DE102017222636B4 - 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

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 (31) des Planetengetriebes (3) verbindet, wobei eine zweite Kupplung (K2) zur Verblockung des Planetengetriebes (3) eingesetzt ist und der Abtrieb (11) mit einem Hohlrad (32) des Planetengetriebes (3) verbunden ist, wobei der Freilauf (7) in einem Gehäuse des Getriebesystems fest eingebaut ist und ein Rückwärtsdrehen einer Ausgangswelle (9) des Getriebes (1, 1') verhindert.Transmission system with an integrated electric machine (2), with a transmission (1) with a freewheel (7) and a planetary gear (3) connected to it and a first clutch (K1) either for separating the transmission (1) from an internal combustion engine or for separating the Gear (1) from the connected planetary gear (3) and a spur gear (6), which connects the electric machine (2) to a web (31) of the planetary gear (3), a second clutch (K2) for blocking the planetary gear ( 3) is used and the output (11) is connected to a ring gear (32) of the planetary gear (3), the freewheel (7) being permanently installed in a housing of the gear system and backward rotation of an output shaft (9) of the gear (1 , 1') prevented.

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 an integrated electric machine, with a transmission with a freewheel and a planetary gear connected to it. The invention further 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) and with fixed gears in a parallel hybrid mode.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2010 044 618 A1 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 10 2010 044 618 A1 a dual clutch transmission with a wet dual clutch, electromechanical actuation of the switching system and an electro-hydraulic actuator for the dual clutch is known. The electric motor of such a hybrid transmission is scalable depending on the desired level 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 actuators, the dual clutch transmission is able to automatically clutch and shift gears when the combustion engine is disconnected. It is therefore prepared for a start/stop system and an extended coasting function, in which the vehicle rolls freely when the combustion engine is disconnected. The electric actuators also enable the transmission to be easily hybridized using the additional electric motor.

Aus der DE 10 2013 102 161 A1 ist ein Getriebe mit zwei elektrischen Gängen 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 DE 10 2013 102 161 A1 a transmission with two electric gears with a minus planetary gear, freewheel and clutch is known. In this prior art, the electrical machine is attached to a web of the planetary gear, and the output is attached to the hollow ring of the planetary gear. The sun gear can be fixed using a brake. A freewheel prevents the web from rotating faster than the hollow ring. For first gear, the brake is open and the planetary gear is blocked due to the locking freewheel. When the brake is applied, the hollow ring rotates faster than the web, which represents another gear. Both upshifts and downshifts can be switched under power.

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. 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. 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.Because of its two operating modes, one optimized for low speeds and one for high speeds, the system based on an electrically controlled, continuously variable transmission EVT (Electric Continuously Variable Transmission) is called a two-mode hybrid system. An EVT mode with negative planetary gear is known from the Toyota Prius. The hybrid transmission also has four gears with a fixed gear ratio, so that high efficiency and optimal power and charging yield can be achieved. The integrated electric motors are used for acceleration processes as well as regenerative braking. Mechanically and in terms of overall size, the full hybrid system is comparable to a conventional automatic transmission, but can be operated with a 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 drive train for a parallel hybrid consists of an internal combustion engine, an electric motor, a transmission and a differential. There is an automated separating clutch between the transmission and the combustion engine. With the help of the automated separating clutch, the vehicle can be operated in the “electric driving” and “recuperation” operating modes without the high drag torque of the combustion engine by opening it.

DE 10 2014 106 872 A1 zeigt einen Hybridantriebsstrang für ein Fahrzeug aufweisend eine Antriebswelle, die wahlweise Leistung von einem Verbrennungsmotor aufnimmt, ein verbrennungsmotorseitiges Antriebsrad, das an der Antriebswelle montiert ist, eine Abtriebswelle, die parallel zu der Antriebswelle angeordnet ist, ein verbrennungsmotorseitiges Abtriebsrad, das an der Abtriebswelle fest montiert ist und mit dem verbrennungsmotorseitigen Antriebsrad im Eingriff steht, ein elektromotorseitiges Antriebsrad, das derart montiert ist, dass es eine zu der Antriebswelle konzentrische Welle bildet und von einem Elektromotor gedreht wird, ein elektromotorseitiges Abtriebsrad, das an der Abtriebswelle fest montiert ist und mit dem elektromotorseitigen Antriebsrad im Eingriff steht, ein Abtriebsrad, das an der Abtriebswelle drehbar montiert ist, eine Einwegkupplung, die zwischen dem Abtriebsrad und der Abtriebswelle derart montiert ist, dass sie Leistung von der Abtriebswelle nur beim Vorwärtsfahren des Fahrzeuges an das Abtriebsrad überträgt, eine Kupplungsvorrichtung, die an der Abtriebswelle montiert ist und eine Leistung von der Abtriebswelle beim Rückwärtsfahren des Fahrzeuges an das Abtriebsrad überträgt, und eine Planetengetriebevorrichtung, die zwischen der Abtriebswelle und dem Abtriebsrad mit diesen im Eingriff steht. DE 10 2014 106 872 A1 shows a hybrid drive train for a vehicle having a drive shaft that selectively receives power from an internal combustion engine, an internal combustion engine-side drive wheel that is mounted on the drive shaft, an output shaft that is arranged parallel to the drive shaft, an internal combustion engine-side driven wheel that is firmly mounted on the output shaft is and is engaged with the engine-side drive wheel, an electric motor-side drive wheel which is mounted such that it forms a shaft concentric to the drive shaft and is rotated by an electric motor, an electric motor-side driven wheel which is fixedly mounted on the output shaft and with the electric motor-side Drive gear is engaged, an output gear rotatably mounted on the output shaft, a one-way clutch mounted between the driven gear and the output shaft such that it transmits power from the output shaft to the driven gear only when the vehicle is moving forward, a clutch device that is mounted on the output shaft and transmits power from the output shaft to the output gear when the vehicle is reversing, and a planetary gear device which is in engagement with the output shaft and the output gear.

DE 10 2013 214 950 A1 zeigt eine Drehmomentüberlagerungseinrichtung zur Verwendung in einem Hybridantrieb für Kraftfahrzeuge, insbesondere zum Einsatz in Personenkraftfahrzeugen, wobei der Hybridantrieb einen Verbrennungsmotor, einen Elektromotor und die Drehmomentüberlagerungseinrichtung umfasst, und mittels der Drehmomentüberlagerungseinrichtung ein Drehmoment des Verbrennungsmotors mit einem Drehmoment des Elektromotors überlagerbar sind und die Drehmomentüberlagerungseinrichtung ausgangsseitig mit einem Abtrieb des Fahrzeugs verbunden ist, und die Drehmomentüberlagerungseinrichtung einen ersten und einen zweiten Drehmomenteingang und einen Drehmomentausgang sowie eine erste Übersetzungseinrichtung und eine zweite Übersetzungseinrichtung aufweist, und der Elektromotor mit dem ersten Drehmomenteingang drehmomentfest koppelbar ist und der Verbrennungsmotor mit dem zweiten Drehmomenteingang drehmomentfest koppelbar ist, wobei der erste Drehmomenteingang mit der ersten Übersetzungseinrichtung und der zweite Drehmomenteingang mit der zweiten Übersetzungseinrichtung drehmomentfest verbunden ist, und die Übersetzungseinrichtungen jeweils abtriebsseitig mit dem Drehmomentausgang der Drehmomentüberlagerungseinrichtung drehmomentfest gekoppelt sind, wobei die erste Übersetzungseinrichtung mindestens zwei alternativ anwählbare Übersetzungsstufen umfasst und die zweite Übersetzungseinrichtung mindestens eine alternativ anwählbare Übersetzungsstufe umfasst, wobei die erste Übersetzungseinrichtung zur Darstellung der mindestens zwei alternativ anwählbaren Übersetzungsstufen wenigstens einen Planetenradsatz umfasst, und die zweite Übersetzungseinrichtung zur Darstellung der wenigstens einen anwählbaren Übersetzungsstufe wenigstens einen Stirnradsatz umfasst. DE 10 2013 214 950 A1 shows a torque superimposition device for use in a hybrid drive for motor vehicles, in particular for use in passenger vehicles, wherein the hybrid drive comprises an internal combustion engine, an electric motor and the torque superposition device, and by means of the torque superposition device a torque of the internal combustion engine can be superimposed on a torque of the electric motor and the torque superposition device can be superimposed on the output side is connected to an output of the vehicle, and the torque superposition device first and a second torque input and a torque output as well as a first translation device and a second translation device, and the electric motor can be coupled to the first torque input in a torque-proof manner and the internal combustion engine can be coupled to the second torque input in a torque-proof manner, the first torque input being connected to the first translation device and the second Torque input is connected in a torque-fixed manner to the second translation device, and the translation devices are each coupled in a torque-fixed manner on the output side to the torque output of the torque superposition device, the first translation device comprising at least two alternatively selectable translation stages and the second translation device comprising at least one alternatively selectable translation stage, the first translation device being used for representation the at least two alternatively selectable transmission stages comprises at least one planetary gear set, and the second transmission device for displaying the at least one selectable transmission stage comprises at least one spur gear set.

Aus der DE 10 2012 220 635 A1 ist ein hybridisiertes Kraftfahrzeuggetriebe in Gruppenbauweise bekannt, umfassend eine Hauptgruppe, eine der Hauptgruppe nachgeschaltete Bereichsgruppe sowie eine Elektromaschine. Des Weiteren ist eine Ausgangswelle der Hauptgruppe mit einer Eingangswelle der Bereichsgruppe drehfest verbunden, von deren Getriebekomponenten eine Getriebekomponente mit einem Rotor der Elektromaschine gekoppelt ist. Im Sinne der Erfindung kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeuggetriebe, abgesehen von der Hauptgruppe und der Bereichsgruppe, zudem auch weitere Getriebegruppen umfassen, wie beispielsweise eine separate, der Hauptgruppe vor- oder nachgeschaltete Splitgruppe, über welche eine durch die Hauptgruppe definierte Gangfolge durch kleine Stufensprünge verdichtet wird, eine Wendegruppe und/oder auch eine Kriechganggruppe. Zudem kann die Hauptgruppe des Kraftfahrzeuggetriebes durch entsprechende Einbindungsmöglichkeiten von der Hauptgruppe zugeordneten Gangstufen auch derartig gestaltet sein, dass diese Hauptgruppe die Funktionen einer Hauptgruppe und einer klassischerweise hiervon getrennten Splitgruppe vereint.From the DE 10 2012 220 635 A1 a hybridized motor vehicle transmission in a group design is known, comprising a main group, a range group downstream of the main group and an electric machine. Furthermore, an output shaft of the main group is connected in a rotationally fixed manner to an input shaft of the area group, one of whose transmission components is coupled to a rotor of the electric machine. In the sense of the invention, the motor vehicle transmission according to the invention can, apart from the main group and the range group, also include other transmission groups, such as a separate split group upstream or downstream of the main group, via which a gear sequence defined by the main group is compressed by small step jumps, a turning group and/or a crawler group. In addition, the main group of the motor vehicle transmission can also be designed by means of appropriate integration options for gear stages assigned to the main group in such a way that this main group combines the functions of a main group and a split group that is classically separate from 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 the object of the invention to create a transmission system with an integrated electric machine that is optimized for operation in EVT mode, purely electric 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 task is solved with a transmission system with an integrated electric machine, with a transmission with a freewheel and a planetary gear connected to it, as well as a clutch either to separate the transmission system from an internal combustion engine or to separate the transmission from the connected planetary gear and a spur gear, which is the electric machine connects to a web of the planetary gear, with a second clutch being used to lock 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. Es ist von Vorteil, dass der Freilauf in einem Gehäuse des Getriebesystems fest eingebaut ist und ein Rückwärtsdrehen einer Ausgangswelle des Getriebes verhindert.The present invention combines the advantages and functions of several operating states, namely an EVT mode, a parallel hybrid mode, a purely electric mode and, in principle, a purely internal combustion engine mode in a transmission system. It is advantageous that the freewheel is permanently installed in a housing of the transmission system and prevents an output shaft of the transmission from rotating backwards.

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.
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.Advantageously, the clutch blocks the planetary gear by coupling the web with the ring gear or the planetary gear by coupling the web with a sun or the planetary gear by coupling a sun with the ring gear.
The advantage is that two electric gears can be represented with a planetary gear and wiring for the planetary gear. The sun of the planetary gear is then not simply locked or released with a brake, but rather coupled or separated with a clutch, either with a classic 4-speed countershaft gear. In principle, it is also conceivable to connect any other transmission with switchable gears to the sun.

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. A transmission system with two output shafts can also be used to solve the problem.

Für eine Bauraumoptimierung ist es von Vorteil, dass das Getriebesystem mindestens eine weitere Welle für den Abtrieb aufweist.To optimize installation space, it is advantageous for the transmission system to have at least one additional shaft for the output.

Vorteilhafterweise ist das Planetengetriebe ein Plusgetriebe.The planetary gear is advantageously 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.
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.The second clutch is arranged so that the output shaft, the planetary gear and the clutch are arranged coaxially to one another, which saves components and space.
On the output side, several variants are advantageous, which have an output gear between the planetary gear and arrange the second clutch or the planetary gear axially between the output gear and the second clutch. The second clutch is advantageously arranged on the transmission side on the combustion engine side.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems ist flexibel und kann sowohl in einem Modus mit elektrisch gesteuertem, stufenlosen Getriebe, mit rein elektrischen Gängen, als auch mit festen Gängen in einem Parallelhybridmodus betrieben werden.The method according to the invention for operating a transmission system is flexible and can be operated both in a mode with an electrically controlled, continuously variable transmission, with purely electric gears, and 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.This not only gives you an additional four gears, but you can also use them either in an EVT mode when the planetary gear is running freely or in a parallel hybrid, or in a mode only with the combustion engine 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 stationary charging and combustion engine starting without a starting element is guaranteed.

Die Lösung umfasst auch ein Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems, 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 for operating a transmission system, whereby the electric gears are engaged as follows:
  • - second electric gear with interlocked planetary gear set
  • - first electric gear forward with translation from bridge to ring gear and the sun blocked by the freewheel,
  • - First electric gear backwards with translation from bridge to ring gear and sun blocked by a lock in the gearbox.

Es ist von Vorteil, dass die Sperre im Getriebe durch Einlegen von zwei Gängen erfolgt.
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.
Mit diesem Verfahren kann eine Schaltkupplung oder Bremse oder ein Freilauf eingespart werden.It is an advantage that the lock in the transmission occurs by engaging two gears.
The method according to the invention is also used to operate a transmission system with an integrated electric machine, with a transmission, wherein an internal combustion engine is connected or can be connected to the transmission, and with a planetary gear having a first element, a second element and a third element, the transmission being connected to the first element of the planetary gear is connected, wherein the electric machine is connected or can be connected to the second element of the planetary gear, wherein the third element of the planetary gear is connected to an output, wherein the gear is placed in a blocked state in order to have an electric gear set up in such a way that a torque caused by the electric machine is supported on the blocked transmission.
With this procedure, 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 engaging two gears in the transmission at the same time.

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 occurs through a freewheel, with the freewheel blocking the transmission in one direction of rotation.

Eine vorteilhafte Lösung zeigt, dass der blockierte Zustand im Getriebe durch eine an einer Getriebeausgangswelle des Getriebes angeordneter Bremse erfolgt.An advantageous solution shows that the blocked state in the transmission occurs through a brake arranged on a transmission output shaft of the transmission.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.The invention is described below by way of example with reference to the accompanying drawing.

Die 1 bis 8 zeigen schematische Darstellungen von beispielhaften Ausführungsformen.The 1 until 8th show schematic representations of exemplary embodiments.

Das Getriebesystem enthält drei Hauptkomponenten 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.
Gedanklich nachvollziehen lässt sich die Erfindung am einfachsten mit dem auf 2 dargestellten Ausführungsbeispiel.The transmission system contains three main components, namely a classic transmission, a planetary gear and an electrical machine, preferably in a common housing 20. The control can, but does not have to be, located in the same housing. An internal combustion engine is connected to the transmission system on the input side.
The easiest way to mentally understand the invention is to use the 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.
Die Kupplung K1 verbindet somit die Eingangswelle 8 des Vorgelegegetriebes 1' mit dem Verbrennungsmotor.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 internal combustion engine side transmission side is designated 1a. The exemplary embodiment is a countershaft gear 1' with an input shaft 8 and an output shaft 9.
The clutch K1 thus connects the input shaft 8 of the countershaft gear 1' to the internal combustion engine.

Auf der Ausgangswelle 9 des Vorgelegegetriebes 1' befinden sich zwei Schaltmuffen S1, S2, mit denen vier Gänge 1 G, 2G, 3G, 4G 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 an 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 gear 1 'there are two shift sleeves S1, S2, with which four gears 1 G, 2G, 3G, 4G can be shifted via the coupling of gear sets. The gears are only shown schematically, with the input shaft 8 driving four gears and the output shaft having four complementary gears. The end of the output shaft 9 is connected to a sun 33 of a planetary gear 3 in a rotationally fixed manner. On the output shaft 9 there is also a freewheel 7 at the end 1b of the countershaft gear 1 'opposite to the sun and the Transmission system 1 installed. The freewheel only allows one direction of rotation, namely the direction of rotation for forward travel for the output shaft 9. The freewheel is firmly connected to the housing 20 at one end.

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 connected to a spur gear 6 with a pinion 10, possibly via an intermediate gear (not shown), and engages in the countershaft gear 1' via the spur gear 6. The spur gear 6 is attached in a rotationally fixed manner to a web 31 of the planetary gear 3 located on the output shaft 9 of the countershaft gear 1 '. The ring gear 32 of the planetary gear 3 can be coupled to the web 31 via a second clutch K2. The output 11 is in turn connected to the ring gear 32 in a rotationally fixed manner. The second clutch K2 is coaxial with the planetary gear 3 and the output shaft 9. The output 11 is provided with an output gear 40 which is mounted between the planetary gear 3 and the first clutch K1

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.
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 electrified transmission system can be operated purely electrically. To move the vehicle in first gear using the electric machine 2, the clutch K1 is opened. This means that the combustion engine is not connected to the transmission.
The second clutch K2 is also open, so that the planetary gear 3 is not blocked, i.e. the web 31 is not connected to the ring gear 32.

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 DE102017222636B4_0001
mit i0 der Standübersetzung des Planetensatzes.The web 31 is driven via the electric machine 2, the intermediate gear 10 and the spur gear 6. Since the planetary gear is designed as a plus planetary set, the ring gear 32 rotates in the same direction of rotation as the web 31. However, the rotation of the ring gear 32 is slower following the equation for the speeds n Ho of the ring gear and nst of the web: n H O = ( i 0 − 1 ) i 0 ⋅ n S t ,
Figure DE102017222636B4_0001
 with i 0 the standard gear ratio 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.
Soll im ersten elektrischen Gang rückwärtsgefahren 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 verspannt sich das Getriebe und das Drehmoment wird auch ohne Freilauf abgestützt.The planets 34 are based on the sun 33. The sun 33 is held in place by the locking freewheel 7, which prevents the hollow ring from being driven but rather the sun from being driven backwards. The output 11 takes place via the ring gear 32.
If you want to reverse in first electric gear, the torque directions are reversed and the freewheel can no longer take on the blocking function on the sun. In this case, the sun can be blocked by blocking the transmission 1, for example by engaging 2 gears at the same time. Such a locking can be done - as when setting up a parking lock - by simultaneously engaging two gears in a partial transmission of the countershaft transmission 1 '. This causes the gearbox to become tense and the torque is supported even 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.
Damit wird das Planetengetriebe 3 verblockt und der Steg 31 ist mit dem Hohlrad 32 verbunden. Somit werden die Drehzahlen von Steg und Hohlrad gleichgesetzt und es gilt: nHo = nst. Der Freilauf 7 sperrt nicht, da die Sonne 33 in der Drehrichtung des Hohlrads mitgeschleppt wird.A second gear is also achieved in a purely electric drive mode, whereby the clutch K1 must be open. To engage the second electric gear, the second clutch K2 is closed.
The planetary gear 3 is thus blocked and the web 31 is connected to the ring gear 32. The speeds of the web and ring gear are therefore equated and the following applies: n Ho = n st . The freewheel 7 does not lock because the sun 33 is dragged along in the direction of rotation of the ring gear.

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.
Damit kann der Verbrennungsmotor an die Sonne ankoppeln und kann so Drehmoment beisteuern.
Es sind vier Gänge 1G, 2G, 3G, 4G 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.In order to operate the vehicle as a parallel hybrid, the internal combustion engine is reconnected to the transmission 1 using the clutch K1. The internal combustion engine is connected via the clutch K1 and the input shaft 8 to the countershaft gear 1 ', the output shaft 9 of which is connected to the sun 33.
This allows the combustion engine to connect to the sun and thus contribute torque.
There are four gears 1G, 2G, 3G, 4G that can be switched in the countershaft gear 1 ', which are based on the fact that the second electric gear is engaged, i.e. the second clutch K2 is closed and the planetary gear with locked web 31 and ring gear 32 works. A switching process within the parallel hybrid mode can be supported by the electric machine, which compensates for torque losses with 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.
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.
Zum Anfahren des Fahrzeugs 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.
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.
Drehmoment des Hohlrads THo im Verhältnis zum Drehmoment des Stegs TSt: T H o = i 0 1 − i 0 ⋅ T S t ,

Figure DE102017222636B4_0002
sowie Drehmoment der Sonne Tso im Verhältnis zum Drehmoment des Stegs TSt: T S o = 1 i 0 − 1 ⋅ T S t .
Figure DE102017222636B4_0003
 In order to operate and start the vehicle with an electrically controlled, continuously variable transmission, EVT, the first electric gear is engaged, i.e. the second clutch K2 is opened.
Here too, the combustion engine is switched on via clutch K1. The ratio of the torques of the electric machine 2 and the internal combustion engine is predetermined by the stationary gear ratio of the planetary gear 3. However, the speeds can be combined as desired.
To start the vehicle with the electrically controlled, continuously variable transmission, the internal combustion engine rotates the sun 33 of the planetary gear 3 via the countershaft gear 1 'at any constant speed. The web 31 of the planetary gear 3 is connected to the electrical machine and rotates in the opposite direction. As a result, a regenerative torque is applied by the electric machine for starting.
The torque at the sun 33, which is specified by the internal combustion engine, and the ring gear 32, which determines the output 11, is set via the absolute level of the generator torque.
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 DE102017222636B4_0002
 as well as the torque of the sun Tso in relation to the torque of the web T St : T S O = 1 i 0 − 1 ⋅ T S t .
Figure DE102017222636B4_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 the regenerative torque Tst is increased from zero, the web 31 is braked. Torques arise at the ring gear 32 and the sun 33 and the vehicle starts via the output 11.

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 vom generatorischen Drehmoment auf antreibendes Drehmoment gewechselt werden, und das Getriebe wird im zuvor beschriebenen EVT Modus betrieben.If the regenerative torque Tst of the electric machine 2 is increased further, the web 31 finally stops and the planetary gear 3 runs with a stationary transmission. Finally, you can switch from generating 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 electric gears takes place via the friction clutch, second clutch K2, completely without interruption in tractive force.

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.The change from EVT mode to parallel hybrid mode is possible by previously setting an almost synchronous speed on the second clutch K2 via the speed ratio of the two drive machines, the internal combustion engine and the electric machine 2, and then closing the second clutch K2.

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 setting the torque distribution of the two machines to that in EVT mode and then opening the second clutch K2.

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.Changing the gears of the countershaft gear 1' is not possible within the EVT mode. In order to engage another gear, the detour must be taken via the parallel hybrid mode, i.e. the speed ratio of the two drive machines, the internal combustion engine and the electric machine 2, must be set to almost synchronous speed and then the second clutch K2 should be closed. Then change gear and, if necessary, jump back to 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.However, the restriction is not a real disadvantage for the vehicle, since the EVT mode only makes sense in first gear of the countershaft gear 1 'for starting off and possibly in fourth gear to reduce the engine speed necessary for a certain speed, thereby increasing the torque requirement.

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.
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.
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.The embodiment of the 1 differs in the arrangement of the clutches K1 and K2.
The clutch K1 is also located here on the output shaft 9 of the countershaft gear 1 'and on the sun 33. The second clutch K2 makes the sun 33 connectable to the web 31 of the planetary gear. The spur gear 6 is firmly connected to the web 31. This results in the advantageous embodiment with clutches K1 and K2, which can be designed together as a double clutch.
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 gear 1 'is suspended. This reduces the drag losses in the countershaft gear 1' in the electrical second gear, i.e. when the second clutch K2 is closed.

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 gear set. The torque is also transmitted via the spur gear 6 and the web 31, but in this embodiment the sun 33 and the ring gear 32 are coupled with the second clutch K2. This embodiment has structural advantages since the second clutch K2 can be positioned more accessible. The output 11 with its 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 exemplary embodiment in which the web 31 and the sun 33 are coupled with the second clutch K2. This allows the second clutch K2 to be positioned more accessible. The output 11 is also coaxial, with the planetary gear 3 being arranged between the output gear 40 and the second clutch K2.

Die Ausführungsform nach 5 zeigt einen alternativen Aufbau von Vorgelegegetriebe 1' und Planetengetriebe 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.
Vorteilhaft an dieser Ausführung sind sowohl die Zugänglichkeit als auch der radial zur Verfügung stehende Bauraum für die zweite Kupplung K2.The embodiment according to 5 shows an alternative structure of countershaft gear 1' and planetary gear 3.
Here the planetary gear is arranged together with the second clutch K2 on the gear side 1b of the countershaft gear 1' opposite the output 11. The idler gears of the countershaft gear 1 'are located 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 connected in a rotationally fixed manner to an internal solid shaft 13, so that the output 11 can continue to be on the motor-side transmission side and takes place via the solid shaft 13.
The advantages of this design are both the accessibility and the radially available installation space for the second clutch K2.

Die Ausführungsform nach 6 gleicht der Ausführungsform der 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.The embodiment according to 6 is similar to the embodiment of 5 .
Instead of a hollow shaft-solid shaft combination, however, the torque path is directed back to the motor-side transmission side with the output 11 via a further shaft 14
The advantage of this design is the accessibility and the radial installation space available for the second clutch K2. There is also the possibility of accommodating the planetary gear together with the second clutch K2 in a common bell of the housing on the side facing away from the engine.

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 Both the planetary gear 3 and the second clutch K2 are relocated to a hollow shaft 12 'comprising the input shaft 8. In addition, the countershaft gear 1 'is divided into two partial shafts 15. Alternatively, only the second clutch K2 could be relocated to a hollow shaft 12' comprising the input shaft, or the hollow shaft 12' comprising the input shaft 8 could be assigned both the second clutch K2 and the planetary gear 3, without the countershaft gear 1' to split 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.
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 input shaft 8 has two fixed gears used twice. The two output shafts of the countershaft gear 9, 9 'are each guided via a toothing stage 17 back to a hollow shaft 12' comprising the input shaft 8, on which the sun 33 of the planetary gear 3 is also located in a rotationally fixed manner.
The ring gear 32 is in turn mounted on a ring gear shaft 18 surrounding this hollow shaft 12 '. This has a gear set 16 with which the output 11 can be placed again on a hollow output shaft comprising the output shaft 9 of the countershaft gear 1 '.

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 gear set 16 can also be used twice, so that another output 11 'can be placed on the other output shaft 9' of the countershaft gear 1' in the same way. The transmitted torque is then distributed between both outputs 11, 11'. However, it must be noted that the overall transmission from the ring gear shaft 18 to the differential, not shown, is identical across both strands.

Diese Ausführungsform erlaubt eine deutlich kürzere axiale Baulänge sowie eine gute Zugänglichkeit der beiden Kupplungen.This embodiment allows a significantly shorter axial length as well as good accessibility of the two couplings.

8 zeigt eine Ausführungsform, die der der 7 ähnelt.
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. 8th shows an embodiment that is the 7 resembles.
The difference is that the output 11 is not placed on one of the two output shafts 9, 9 'of the countershaft gear 1', but on a separate shaft stub 19. This makes the dependency of the radii in the spur gear chain, the connection between the intermediate gear 10 and 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.
Die elektrische Maschine des Getriebesystems greift immer über ein Stirnrad 6 am Steg 31 des Planetengetriebes an.What all embodiments have in common is that the transmission 1 can be or is connected to the sun 33 of the planetary gear 3 via the clutch K1.
The electric machine of the transmission system always engages the web 31 of the planetary gear via a spur gear 6.

Der Abtrieb ist drehfest, bzw. über eine kinematische Kopplung mit dem Hohlrad 32 verbunden.
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.
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 output is non-rotatable or connected to the ring gear 32 via a kinematic coupling.
The freewheel 7 prevents the output shaft 9 of the transmission 1 from being rotated backwards. The freewheel 7 sits firmly on one side in the housing of the transmission system and the other on the output shaft 9.
The second clutch K2 blocks the planetary gear when actuated. Depending on the embodiment, this is achieved by coupling the web 31 with the ring gear 32, coupling the sun 33 with the web 31 or coupling the sun 33 with the ring gear 32.

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 or connected to the transmission 1. The planetary gear has a first element, a second element and a third element, which corresponds to the components web 31, sun 33 and ring gear 32. The elements can be interchanged with each other and the assignment can be chosen arbitrarily.

Das Getriebe 1 ist 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 is connected to the first element of the planetary gear, the electric machine 2 to the second element of the planetary gear 3, the output 11 to 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 transmission 1 is a step transmission that has an input shaft and an output shaft, the output shaft being 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.
Weiterhin ist der Einsatz eines Freilaufs möglich, der das Getriebe in eine Drehrichtung blockiert.In order to engage the electric gear, the torque must be supported by the locked transmission. Different methods are conceivable to block the transmission. On the one hand, the transmission can be blocked by engaging two gears at the same time.
It is also possible to use a freewheel that blocks the gear in one direction of rotation.

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

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Getriebetransmission
1'1'
Vorgelegegetriebecountershaft gear
1a1a
verbrennungsmotorseitigen Getriebeseitecombustion engine side transmission side
1b1b
gegenüberliegende Getriebeseiteopposite side of the gearbox
22
elektrische Maschineelectric machine
33
PlanetengetriebePlanetary gear
1G, 2G, 3G, 4G1G, 2G, 3G, 4G
GängeGears
K1K1
erste Kupplungfirst clutch
K2K2
zweite Kupplungsecond clutch
66
Stirnradspur gear
3131
Stegweb
3232
Hohlradring gear
3333
SonneSun
3434
PlanetenPlanets
77
FreilaufFreewheel
88th
Eingangswelleinput shaft
9, 9'9, 9'
Ausgangswelleoutput shaft
S1, S2S1, S2
Schaltmuffenswitching sleeves
1010
Zwischenradintermediate wheel
11, 11'11, 11'
Abtriebdownforce
12, 12`12, 12`
Hohlwellehollow shaft
1313
VollwelleFull wave
1414
weitere Welleanother wave
1515
TeilwellenPartial waves
1616
RadsatzWheelset
1717
Verzahnungsstufegear level
1818
Hohlradwellering gear shaft
1919
WellenstummelWave stub
2020
GehäuseHousing
4040
Abtriebszahnradoutput gear
EVTEVT
elektrisch gesteuertes, stufenloses Getriebe electrically controlled, continuously variable transmission
nHonHo
Drehzahl des HohlradsSpeed of the ring gear
nStnSt
Drehzahl des Stegs:Speed of the bridge:
i0i0
Standübersetzung des PlanetensatzesStandard translation of the planetary set
THoTHoo
Drehmoment des HohlradsRing gear torque
TStTSt
Drehmoment des StegsTorque of the web

Claims (22)

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 (31) des Planetengetriebes (3) verbindet, wobei eine zweite Kupplung (K2) zur Verblockung des Planetengetriebes (3) eingesetzt ist und der Abtrieb (11) mit einem Hohlrad (32) des Planetengetriebes (3) verbunden ist, wobei der Freilauf (7) in einem Gehäuse des Getriebesystems fest eingebaut ist und ein Rückwärtsdrehen einer Ausgangswelle (9) des Getriebes (1, 1') verhindert.Transmission system with an integrated electric machine (2), with a transmission (1) with a freewheel (7) and a planetary gear (3) connected to it and a first clutch (K1) either for separating the transmission (1) from an internal combustion engine or for separating the Gear (1) from the connected planetary gear (3) and a spur gear (6), which connects the electric machine (2) to a web (31) of the planetary gear (3), a second clutch (K2) for blocking the planetary gear ( 3) is used and the output (11) is connected to a ring gear (32) of the planetary gear (3), the freewheel (7) being permanently installed in a housing of the gear system and backward rotation of an output shaft (9) of the gear (1 , 1') prevented. Getriebesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (1) ein Vorgelegegetriebe (1') ist.transmission system Claim 1 , characterized in that the gearbox (1) is a countershaft gearbox (1'). Getriebesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (K2) durch Kopplung des Stegs (31) mit dem Hohlrad (32) das Planetengetriebe (3) verblockt.transmission system Claim 1 or 2 , characterized in that the second clutch (K2) blocks the planetary gear (3) by coupling the web (31) with the ring gear (32). Getriebesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (K2) durch Kopplung des Stegs (31) mit einer Sonne (33) das Planetengetriebe (3) verblockt.transmission system Claim 1 or 2 , characterized in that the second clutch (K2) blocks the planetary gear (3) by coupling the web (31) with a sun (33). Getriebesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (K2) durch Kopplung einer Sonne (33) mit dem Hohlrad (32) das Planetengetriebe (3) verblockt.transmission system Claim 1 or 2 , characterized in that the second clutch (K2) blocks the planetary gear (3) by coupling a sun (33) to the ring gear (32). Getriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebesystem mindestens eine weitere Welle (14) für den Abtrieb (11) aufweist.transmission system Claim 6 , characterized in that the transmission system has at least one further shaft (14) for the output (11). Getriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (3) ein Plusgetriebe ist.Gear system according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary gear (3) is a plus gear. Getriebesystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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 clutch (K2) are arranged coaxially to one another. Getriebesystem nach Anspruch 9, 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.transmission system Claim 9 , characterized in that the output (11) has an output gear (40), the output gear (40) being arranged axially between the planetary gear (3) and the clutch (K2). Getriebesystem nach Anspruch 9, 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.transmission system Claim 9 , characterized in that the output (11) has an output gear (40), the planetary gear (3) being arranged axially between the output gear (40) and the clutch (K2). Getriebesystem nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (K2) an der verbrennungsmotorseitigen Getriebeseite (1a) angeordnet ist.transmission system Claim 10 or 11 , characterized in that the clutch (K2) is arranged on the combustion engine side transmission side (1a). Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches sowohl in einem Modus mit elektrisch gesteuertem, 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 both in a mode with an electrically controlled, continuously variable transmission (EVT), with purely electric gears, and with fixed gears in a parallel hybrid mode. Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass die rein elektrischen Gänge bei geöffneter Kupplung (K1) durch Öffnen und Schließen der Kupplung (K2) eingelegt werden.Procedure according to Claim 13 characterized in that the purely electric gears are engaged by opening and closing the clutch (K2) when the clutch (K1) is open. Verfahren nach Anspruch 13 und 14, 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.Procedure according to Claim 13 and 14 , characterized in that for operation as a parallel hybrid, four gears are switched in the countershaft gear (1 '), with the second electric gear engaged, i.e. the clutch (K2) is closed and the planetary gear is blocked. Verfahren nach Anspruch 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für den EVT-Modus der erste elektrische Gang eingelegt, also die Kupplung (K2) geöffnet wird, wobei ein generatorisches Drehmoment (TSt) der elektrischen Maschine (2) am Steg (31) angelegt wird.Procedure according to Claim 13 until 15 , characterized in that the first electric gear is engaged for the EVT mode, i.e. the clutch (K2) is opened, with a generator torque (T St ) of the electric machine (2) being applied to the web (31). Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 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 the Claims 1 until 12 , characterized in that the electric gears are engaged as follows: - second electric gear with locked planetary gear set (3) - first electric gear forward with translation from the web (31) to the ring gear (32) and the sun (33) blocked by the freewheel (7) - first electric gear backwards with translation from the bridge (31) to the ring gear (32) and sun (33) blocked by a lock in the gearbox (1'). Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperre im Getriebe (1') durch Einlegen von zwei Gängen im Getriebe (1) erfolgt.Procedure according to Claim 17 , characterized in that the lock in the transmission (1 ') takes place by engaging 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.Method for operating a transmission system with an integrated electric machine (2), with a transmission (1), wherein an internal combustion engine is connected or can be connected to the transmission (1), and with a planetary gear (3) having 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, 33) of the planetary gear (3) is connected or can be connected, the third element (31, 32, 33) of the planetary gear (3) being connected to an output (11), characterized by the method step that the gear (1) is placed in a blocked state in order to set up an electric gear, such that a torque caused by the electric machine is supported on the blocked transmission (1). Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems mit integrierter elektrischer Maschine (2) nach Anspruch 19, 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 an integrated electric machine (2). Claim 19 , wherein the transmission (1) is designed to engage a plurality of gears, characterized by the method step that the blocked state of the transmission (1) is set up by engaging two gears in the transmission (1) at the same time. Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems mit integrierter elektrischer Maschine (2) nach Anspruch 19, 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 an integrated electric machine (2). Claim 19 , characterized in that the blocked state in the transmission (1) occurs through a freewheel (7), the freewheel (7) blocking the transmission (1) in one direction of rotation. Verfahren zum Betrieb eines Getriebesystems mit integrierter elektrischer Maschine (2) nach Anspruch 19, 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 an integrated electric machine (2). Claim 19 , characterized in that the blocked state in the transmission (1) is caused by a brake arranged on a transmission output shaft (9) of the transmission (1).
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020213406A1 (en) 2020-10-23 2022-04-28 Zf Friedrichshafen Ag Transmission arrangement for a motor vehicle
DE102021200255A1 (en) * 2021-01-13 2022-07-14 Magna Pt B.V. & Co. Kg Hybrid transmission drive system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602004011609T2 (en) 2003-05-08 2008-09-25 Dti Group B.V. DRIVE SYSTEM, ESPECIALLY FOR A VEHICLE
DE102010044618A1 (en) 2010-08-27 2012-03-01 Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg Method for controlling hybrid drive train during purely electrical drive mode, involves transferring filling moment through active power transmission path or passive power transmission path during gear change by purely electric drive
DE102012220635A1 (en) 2012-11-13 2014-05-15 Zf Friedrichshafen Ag Hybridized motor vehicle transmission
WO2014086680A1 (en) 2012-12-06 2014-06-12 Magna Powertrain Ag & Co Kg Hybrid drive system
DE102013102161A1 (en) 2013-03-05 2014-09-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Manual transmission for use with an electric machine
DE102013214950A1 (en) 2013-07-31 2015-02-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Torque overlay device for hybrid drive
DE102014106872A1 (en) 2013-11-25 2015-05-28 Hyundai Motor Company Hybrid powertrain for a vehicle
EP3106336A1 (en) 2015-06-15 2016-12-21 AVL List GmbH Multi-speed transmission and method for operating a multi-speed transmission

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602004011609T2 (en) 2003-05-08 2008-09-25 Dti Group B.V. DRIVE SYSTEM, ESPECIALLY FOR A VEHICLE
DE102010044618A1 (en) 2010-08-27 2012-03-01 Getrag Getriebe- Und Zahnradfabrik Hermann Hagenmeyer Gmbh & Cie Kg Method for controlling hybrid drive train during purely electrical drive mode, involves transferring filling moment through active power transmission path or passive power transmission path during gear change by purely electric drive
DE102012220635A1 (en) 2012-11-13 2014-05-15 Zf Friedrichshafen Ag Hybridized motor vehicle transmission
WO2014086680A1 (en) 2012-12-06 2014-06-12 Magna Powertrain Ag & Co Kg Hybrid drive system
DE102013102161A1 (en) 2013-03-05 2014-09-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Manual transmission for use with an electric machine
DE102013214950A1 (en) 2013-07-31 2015-02-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Torque overlay device for hybrid drive
DE102014106872A1 (en) 2013-11-25 2015-05-28 Hyundai Motor Company Hybrid powertrain for a vehicle
EP3106336A1 (en) 2015-06-15 2016-12-21 AVL List GmbH Multi-speed transmission and method for operating a multi-speed transmission

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