der DE102013102161 A1 ist ein Getriebe mit zwei elektrischen Gänge mit einem Minus-Planetengetriebe, Freilauf und Kupplung bekannt. In diesem Stand der Technik ist die elektrische Maschine an einem Steg des Planetengetriebes, der Abtrieb am Hohlring des Planetengetriebes befestigt. Das Sonnenrad kann über eine Bremse festgesetzt werden. Ein Freilauf verhindert, dass der Steg schneller als der Hohlring drehen kann. Für den ersten Gang ist die Bremse offen und aufgrund des sperrenden Freilaufs das Planetengetriebe verblockt. Wird die Bremse betätigt, dreht der Hohlring schneller als der Steg, was einen weiteren Gang darstellt. Sowohl die Hoch- als auch Rückschaltung sind dabei lastschaltbar.From the DE102013102161 A1 is a transmission with two electrical gears with a minus planetary gear, freewheel and clutch known. In this prior art, the electric machine is attached to a web of the planetary gear, the output of the hollow ring of the planetary gear. The sun gear can be fixed via a brake. A freewheel prevents the bridge can rotate faster than the hollow ring. For the first gear, the brake is open and blocked due to the blocking freewheel planetary gear. When the brake is applied, the ring rotates faster than the bridge, which is another gear. Both the upshift and downshift are power shiftable.

Wegen seiner zwei Betriebsarten, von denen eine für niedrige und eine für hohe Geschwindigkeiten optimiert ist, wird das auf einem elektrisch gesteuerten, stufenlosen Getriebe EVT, Electric Continuously Variable Transmission, basierende System als Two-Mode-Hybrid-System bezeichnet. Ein EVT-Modus mit Minusplanetensatz ist aus dem Toyota Prius bekannt.Because of its two modes of operation, one optimized for low and one for high speeds, the EVT (Electric Continuously Variable Transmission) based system is referred to as a two-mode hybrid system. An EVT mode with minus planetary gear set is known from the Toyota Prius.

Das Hybridgetriebe verfügt zusätzlich über vier Gänge mit festem Übersetzungsverhältnis, sodass ein hoher Wirkungsgrad und eine optimale Leistungs- und Ladeausbeute erzielt werden kann. Die integrierten Elektromotoren werden für Beschleunigungsvorgänge wie auch regeneratives Bremsen genutzt.The hybrid transmission also has four gears with a fixed gear ratio, so that a high efficiency and optimum performance and loading yield can be achieved. The integrated electric motors are used for acceleration as well as regenerative braking.

In mechanischer Hinsicht und in Bezug auf die Gesamtgröße ist das Vollhybrid-System mit einem herkömmlichen Automatikgetriebe vergleichbar, kann aber mit stufenloser Übersetzung oder in einem der vier Gänge betrieben werden.Mechanically and in terms of overall size, the full hybrid system is comparable to a conventional automatic transmission, but can be operated with continuously variable transmission or in one of the four gears.

Ein Antriebsstrang für einen Parallelhybrid setzt sich aus einem Verbrennungsmotor, einem Elektromotor, einem Getriebe und einem Differential zusammen. Zwischen Getriebe und Verbrennungsmotor befindet sich eine automatisierte Trennkupplung. Mit Hilfe der automatisierten Trennkupplung kann das Fahrzeug in den Betriebsmodi „Elektrisch Fahren“ und „Rekuperation“ ohne das hohe Schleppmoment des Verbrennungsmotors betrieben werden kann, indem diese geöffnet wird.A powertrain for a parallel hybrid is composed of an internal combustion engine, an electric motor, a transmission and a differential. Between transmission and combustion engine is an automated disconnect clutch. With the help of the automated separating clutch, the vehicle can be operated in the operating modes "electric driving" and "recuperation" without the high drag torque of the internal combustion engine by opening it.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Getriebesystem mit integrierter elektrischer Maschine zu schaffen, das für den Betrieb im EVT Modus, einen rein elektrischen Betrieb und als Parallelhybrid optimiert ist.It is an object of the invention to provide a transmission system with integrated electric machine, which is optimized for operation in EVT mode, a purely electrical operation and as a parallel hybrid.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Getriebesystem mit integrierter elektrischer Maschine, mit einem Getriebe mit Freilauf und einem daran angebundenen Planetengetriebe sowie einer Kupplung entweder zur Trennung des Getriebesystems von einem Verbrennungsmotor oder zur Trennung des Getriebes von dem angebundenen Planetengetriebe und einem Stirnrad, das die elektrische Maschine mit einem Steg des Planetengetriebes verbindet, wobei eine zweite Kupplung zur Verblockung des Planetengetriebes eingesetzt ist und der Abtrieb mit einem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden ist.The object is achieved with a transmission system with integrated electric machine, with a transmission with freewheel and a planetary gear connected thereto and a clutch either for separating the transmission system of an internal combustion engine or for separating the transmission from the connected planetary gear and a spur gear, the electric machine connects to a web of the planetary gear, wherein a second clutch is used for blocking the planetary gear and the output is connected to a ring gear of the planetary gear.

Die vorliegende Erfindung vereint die Vorteile und Funktionen mehrerer Betriebszustände nämlich eines EVT-Modus, eines Parallelhybridmodus, einen rein elektrischen Modus und prinzipiell auch einen rein verbrennungsmotorischen Modus in einem Getriebesystem.The present invention combines the advantages and functions of several operating states namely an EVT mode, a parallel hybrid mode, a purely electrical mode and, in principle, a pure combustion engine mode in a transmission system.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Getriebe ein Vorgelegegetriebe.In an advantageous embodiment, the transmission is a countershaft transmission.

Vorteilhafterweise verblockt die Kupplung durch Kopplung des Stegs mit dem Hohlrad das Planetengetriebe oder durch Kopplung des Stegs mit einer Sonne das Planetengetriebe oder durch Kopplung einer Sonne mit dem Hohlrad das Planetengetriebe.Advantageously, the coupling is blocked by coupling the web with the ring gear planetary gear or coupling the web with a sun the planetary gear or by coupling a sun with the ring gear planetary gear.

Der Vorteil besteht darin, zwei elektrische Gänge mit einem Planetengetriebe und Beschaltung des Planetengetriebes darzustellen. Die Sonne des Planetengetriebes wird dann nicht einfach mit einer Bremse festgesetzt oder freigegeben, sondern mit einer Kupplung wahlweise mit einem klassischen 4-Gang Vorgelegegetriebe gekuppelt oder getrennt. Prinzipiell ist auch eine Kopplung eines jeden anderen Getriebes mit schaltbaren Gängen an die Sonne denkbar.The advantage is to represent two electrical gears with a planetary gear and wiring of the planetary gear. The sun of the Planetary gear is then not simply set or released with a brake, but coupled with a clutch optional with a classic 4-speed countershaft transmission or separated. In principle, a coupling of any other transmission with switchable gears to the sun is conceivable.

Es ist von Vorteil, dass der Freilauf in einem Gehäuse des Getriebesystems fest eingebaut ist und ein Rückwärtsdrehen einer Ausgangswelle des Getriebes verhindert.It is advantageous that the freewheel is fixedly mounted in a housing of the transmission system and prevents reverse rotation of an output shaft of the transmission.

Es ist von Vorteil, dass das Getriebesystem einen Eingangswelle und mindestens einen Ausgangswelle aufweist. Auch ein Getriebesystem mit zwei Ausgangswellen kann zur Lösung der Aufgabe eingesetzt werden.It is advantageous that the transmission system has an input shaft and at least one output shaft. Also, a transmission system with two output shafts can be used to solve the problem.

Für eine Bauraumoptimierung ist es von Vorteil, dass das Getriebesystem mindestens eine weitere Welle für den Abtrieb aufweist.For a space optimization, it is advantageous that the transmission system has at least one further shaft for the output.

Vorteilhafterweise ist das Planetengetriebe ein Plusgetriebe.Advantageously, the planetary gear is a plus gear.

Die Anordnung der zweiten Kupplung erfolgt so dass die Ausgangswelle das Planetengetriebe und die Kupplung koaxial zueinander angeordnet sind, was Bauteile und Platz einspart.The arrangement of the second clutch is made so that the output shaft, the planetary gear and the clutch are arranged coaxially with each other, which saves components and space.

Abtriebsseitig sind mehrere Varianten vorteilhaft, die ein Abtriebszahnrad zwischen dem Planetengetriebe und der zweiten Kupplung oder das Planetengetriebe axial zwischen dem Abtriebszahnrad und der zweiten Kupplung anordnen. Vorteilhafterweise ist die zweite Kupplung an der verbrennungsmotorseitigen Getriebeseite angeordnet.On the output side, several variants are advantageous, which arrange an output gear between the planetary gear and the second clutch or the planetary gear axially between the output gear and the second clutch. Advantageously, the second clutch is arranged on the internal combustion engine side transmission side.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems ist flexibel und kann sowohl in einem Modus mit elektrisch gesteuerten, stufenlosen Getriebe, mit rein elektrischen Gängen, als auch mit festen Gängen in einem Parallelhybridmodus betrieben werden.The inventive method for operating a transmission system is flexible and can be operated both in a mode with electrically controlled continuously variable transmission, with purely electrical gears, as well as with fixed gears in a parallel hybrid mode.

Somit erhält man nicht nur zusätzliche vier Gänge, sondern kann diese entweder in einem EVT Modus einsetzen, wenn das Planetengetriebe frei läuft oder in einem Parallelhybrid, bzw. in einem Modus nur mit dem Verbrennungsmotor, wenn das Planetengetriebe verblockt ist.Thus, not only do you get additional four gears, but you can use them either in an EVT mode when the planetary gear is idling or in a parallel hybrid, or in a mode with the engine only when the planetary gear is locked.

Im EVT-Modus ist damit insbesondere auch die Möglichkeit des Standladens und des verbrennungsmotorischen Anfahrens ohne Anfahrelement gewährleistet.In EVT mode, the possibility of stand-by charging and internal combustion engine start-up without start-up element is thus ensured in particular.

Die Lösung umfasst auch ein Verfahren zum Betrieb eines wobei die elektrischen Gänge wie folgt eingelegt werden:

  • - zweiter elektrischer Gang mit verblocktem Planetenradsatz
  • - erster elektrischer Gang vorwärts mit Übersetzung von Steg auf Hohlrad und der Sonne geblockt durch den Freilauf,
  • - erster elektrischer Gang rückwärts mit Übersetzung von Steg auf Hohlrad und Sonne geblockt durch Sperre im Getriebe.
The solution also includes a method of operating one wherein the electrical gears are engaged as follows:
  • - Second electrical gear with blocked planetary gear set
  • - first electric gear forward with gear ratio from bridge to ring gear and the sun blocked by the freewheel,
  • - First electrical gear backwards with gear ratio of bridge to ring gear and sun blocked by lock in the transmission.

Es ist von Vorteil, dass die Sperre im Getriebe durch Einlegen von zwei Gängen erfolgt.It is advantageous that the lock in the transmission is made by inserting two gears.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient auch zum Betrieb eines Getriebesystems mit integrierter elektrischer Maschine, mit einem Getriebe, wobei ein Verbrennungsmotor an das Getriebe angebunden oder anbindbar ist, und mit einem Planetengetriebe aufweisend ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element, wobei das Getriebe an das erste Element des Planetengetriebes angebunden ist, wobei die elektrische Maschine an das zweite Element des Planetengetriebes angebunden oder anbindbar ist, wobei das dritte Element des Planetengetriebes mit einem Abtrieb verbunden ist, wobei, das Getriebe in einen blockierten Zustand versetzt wird, um einen elektrischen Gang einzurichten, derart, dass sich ein von der elektrischen Maschine hervorgerufenes Drehmoment an dem blockierten Getriebe abstützt.The inventive method is also used to operate a transmission system with an integrated electric machine, with a transmission, wherein an internal combustion engine is connected to the transmission or connectable, and having a planetary gear having a first element, a second element and a third element, wherein the transmission the first element of the planetary gear is connected, wherein the electric machine is connected or connectable to the second element of the planetary gear, wherein the third element of the planetary gear is connected to an output, wherein the transmission is placed in a locked state to an electric gear set up such that a caused by the electric machine torque is supported on the locked transmission.

Mit diesem Verfahren kann eine Schaltkupplung oder Bremse oder ein Freilauf eingespart werden.With this method, a clutch or brake or a freewheel can be saved.

Es ist von Vorteil, dass das Getriebe dazu ausgelegt ist, eine Mehrzahl von Gängen einzulegen und der blockierte Zustand des Getriebes eingerichtet wird, indem zwei Gänge im Getriebe gleichzeitig eingelegt werden.It is advantageous that the transmission is designed to engage a plurality of gears and the locked state of the transmission is established by two gears are inserted simultaneously in the transmission.

Es ist von Vorteil, dass der blockierte Zustand im Getriebe durch einen Freilauf erfolgt, wobei der Freilauf das Getriebe in eine Drehrichtung blockiert.It is advantageous that the blocked state in the transmission is effected by a freewheel, wherein the freewheel blocks the transmission in one direction of rotation.

Ein vorteilhafte Lösung dass der blockierte Zustand im Getriebe durch eine an einer Getriebeausgangswelle des Getriebes angeordneter Bremse erfolgt.An advantageous solution that the blocked state takes place in the transmission by a arranged on a transmission output shaft of the transmission brake.

Figurenlistelist of figures

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

  • Die 1 bis 8 zeigen schematische Darstellungen von beispielhaften Ausführungsformen.
The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
  • The 1 to 8th show schematic representations of exemplary embodiments.

Das Getriebesystem enthält drei Haupkomponenten nämlich ein klassisches Getriebe, ein Planetengetriebe und eine elektrische Maschine, vorzugsweise in einem gemeinsamen Gehäuse 20. Die Steuerung kann, muss sich aber nicht in demselben Gehäuse befinden. Ein Verbrennungsmotor ist eingangsseitig mit dem Getriebesystem verbunden.The transmission system contains three main components namely a classic transmission, a planetary gear and an electric machine, preferably in a common housing 20 , The controller may or may not be in the same enclosure. An internal combustion engine is connected on the input side to the transmission system.

Gedanklich nachvollziehen lässt sich die Erfindung am einfachsten mit dem auf 2 dargestellten Ausführungsbeispiel.In essence, the invention is easiest to understand 2 illustrated embodiment.

Eine erste Kupplung K1 ist mit einem nicht in der Figur dargestellten Verbrennungsmotor verbunden und koppelt schaltbar den Verbrennungsmotor mit einem Getriebe 1. Die verbrennungsmotorseitige Getriebeseite wird mit 1 a bezeichnet. In dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Vorgelegegetriebe 1' mit einer Eingangswelle 8 und einer Ausgangswelle 9.A first clutch K1 is connected to an internal combustion engine not shown in the figure and switchably couples the internal combustion engine to a transmission 1 , The combustion engine side transmission side is with 1 a designated. In the embodiment, it is a countershaft transmission 1' with an input shaft 8th and an output shaft 9 ,

Die Kupplung K1 verbindet somit die Eingangswelle 8 des Vorgelegegetriebes 1' mit dem Verbrennungsmotor.The coupling K1 thus connects the input shaft 8th of the countershaft transmission 1' with the internal combustion engine.

Auf der Ausgangswelle 9 des Vorgelegegetriebes 1' befinden sich zwei Schaltmuffen S1, S2 mit denen vier Gänge über die Kopplung von Zahnradsätzen geschalten werden können. Die Zahnräder sind nur schematisch dargestellt, wobei die Eingangswelle 8 vier Zahnräder treibt, sowie die Ausgangswelle vier komplementäre Zahnräder aufweist. Das Ende der Ausgangswelle 9 ist drehfest mit einer Sonne 33 eines Planetengetriebes 3 verbunden. Auf der Ausgangswelle 9 ist außerdem ein Freilauf 7 am der Sonne gegenüberliegenden Ende 1b des Vorgelegegetriebes 1' und des Getriebesystems 1 eingebaut. Der Freilauf lässt nur eine Drehrichtung, nämlich die Drehrichtung für die Vorwärtsfahrt für die Ausgangswelle 9 zu. Der Freilauf ist an einem Ende fest mit dem Gehäuse 20 verbunden.On the output shaft 9 of the countershaft transmission 1' There are two shift sleeves S1 . S2 with which four gears can be switched via the coupling of gear sets. The gears are shown only schematically, with the input shaft 8th four gears drives, and the output shaft has four complementary gears. The end of the output shaft 9 is rotatable with a sun 33 a planetary gear 3 connected. On the output shaft 9 is also a freewheel 7 at the opposite end of the sun 1b of the countershaft transmission 1' and the transmission system 1 built-in. The freewheel leaves only one direction of rotation, namely the direction of rotation for the forward drive for the output shaft 9 to. The freewheel is fixed at one end to the housing 20 connected.

Eine elektrische Maschine 2 ist mit einem Ritzel 10 evtl. über ein nicht dargestelltes Zwischenrad mit einem Stirnrad 6 verbunden und greift über das Stirnrad 6 in das Vorgelegegetriebe 1' ein. Das Stirnrad 6 ist drehfest an einem auf der Ausgangswelle 9 des Vorgelegegetriebes 1' befindlichen Steg 31 des Planetengetriebes 3 angebracht. Das Hohlrad 32 des Planetengetriebes 3 lässt sich über eine zweite Kupplung K2 mit dem Steg 31 koppeln. Der Abtrieb 11 ist wiederum drehfest mit dem Hohlrad 32 verbunden. Die zweite Kupplung K2 liegt koaxial zum Planetengetriebe 3 und der Ausgangswelle 9. Der Abtrieb 11 ist mit einem Abtriebsrad 40 versehen, das zwischen Planetengetriebe 3 und der ersten Kupplung K1 angebracht istAn electric machine 2 is with a pinion 10 possibly via an unillustrated intermediate gear with a spur gear 6 connected and engages over the spur gear 6 in the countershaft transmission 1' on. The spur gear 6 is rotatably on one on the output shaft 9 of the countershaft transmission 1' located footbridge 31 of the planetary gear 3 appropriate. The ring gear 32 of the planetary gear 3 can be via a second clutch K2 with the jetty 31 couple. The downforce 11 is in turn rotationally fixed with the ring gear 32 connected. The second clutch K2 is coaxial with the planetary gear 3 and the output shaft 9 , The downforce 11 is with a driven wheel 40 provided that between planetary gear 3 and the first clutch K1 is appropriate

Das elektrifizierte Getriebesystem kann rein elektrisch betrieben werden. Für die Bewegung des Fahrzeugs im ersten Gang unter Verwendung der elektrischen Maschine 2 wird die Kupplung K1 geöffnet. Dadurch ist der Verbrennungsmotor nicht mit dem Getriebe verbunden.The electrified transmission system can be operated purely electrically. For the movement of the vehicle in first gear using the electric machine 2 will the clutch K1 open. As a result, the internal combustion engine is not connected to the transmission.

Die zweite Kupplung K2 ist ebenfalls offen, so dass das Planetengetriebe 3 nicht verblockt ist, also der Steg 31 nicht mit dem Hohlrad 32 verbunden ist.The second clutch K2 is also open, so the planetary gear 3 not blocked, so the bridge 31 not with the ring gear 32 connected is.

Der Steg 31 wird über die elektrische Maschine 2, das Zwischenrad 10 und das Stirnrad 6 angetrieben. Da das Planetengetriebe als Plusplanetensatz ausgeführt ist, dreht somit das Hohlrad 32 in die gleiche Drehrichtung wie der Steg 31. Die Drehung der Hohlrads 32 ist jedoch langsamer folgend der Gleichung für die Drehzahlen nHo des Hohlrads und nSt des Stegs: n H o = ( i 0 − 1 ) i 0 ⋅ n S t ,

Figure DE102017222636A1_0001
mit i0 der Standübersetzung des Planetensatzes.The jetty 31 is about the electric machine 2 , the intermediate wheel 10 and the spur gear 6 driven. Since the planetary gear is designed as a plus planetary set, thus rotates the ring gear 32 in the same direction as the bridge 31 , The rotation of the ring gear 32 but is slower following the equation for the rotational speeds n Ho of the ring gear and n St of the bridge: n H O = ( i 0 - 1 ) i 0 ⋅ n S t .
Figure DE102017222636A1_0001
 with i 0 the state translation of the planetary gear set.

Die Planeten 34 stützen sich auf der Sonne 33 ab. Die Sonne 33 wird vom sperrenden Freilauf 7 festgehalten, was verhindert, dass nicht der Hohlring angetrieben, sondern die Sonne rückwärts getrieben würde. Der Abtrieb 11 erfolgt über das Hohlrad 32.The planets 34 rely on the sun 33 from. The sun 33 becomes from the blocking freewheel 7 what prevents that not the hollow ring driven, but the sun would be driven backwards. The downforce 11 takes place via the ring gear 32 ,

Soll im ersten elektrischen Gang rückwärts gefahren werden, kehren sich die Momentenrichtungen um, der Freilauf kann nun nicht mehr die Sperrfunktion an der Sonne übernehmen. In diesem Fall kann die Sonne über ein Verblocken des Getriebes 1, beispielsweise durch gleichzeitiges Einlegen von 2 Gängen, gesperrt werden. Ein solches Sperren kann - wie bei der Einrichtung einer Parksperre - durch das gleichzeitige Einlegen von zwei Gängen in einem Teilgetriebe des Vorgelegegetriebes 1' erfolgen. Dadurch Verspannst sich das Getriebe und das Drehmoment wird auch ohne Freilauf abgestützt.If the vehicle is to be reversed in the first electrical gear, the torque directions are reversed; the freewheel can no longer assume the blocking function in the sun. In this case, the sun can over a blocking of the transmission 1 , for example, by simultaneous insertion of 2 Gears, be locked. Such a lock can - as in the establishment of a parking brake - by the simultaneous insertion of two gears in a partial transmission of the countershaft transmission 1' respectively. As a result, the gear is tensioned and the torque is also supported without a freewheel.

Auch ein zweiter Gang wird in einem rein elektrischen Antriebsmodus realisiert, wobei die Kupplung K1 geöffnet sein muss. Zum Einlegen des zweiten elektrischen Gangs wird die zweite Kupplung K2 geschlossen.A second gear is realized in a purely electric drive mode, the clutch K1 must be open. To insert the second electrical gear, the second clutch K2 closed.

Damit wird das Planetengetriebe 3 verblockt und der Steg 31 ist mit dem Hohlrad 32 verbunden. Somit werden die Drehzahlen von Steg und Hohlrad gleich gesetzt und es gilt: nHo = nSt. Der Freilauf 7 sperrt nicht, da die Sonne 33 in der Drehrichtung des Hohlrads mitgeschleppt wird.This will be the planetary gear 3 blocked and the jetty 31 is with the ring gear 32 connected. Thus, the speeds of land and ring gear are set equal and the following applies: n Ho = n St. The freewheel 7 does not lock, as the sun 33 in the direction of rotation of the ring gear is entrained.

Um das Fahrzeug als Parallelhybrid zu betreiben, wird der Verbrennungsmotor mit der Kupplung K1 wieder mit dem Getriebe 1 verbunden. Der Verbrennungsmotor ist über die Kupplung K1 und die Eingangswelle 8 mit dem Vorgelegegetriebe 1' verbunden, dessen Ausgangswelle 9 mit der Sonne 33 verbunden ist.To operate the vehicle as a parallel hybrid, the internal combustion engine with the clutch K1 again with the gearbox 1 connected. The internal combustion engine is via the clutch K1 and the input shaft 8th with the countershaft transmission 1' connected, whose output shaft 9 with the sun 33 connected is.

Damit kann der Verbrennungsmotor an die Sonne ankoppeln und kann so Drehmoment beisteuern.This allows the combustion engine to couple to the sun and thus contribute torque.

Es sind vier Gänge im Vorgelegegetriebe 1' schaltbar, die darauf basieren dass der zweite elektrische Gang eingelegt, also die zweite Kupplung K2 geschlossen ist und das Planetengetriebe mit verblockten Steg 31 und Hohlrad 32 arbeitet. Ein Schaltvorgang innerhalb des Parallelhybridmodus kann von der elektrischen Maschine unterstützt werden, die Ausfälle an Drehmoment durch eigenes Drehmoment auffängt.There are four gears in the countershaft transmission 1' switchable, based on the fact that the second electrical gear engaged, so the second clutch K2 is closed and the planetary gear with blocked web 31 and ring gear 32 is working. A shift within the parallel hybrid mode may be assisted by the electric machine, which absorbs torque failures by its own torque.

Um das Fahrzeug mit elektrisch gesteuertem, stufenlosem Getriebe, EVT, zu betreiben und anzufahren, wird der erste elektrische Gang eingelegt, also die zweite Kupplung K2 geöffnet.In order to operate and start the vehicle with electrically controlled, continuously variable transmission, EVT, the first electric gear is engaged, ie the second clutch K2 open.

Auch hier wird der Verbrennungsmotor über die Kupplung K1 hinzugeschaltet. Das Verhältnis der Drehmomente der elektrischen Maschine 2 und des Verbrennnungsmotors ist mit der Standübersetzung des Planetengetriebes 3 vorgegeben. Die Drehzahlen können aber beliebig kombiniert werden.Again, the internal combustion engine via the clutch K1 hooked up. The ratio of the torques of the electric machine 2 and the Verbrennnungsmotors is with the state translation of the planetary gear 3 specified. The speeds can be combined as desired.

Zum Anfahren des Fahrzeug mit dem elektrisch gesteuerten, stufenlosen Getriebe dreht der Verbrennungsmotor die Sonne 33 des Planetengetriebes 3 über das Vorgelegegetriebe 1' mit beliebiger, konstanter Drehzahl. Der Steg 31 des Plantengetriebes 3 ist mit der elektrischen Maschine verbunden und dreht in die entgegengesetzte Richtung. Dadurch wird zum Anfahren ein generatorisches Drehmoment von der elektrischen Maschine angelegt.To start the vehicle with the electrically controlled, continuously variable transmission, the internal combustion engine turns the sun 33 of the planetary gear 3 via the countershaft transmission 1' with any, constant speed. The jetty 31 of the planetary gear 3 is connected to the electric machine and turns in the opposite direction. As a result, a generator torque is applied by the electric machine for starting.

Über die absolute Höhe des generatorischen Drehmoments, wird das Drehmoment an der Sonne 33 , das vom Verbrennungsmotor vorgegeben wird, und dem Hohlrad 32, das den Abtrieb 11 bestimmt, eingestellt.About the absolute amount of regenerative torque, the torque is in the sun 33 , which is given by the internal combustion engine, and the ring gear 32 that the downforce 11 determined, set.

Drehmoment des Hohlrads THo im Verhältnis zum Drehmoment des Stegs TSt : T H o = i 0 1 − i 0 ⋅ T S t ,

Figure DE102017222636A1_0002
sowie Drehmoment der Sonne TSo im Verhältnis zum Drehmoment des Stegs TSt : T S o = 1 i 0 − 1 ⋅ T S t .
Figure DE102017222636A1_0003
 Torque of the ring gear T Ho in relation to the torque of the web T St : T H O = i 0 1 - i 0 ⋅ T S t .
Figure DE102017222636A1_0002
 as well as torque of the sun T So in relation to the torque of the web T St : T S O = 1 i 0 - 1 ⋅ T S t ,
Figure DE102017222636A1_0003

Erhöht man das generatorische Drehmoment Tst von Null ausgehend, so bremst man damit den Steg 31 ab. Am Hohlrad 32 und der Sonne 33 entstehen Drehmomente und das Fahrzeug fährt über den Abtrieb 11 an.If one increases the generator torque Tst from zero, then one brakes thereby the web 31 from. At the ring gear 32 and the sun 33 Torques arise and the vehicle drives over the output 11 on.

Erhöht man das generatorische Drehmoment Tst der elektrischen Maschine 2 immer weiter, so bleibt der Steg 31 schließlich stehen und das Planetengetriebe 3 läuft mit Standübersetzung. Schließlich kann von generatorischem Drehmoment auf antreibendes Drehmoment gewechselt werden, und das Getriebe wird im zuvor beschriebenen EVT Modus betrieben.If one increases the generator torque Tst of the electric machine 2 On and on, the bridge remains 31 finally stand and the planetary gear 3 runs with stand translation. Finally, it is possible to switch from regenerative torque to driving torque, and the transmission is operated in the previously described EVT mode.

Ein Wechsel zwischen den rein elektrischen Gängen erfolgt über die Reibkupplung zweite Kupplung K2 vollständig zugkraftunterbrechungsfrei.A change between the purely electrical gears via the friction clutch second clutch K2 completely traction-free.

Der Wechsel von EVT-Modus zum Parallelhybrid-Modus ist möglich, indem an der zweiten Kupplung K2 zuvor über das Drehzahlverhältnis der beiden Antriebsmaschinen, des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine 2 nahezu eine Synchrondrehzahl eingestellt und dann die zweite Kupplung K2 geschlossen wird.Changing from EVT mode to parallel hybrid mode is possible by connecting to the second clutch K2 previously about the speed ratio of the two prime movers, the engine and the electric machine 2 set almost a synchronous speed and then the second clutch K2 is closed.

Der Wechsel von Parallelhybridmodus nach EVT ist wiederum möglich, indem zunächst die Momentenverteilung der Drehmomente der beiden Maschinen auf diejenige im EVT-Modus eingestellt wird und dann die zweite Kupplung K2 geöffnet wird.The change from parallel hybrid mode to EVT is again possible by first the torque distribution of the torques of the two machines to that in the EVT Mode is set and then the second clutch K2 is opened.

Innerhalb des EVT-Modus ist ein Wechsel der Gänge des Vorgelegegetriebes 1' nicht möglich. Um einen anderen Gang einzulegen muss der Umweg über den Parallelhybridmodus gegangen werden, also das Drehzahlverhältnis der beiden Antriebsmaschinen, des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine 2 nahezu auf Synchrondrehzahl einstellen und dann die zweite Kupplung K2 schliessen. Anschließend den Gang wechseln und gegebenenfalls wieder auf den EVT-Modus zurückspringen.Within the EVT Mode is a change of the gears of the counter gear 1' not possible. In order to engage another gear, the detour via the parallel hybrid mode must be gone, ie the speed ratio of the two prime movers, the internal combustion engine and the electric machine 2 set almost to synchronous speed and then the second clutch K2 shut down. Then change the gear and if necessary jump back to the EVT mode.

Die Einschränkung ist aber kein realer Nachteil für das Fahrzeug, da der EVT-Modus sowieso nur im ersten Gang des Vorgelegegetriebes 1' zum Anfahren und eventuell im vierten Gang zur Absenkung der für eine bestimmte Geschwindigkeit notwendigen Motordrehzahl bei dadurch erhöhtem Drehmomentbedarf sinnvoll ist.The restriction is not a real disadvantage for the vehicle, as the EVT mode anyway only in the first gear of the countershaft transmission 1' for starting and possibly in fourth gear for lowering the necessary engine speed for a certain speed with increased torque demand makes sense.

Weitere Ausführungsformen beziehen sich auf die optimierte Anordnung der Bauteile.Further embodiments relate to the optimized arrangement of the components.

Die Ausführungsform der 1 unterscheidet sich in der Anordnung der Kupplungen K1 und K2. The embodiment of the 1 differs in the arrangement of the couplings K1 and K2 ,

Hier befindet sich auch die Kupplung K1 an der Ausgangswelle 9 des Vorgelegegetriebes 1' und an der Sonne 33. Die zweite Kupplung K2 macht die Sonne 33 mit dem Steg 31 des Planetengetriebes verbindbar. Das Stirnrad 6 ist fest mit dem Steg 31 verbunden Damit erhält man die vorteilhafte Ausführungsform mit Kupplungen K1 und K2, die gemeinsam als Doppelkupplung ausführbar sind.Here is also the clutch K1 at the output shaft 9 of the countershaft transmission 1' and in the sun 33 , The second clutch K2 makes the sun 33 with the jetty 31 connectable to the planetary gear. The spur gear 6 is stuck with the jetty 31 connected This gives the advantageous embodiment with couplings K1 and K2 , which are executable together as a double clutch.

Zudem erreicht man mit dieser Ausgestaltung, dass, wenn die Kupplung K1 geöffnet wird, nicht nur der Verbrennungsmotor, sondern das gesamte Vorgelegegetriebe 1' abgehängt wird. Dies vermindert die Schleppverluste im Vorgelegegetriebe 1' im elektrischen zweiten Gang, also wenn die zweite Kupplung K2 geschlossen ist.In addition, with this embodiment, it is achieved that when the clutch K1 is opened, not only the internal combustion engine, but the entire countershaft transmission 1' is suspended. This reduces the drag losses in the countershaft transmission 1' in electric second gear, so if the second clutch K2 closed is.

Die Ausführungsform nach 3 zeigt eine andere Anbindung der zweiten Kupplung K2 an das Planetengetriebe 3. Die elektrische Maschine ist in gleicher Weise, d.h. an die gleichen Elemente des Planetensatzes angebunden. Die Momentenübertragung erfolgt zwar auch über das Stirnrad 6 und den Steg 31, aber in dieser Ausführungsform werden mit der zweiten Kupplung K2 die Sonne 33 und das Hohlrad 32 verkuppelt. Diese Ausführungsform weist bauliche Vorteile auf, da sich die zweite Kupplung K2 dadurch zugänglicher positionieren lässt. Der Abtrieb 11 mit seinem Abtriebsrad 40 liegt somit axial zwischen dem Planetengetriebe 3 und der zweiten Kupplung K2 auf der Abtriebswelle 9.The embodiment according to 3 shows a different connection of the second clutch K2 to the planetary gear 3 , The electric machine is connected in the same way, ie to the same elements of the planetary gearset. Although the torque is transmitted via the spur gear 6 and the jetty 31 but in this embodiment, with the second clutch K2 the sun 33 and the ring gear 32 verkuppelt. This embodiment has structural advantages, since the second clutch K2 thus more amenable to positioning. The downforce 11 with his output gear 40 thus lies axially between the planetary gear 3 and the second clutch K2 on the output shaft 9 ,

4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem mit der zweiten Kupplung K2 der Steg 31 und die Sonne 33 verkuppelt werden. Dadurch lässt sich die Zweite Kupplung K2 zugänglicher positionieren. Der Abtrieb 11 liegt ebenfalls koaxial wobei das Planetengetriebe 3 zwischen Abtriebsrad 40 und der zweiten Kupplung K2 angeordnet ist. 4 shows an embodiment in which with the second clutch K2 the jetty 31 and the sun 33 be verkuppelt. This allows the second clutch K2 position more accessible. The downforce 11 is also coaxial with the planetary gear 3 between output gear 40 and the second clutch K2 is arranged.

Die Ausführungsform nach 5 zeigt einen alternativen Aufbau von Vorgelegegetriebe 1' und Planetengetriebe 3.The embodiment according to 5 shows an alternative construction of countershaft transmission 1' and planetary gear 3 ,

Hier wird das Planetengetriebe zusammen mit der zweiten Kupplung K2 auf der dem Abtrieb 11 gegenüberliegenden Getriebeseite 1b des Vorgelegegetriebes 1' angeordnet. Die Losräder des Vorgelegegetriebes 1' befinden sich zusammen mit der Sonne 33 des Planetengetriebes 3 auf einer Hohlwelle 12. Das Hohlrad 32 des Planetengetriebes 33 ist wiederum drehfest mit einer innenliegenden Vollwelle 13 verbunden, so dass der Abtrieb 11 weiterhin auf der motorseitigen Getriebeseite liegen kann und über die Vollwelle 13 erfolgt.Here is the planetary gear together with the second clutch K2 on the downforce 11 opposite transmission side 1b of the countershaft transmission 1' arranged. The idler gears of the countershaft gearbox 1' are together with the sun 33 of the planetary gear 3 on a hollow shaft 12 , The ring gear 32 of the planetary gear 33 is again rotatable with an internal solid shaft 13 connected, so that the output 11 can continue to lie on the engine side transmission side and over the solid shaft 13 he follows.

Vorteilhaft an dieser Ausführung sind sowohl die Zugänglichkeit als auch der radial zur Verfügung stehende Bauraum für die zweite Kupplung K2.Advantageous in this embodiment, both the accessibility and the radially available space for the second clutch K2 ,

Die Ausführungsform nach 6 gleicht der Ausführungsform der 5.The embodiment according to 6 is similar to the embodiment of 5 ,

Statt einer Hohlwellen-Vollwellen-Kombination wird hingegen über eine weitere Welle 14 der Momentenpfad zurück auf die motorseitige Getriebeseite mit dem Abtrieb 11 geleitet
Vorteilhaft an dieser Ausführung ist die Zugänglichkeit sowie der radial für die zweite Kupplung K2 zur Verfügung stehende Bauraum. Außerdem besteht die Möglichkeit, das Planetengetriebe zusammen mit der zweiten Kupplung K2 in einer gemeinsamen Glocke des Gehäuses auf der motorabgewandten Seite unterzubringen.Instead of a hollow shaft full wave combination, however, is another wave 14 the torque path back to the engine side transmission side with the output 11 directed
An advantage of this design is the accessibility and the radial for the second clutch K2 available space. There is also the possibility of the planetary gear together with the second clutch K2 to accommodate in a common bell of the housing on the motor side facing away.

In der Ausführungsform nach 7 werden sowohl das Planetengetriebe 3 als auch die zweite Kupplung K2 auf eine die Eingangswelle 8 umfassende Hohlwelle 12' verlegt. Zusätzlich wird noch das Vorgelegegetriebe 1' auf zwei Teilwellen 15 aufgeteilt. Alternativ dazu könnte auch nur die zweite Kupplung K2 auf eine die Eingangswelle umfassende Hohlwelle 12' verlegt werden, bzw. die die Eingangswelle 8 umfassende Hohlwelle 12' sowohl mit der zweiten Kupplung K2 als auch dem Planetengetriebe 3 belegt werden, ohne das Vorgelegegetriebe 1' auf zwei Wellen aufzuteilen.In the embodiment according to 7 be both the planetary gear 3 as well as the second clutch K2 on one the input shaft 8th comprehensive hollow shaft 12 ' laid. In addition, there is still the countershaft transmission 1' on two partial waves 15 divided up. Alternatively, only the second clutch could K2 on a hollow shaft comprising the input shaft 12 ' be laid, or the input shaft 8th comprehensive hollow shaft 12 ' both with the second clutch K2 as well as the planetary gear 3 be occupied, without the countershaft transmission 1' split up into two waves.

Die Eingangswelle 8 weist dabei zwei doppelt verwendete Festräder auf. Die beiden Ausgangswellen des Vorgelegegetriebes 9, 9' werden über je eine Verzahnungsstufe 17 zurück auf eine die Eingangswelle 8 umfassende Hohlwelle 12' geführt, auf welcher sich ebenfalls drehfest die Sonne 33 des Planetengetriebes 3 befindet.The input shaft 8th has two double-used fixed wheels. The two output shafts of the countershaft transmission 9 . 9 ' are each about a gear stage 17 back to a the input shaft 8th comprehensive hollow shaft 12 ' led, on which also rotates the sun 33 of the planetary gear 3 located.

Das Hohlrad 32 ist wiederum auf einer diese Hohlwelle 12' umschließenden Hohlradwelle 18 gelagert. Diese weist ein Radsatz 16 auf, mit welchem der Abtrieb 11 wieder auf eine die Ausgangswelle 9 des Vorgelegegetriebes 1' umfassende Abtriebs-Hohlwelle gesetzt werden kann.The ring gear 32 is in turn on a hollow shaft 12 ' enclosing Hohlradwelle 18 stored. This has a wheelset 16 on, with which the downforce 11 back to an the output shaft 9 of the countershaft transmission 1' comprehensive output hollow shaft can be set.

Wahlweise kann der Radsatz 16 auch doppelt verwendet werden, sodass auf gleiche Weise ein weiterer Abtrieb 11' auf die andere Ausgangswelle 9' des Vorgelegegetriebes 1' gelegt werden kann. Damit teilt sich dann das übertragene Moment auf beide Abtriebe 11, 11' auf. Hierfür muss jedoch beachtet werden, dass die Gesamtübersetzung von der Hohlradwelle 18 zum nicht dargestellten Differential über beide Stränge identisch ist.Optionally, the wheelset 16 can also be used twice, so in the same way another downforce 11 ' to the other output shaft 9 ' of the countershaft transmission 1' can be placed. This then shares the transmitted torque on both drives 11 . 11 ' on. However, it must be noted that the overall ratio of the ring gear 18 to the differential, not shown, is identical over both strands.

Diese Ausführungsform erlaubt eine deutlich kürzere axiale Baulänge sowie eine gute Zugänglichkeit der beiden Kupplungen.This embodiment allows a much shorter axial length and good accessibility of the two clutches.

8 zeigt eine Ausführungsform, die der der 7 ähnelt. 8th shows an embodiment that of the 7 similar.

Der Unterschied ist, dass der Abtrieb 11 nicht auf eine der beiden Ausgangswellen 9, 9' des Vorgelegegetriebes 1' gesetzt wird, sondern auf einen gesonderten Wellenstummel 19. Dadurch wird die Abhängigkeit der Radien in der Stirnradkette, der Verbindung von Zwischenrad 10 zum Stirnrad 6 reduziert, was eine freiere Wahl der Übersetzungen zulässt.The difference is that the downforce 11 not on one of the two output shafts 9 . 9 ' of the countershaft transmission 1' is set, but on a separate stub shaft 19 , This makes the dependence of the radii in the spur gear, the connection of idler 10 to the spur gear 6 reduced, which allows a freer choice of translations.

Alle Ausführungsformen haben die Gemeinsamkeit, dass das Getriebe 1 über die Kupplung K1 mit der Sonne 33 des Planetengetriebes 3 verbunden werden kann oder verbunden ist.All embodiments have the commonality that the transmission 1 over the clutch K1 with the sun 33 of the planetary gear 3 can be connected or connected.

Die elektrische Maschine des Getriebesystems greift immer über ein Stirnrad 6 am Steg 31 des Planetengetriebes an.The electrical machine of the transmission system always uses a spur gear 6 at the jetty 31 of the planetary gear.

Der Abtrieb ist drehfest, bzw. über eine kinematische Kopplung mit dem Hohlrad 32 verbunden.The output is non-rotatable, or via a kinematic coupling with the ring gear 32 connected.

Über den Freilauf 7 wird verhindert, dass die Ausgangswelle 9 des Getriebes 1 rückwärts gedreht werden kann. Der Freilauf 7 sitzt also mit einer Seite fest im Gehäuse des Getriebesystems, mit der anderen auf der Ausgangswelle 9.About the freewheel 7 will prevent the output shaft 9 of the transmission 1 can be turned backwards. The freewheel 7 So it sits firmly with one side in the housing of the transmission system, with the other on the output shaft 9 ,

Die zweite Kupplung K2 verblockt bei Betätigung das Planetengetriebe. Je nach Ausführungsform wird dies durch ein Koppeln des Steges 31 mit dem Hohlrad 32, ein Koppeln der Sonne 33 mit dem Steg 31 oder ein Koppeln der Sonne 33 mit dem Hohlrad 32 erreicht.The second clutch K2 locks the planetary gear when actuated. Depending on the embodiment, this is done by coupling the web 31 with the ring gear 32 , a coupling of the sun 33 with the jetty 31 or a coupling of the sun 33 with the ring gear 32 reached.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch in anderen Ausführungsformen angewendet werden.The method according to the invention can also be used in other embodiments.

Dabei wird der Verbrennungsmotor an das Getriebe 1 angebunden oder verbunden. Das Planetengetriebe weist ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element auf, was den Komponenten Steg 31, Sonne 33 und Hohlrad 32 entspricht. Die Elemente sind untereinander vertauschbar, die Zuordnung kann beliebig gewählt werden.The internal combustion engine is connected to the transmission 1 tethered or connected. The planetary gear has a first element, a second element and a third element, which is the components of the web 31 , Sun 33 and ring gear 32 equivalent. The elements are interchangeable, the assignment can be chosen arbitrarily.

Das Getriebe 1 an das erste Element des Planetengetriebes angebunden, die elektrische Maschine 2 an das zweite Element des Planetengetriebes 3, der Abtrieb 11 mit dem dritten Element des Planetengetriebes 3.The gear 1 connected to the first element of the planetary gear, the electric machine 2 to the second element of the planetary gear 3 , the downforce 11 with the third element of the planetary gear 3 ,

Das Getriebe 1 ist ein Stufengetriebe, das die eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle aufweist, wobei die Ausgangswelle an das erste Element des Planetengetriebes angebunden ist.The gear 1 is a stepped transmission having the one input shaft and one output shaft, wherein the output shaft is connected to the first element of the planetary gear.

Um den elektrischen Gang einzulegen, muss sich das Drehmoment an dem blockierten Getriebe abstützen. Um das Getriebe zu blockieren sind unterschiedliche Verfahren denkbar. Zum einem kann das Getriebe durch Einlegen von zwei Gängen gleichzeitig blockiert werden.To engage the electric gear, the torque must be supported on the locked gear. To block the transmission different methods are conceivable. On the one hand, the transmission can be blocked simultaneously by inserting two gears.

Weiterhin ist der Einsatz eines Freilaufs möglich, der das Getriebe in eine Drehrichtung blockiert.Furthermore, the use of a freewheel is possible, which blocks the transmission in one direction.

Ansonsten kann auch immer einen Bremse verbaut werden.Otherwise, always a brake can be installed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Getriebetransmission
1'1'
VorgelegegetriebeCountershaft transmission
1a1a
verbrennungsmotorseitigen Getriebeseiteinternal combustion engine side transmission side
1b1b
gegenüberliegende Getriebeseiteopposite transmission side
22
elektrische Maschineelectric machine
33
Planetengetriebeplanetary gear
K1K1
erste Kupplungfirst clutch
K2K2
zweite Kupplungsecond clutch
66
Stirnradspur gear
3131
Stegweb
3232
Hohlradring gear
3333
SonneSun
3434
Planetenplanet
77
Freilauffreewheel
88th
Eingangswelleinput shaft
9 , 9'9, 9 '
Ausgangswelleoutput shaft
S1, S2S1, S2
Schaltmuffenshift sleeves
1010
Zwischenradidler
11, 11'11, 11 '
Abtrieboutput
12 , 12'12, 12 '
Hohlwellehollow shaft
1313
VollwelleSolid shaft
1414
weitere Welleanother wave
1515
Teilwellenpartial waves
1616
Radsatzwheelset
1717
Verzahnungsstufegearing stage
1818
Hohlradwellering gear
1919
Wellenstummelstub shaft
2020
Gehäusecasing
4040
Abtriebszahnradoutput gear
EVT EVT
elektrisch gesteuertes, stufenloses Getriebe electrically controlled, continuously variable transmission
nHo nh
Drehzahl des HohlradsSpeed of the ring gear
nst n st
Drehzahl des Stegs:Speed of the bridge:
i0 i 0
der Standübersetzung des Planetensatzesthe state translation of the planetary gear set
THo T Ho
Drehmoment des HohlradsTorque of the ring gear
TSt T St
Drehmoment des StegsTorque of the bridge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010044618 A1 [0002]DE 102010044618 A1 [0002]
  • DE 102013102161 A1 [0004]DE 102013102161 A1 [0004]

Claims (23)

Getriebesystem mit integrierter elektrischer Maschine (2), mit einem Getriebe (1) mit Freilauf (7) und einem daran angebundenen Planetengetriebe (3) sowie einer ersten Kupplung (K1) entweder zur Trennung des Getriebes (1) von einem Verbrennungsmotor oder zur Trennung des Getriebes (1) von dem angebundenen Planetengetriebe (3) und ein Stirnrad (6), das die elektrische Maschine (2) mit einem Steg (32) des Planetengetriebes (3) verbindet, wobei eine zweite Kupplung (K2) zur Verblockung des Planetengetriebes (3) eingesetzt ist und der Abtrieb (11) mit einem Hohlrad (31) des Planetengetriebes (3) verbunden ist.Transmission system with integrated electric machine (2), with a transmission (1) with freewheel (7) and a planetary gear (3) connected thereto and a first clutch (K1) either for the separation of the transmission (1) from an internal combustion engine or for the separation of Transmission (1) of the connected planetary gear (3) and a spur gear (6) which connects the electric machine (2) with a web (32) of the planetary gear (3), wherein a second clutch (K2) for blocking the planetary gear ( 3) is used and the output (11) with a ring gear (31) of the planetary gear (3) is connected. Getriebesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Vorgelegegetriebe (1') ist.Gear system after Claim 1 , characterized in that the transmission is a countershaft transmission (1 '). Getriebesystem nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (K2) durch Kopplung des Stegs (32) mit dem Hohlrad (31) das Planetengetriebe (3) verblockt.Gear system after Claim 1 or 2 , characterized in that the second clutch (K2) by coupling the web (32) with the ring gear (31) the planetary gear (3) interlocks. Getriebesystem nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (K2) durch Kopplung des Stegs (32) mit einer Sonne (33) das Planetengetriebe (3) verblockt.Gear system after Claim 1 or 2 , characterized in that the second clutch (K2) by coupling the web (32) with a sun (33) the planetary gear (3) blocks. Getriebesystem nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (K2) durch Kopplung einer Sonne (33) mit dem Hohlrad (31) das Planetengetriebe (3) verblockt.Gear system after Claim 1 or 2 , characterized in that the second clutch (K2) by coupling a sun (33) with the ring gear (31) the planetary gear (3) locks. Getriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) in einem Gehäuse des Getriebesystems fest eingebaut ist und ein Rückwärtsdrehen einer Ausgangswelle (9) des Getriebes (1, 1') verhindert.Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that the freewheel (7) is permanently installed in a housing of the transmission system and prevents reverse rotation of an output shaft (9) of the transmission (1, 1 '). Getriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesystem eine Eingangswelle (8) und mindestens eine Ausgangswelle (9) aufweist.Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission system has an input shaft (8) and at least one output shaft (9). Getriebesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesystem mindestens eine weitere Welle (14) für den Abtrieb (11) aufweist.Gear system after Claim 7 , characterized in that the transmission system has at least one further shaft (14) for the output (11). Getriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (3) ein Plusgetriebe ist.Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary gear (3) is a plus transmission. Getriebesystem nach einem der vorhergehendene Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle (9), das Planetengetriebe (3) und die Kupplung (K2) koaxial zueinander angeordnet sind.Transmission system according to one of the preceding claims, characterized in that the output shaft (9), the planetary gear (3) and the coupling (K2) are arranged coaxially with each other. Getriebesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb (11) ein Abtriebszahnrad (40) aufweist, wobei das Abtriebszahnrad (40) axial zwischen dem Planetengetriebe (3) und der Kupplung (K2) angeordnet ist.Gear system after Claim 10 , characterized in that the output (11) has an output gear (40), wherein the output gear (40) is arranged axially between the planetary gear (3) and the clutch (K2). Getriebesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb (11) ein Abtriebszahnrad (40) aufweist, wobei das Planetengetriebe (3) axial zwischen dem Abtriebszahnrad (40) und der Kupplung (K2) angeordnet ist.Gear system after Claim 10 , characterized in that the output (11) has an output gear (40), wherein the planetary gear (3) is arranged axially between the output gear (40) and the clutch (K2). Getriebesystem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (K2) an der verbrennungsmotorseitigen Getriebeseite (1a) angeordnet ist.Gear system after Claim 11 or 12 , characterized in that the clutch (K2) is arranged on the internal combustion engine side transmission side (1a). Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems nach einem der vorhergehenden Ansprüchen welches sowohl in einem Modus mit elektrisch gesteuerten, stufenlosen Getriebe (EVT), mit rein elektrischen Gängen, als auch mit festen Gängen in einem Parallelhybridmodus betrieben wird.Method for operating a transmission system according to one of the preceding claims, which is operated in a mode with electrically controlled continuously variable transmission (EVT), with purely electrical gears, as well as with fixed gears in a parallel hybrid mode. Verfahren nach Anspruch 14 dadurch gekennzeichnet, dass die rein elektrischen Gänge bei geöffneter Kupplung (K1) durch Öffnen und Schließen der Kupplung (K2) eingelegt werden.Method according to Claim 14 characterized in that the purely electrical gears with open clutch (K1) by opening and closing the clutch (K2) are inserted. Verfahren nach Anspruch 14 und 15,dadurch gekennzeichnet, dass für den Betrieb als Parallelhybrid vier Gänge im Vorgelegegetriebe (1') geschaltet werden, wobei der zweite elektrischen Gang eingelegt, also die Kupplung (K2) geschlossen ist und das Planetengetriebe verblockt wird.Method according to Claim 14 and 15 , characterized in that for the operation as a parallel hybrid four gears in the countershaft transmission (1 ') are connected, wherein the second electrical gear engaged, so the clutch (K2) is closed and the planetary gear is locked. Verfahren nach Anspruch 14 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass für den EVT-Modus der erste elektrische Gang eingelegt, also die Kupplung (K2) geöffnet wird, wobei ein generatorische Drehmoment (Tst) der elektrischen Maschine (2) am Steg (32) angelegt wird.Method according to Claim 14 to 16 characterized in that for the EVT mode, the first electrical gear engaged, so the clutch (K2) is opened, wherein a regenerative torque (T st ) of the electric machine (2) on the web (32) is applied. Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems nach einem der Ansprüchen 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Gänge wie folgt eingelegt werden: - zweiter elektrischer Gang mit verblocktem Planetenradsatz (3) - erster elektrischer Gang vorwärts mit Übersetzung von Steg (31)auf Hohlrad (32) und der Sonne (33) geblockt durch den Freilauf (7) - erster elektrischer Gang rückwärts mit Übersetzung von Steg (31) auf Hohlrad (32) und Sonne (33) geblockt durch Sperre im Getriebe (1').Method for operating a transmission system according to one of Claims 1 to 13 characterized in that the electrical gears are inserted as follows: - second electrical gear with blocked planetary gear set (3) - first electrical gear forward with translation of web (31) on ring gear (32) and the sun (33) blocked by the freewheel ( 7) - first electrical gear backwards with translation of web (31) on ring gear (32) and sun (33) blocked by lock in the transmission (1 '). Verfahren nach Anspruch 18 dadurch gekennzeichnet, dass die Sperre im Getriebe (1') durch Einlegen von zwei Gängen im Getriebe (1) erfolgt.Method according to Claim 18 characterized in that the lock in the transmission (1 ') by inserting two gears in the transmission (1). Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems mit integrierter elektrischer Maschine (2), mit einem Getriebe (1), wobei ein Verbrennungsmotor an das Getriebe (1) angebunden oder anbindbar ist, und mit einem Planetengetriebe (3) aufweisend ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element (31, 32, 33), wobei das Getriebe (1) an das erste Element (31, 32, 33) des Planetengetriebes (3) angebunden ist, wobei die elektrische Maschine (2) an das zweite Element (31, 32, 33) des Planetengetriebes (3) angebunden oder anbindbar ist, wobei das dritte Element (31, 32, 33) des Planetengetriebes (3) mit einem Abtrieb (11) verbunden ist, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt, dass das Getriebe (1) in einen blockierten Zustand versetzt wird, um einen elektrischen Gang einzurichten, derart, dass sich ein von der elektrischen Maschine hervorgerufenes Drehmoment an dem blockierten Getriebe (1) abstützt. A method of operating a transmission system with integrated electric machine (2), with a transmission (1), wherein an internal combustion engine to the transmission (1) is connected or attachable, and with a planetary gear (3) comprising a first element, a second element and a third element (31, 32, 33), the transmission (1) being connected to the first element (31, 32, 33) of the planetary gear (3), the electric machine (2) being connected to the second element (31, 32). 32, 33) of the planetary gear (3) is connected or connectable, wherein the third element (31, 32, 33) of the planetary gear (3) is connected to an output (11), characterized by the method step that the transmission (1) is set in a locked state to establish an electrical gear such that a torque caused by the electric machine is supported on the locked transmission (1). Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems mit integrierter elektrischer Maschine (2) nach Anspruch 20, wobei das Getriebe (1) dazu ausgelegt ist, eine Mehrzahl von Gängen einzulegen, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt, dass der blockierte Zustand des Getriebes (1) eingerichtet wird, indem zwei Gänge im Getriebe (1) gleichzeitig eingelegt werden.Method for operating a transmission system with integrated electrical machine (2) according to Claim 20 wherein the transmission (1) is adapted to engage a plurality of gears, characterized by the step of establishing the locked state of the transmission (1) by simultaneously engaging two gears in the transmission (1). Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems mit integrierter elektrischer Maschine (2) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der blockierte Zustand im Getriebe (1) durch einen Freilauf (7) erfolgt, wobei der Freilauf (7) das Getriebe (1) in eine Drehrichtung blockiert.Method for operating a transmission system with integrated electrical machine (2) according to Claim 20 , characterized in that the blocked state in the transmission (1) by a freewheel (7), wherein the freewheel (7) blocks the transmission (1) in a rotational direction. Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems mit integrierter elektrischer Maschine (2) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der blockierte Zustand im Getriebe (1) durch eine an einer Getriebeausgangswelle (9) des Getriebes (1) angeordneten Bremse erfolgt.Method for operating a transmission system with integrated electrical machine (2) according to Claim 20 , characterized in that the locked state in the transmission (1) by a at a transmission output shaft (9) of the transmission (1) arranged brake takes place.
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