DE102018005034B4 - Hybrid drive system - Google Patents
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- F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
- F16H3/089—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears all of the meshing gears being supported by a pair of parallel shafts, one being the input shaft and the other the output shaft, there being no countershaft involved
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
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- F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
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- F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
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Abstract
Hybridantriebssystem mit einem Verbrennungsmotor (11a; 11b; 11c; 11d), der eine Kurbelwelle (12a; 12b; 12c; 12d) aufweist, mit einer elektrischen Antriebseinheit (13a; 13b; 13c; 13d), die eine elektrische Maschine (14a; 14b; 14c; 14d) mit einem Rotor (15a; 15b; 15c; 15d) und einem Stator (16a; 16b; 16c; 16d) aufweist, mit einem Stirnradgetriebe (17a; 17b; 17c; 17d), welches eine erste Eingangswelle (18a; 18b; 18c; 18d), eine erste Vorgelegewelle (19a; 19b; 19c; 19d) und einen Abtrieb (V3a; V3b; V3c; V3d), insbesondere eine Abtriebsstirnradpaarung, aufweist, und mit einem Planetengetriebe (20a; 20b; 20c; 20d), welches eine zweite Eingangswelle (21a; 21b; 21c; 21d) und eine Abtriebswelle (22a; 22b; 22c; 22d) aufweist, wobei die Kurbelwelle (12a; 12b; 12c; 12d) des Verbrennungsmotors (11a; 11b; 11c; 11d) drehfest mit der ersten Eingangswelle (18a; 18b; 18c; 18d) gekoppelt oder koppelbar ist, wobei die elektrische Antriebseinheit (13a; 13b; 13c; 13d) eine Stirnradpaarung (V4a; V4b; V4c; V4d) aufweist, über welche der Rotor (15a; 15b; 15c; 15d) der elektrischen Maschine (14a; 14b; 14c; 14d) mit der zweiten Eingangswelle (21a; 21b; 21c; 21d) des Planetengetriebes (20a; 20b; 20c; 20d) koppelbar ist, wobei das Stirnradgetriebe (17a; 17b; 17c; 17d) im Momentenfluss vor dem Abtrieb (V3a; V3b; V3c; V3d) genau zwei schaltbare Stirnradpaarungen (V1a, V2a; V1b, V2b; V1c, V2c; V1d, V2d), und zwar eine erste schaltbare Stirnradpaarung (V1a; V1b; V1c; V1d) und eine zweite schaltbare Stirnradpaarung (V2a; V2b; V2c; V2d), aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die erste schaltbare Stirnradpaarung (V1b; V1c) des Stirnradgetriebes (17b; 17c) ein erstes Vorgelegewellenrad (V12b; V12c) aufweist, welches koaxial zu der ersten Vorgelegewelle (19b; 19c) des Stirnradgetriebes (17b; 17c) angeordnet ist, und die zweite schaltbare Stirnradpaarung (V2b; V2c) des Stirnradgetriebes (17b; 17c) ein zweites Vorgelegewellenrad (V22b; V22c) aufweist, welches koaxial zu einer zweiten Vorgelegewelle (25b; 25c) des Stirnradgetriebes (17b; 17c) angeordnet ist, wobei die erste Vorgelegewelle (19b; 19c), die zweite Vorgelegewelle (25b; 25c) und die Kurbelwelle (12b; 12c) achsparallel zueinander angeordnet sind.Hybrid drive system with an internal combustion engine (11a; 11b; 11c; 11d), which has a crankshaft (12a; 12b; 12c; 12d), with an electric drive unit (13a; 13b; 13c; 13d), which has an electric machine (14a; 14b ; 14c; 14d) with a rotor (15a; 15b; 15c; 15d) and a stator (16a; 16b; 16c; 16d), with a spur gear (17a; 17b; 17c; 17d) which has a first input shaft (18a ; 18b; 18c; 18d), a first countershaft (19a; 19b; 19c; 19d) and an output (V3a; V3b; V3c; V3d), in particular an output spur gear pair, and with a planetary gear (20a; 20b; 20c; 20d), which has a second input shaft (21a; 21b; 21c; 21d) and an output shaft (22a; 22b; 22c; 22d), the crankshaft (12a; 12b; 12c; 12d) of the internal combustion engine (11a; 11b; 11c ; 11d) rotatably or can be coupled to the first input shaft (18a; 18b; 18c; 18d), the electric drive unit (13a; 13b; 13c; 13d) being a spur gear pair (V4a; V4b; V4c; V4 d), via which the rotor (15a; 15b; 15c; 15d) of the electrical machine (14a; 14b; 14c; 14d) can be coupled to the second input shaft (21a; 21b; 21c; 21d) of the planetary gear (20a; 20b; 20c; 20d), the spur gear (17a; 17b; 17c ; 17d) in the torque flow before the output (V3a; V3b; V3c; V3d) exactly two switchable spur gear pairs (V1a, V2a; V1b, V2b; V1c, V2c; V1d, V2d), namely a first switchable spur gear pairing (V1a; V1b; V1c; V1d) and a second switchable spur gear pair (V2a; V2b; V2c; V2d), characterized in that the first switchable spur gear pair (V1b; V1c) of the spur gear (17b; 17c) has a first countershaft gear (V12b; V12c), which is arranged coaxially to the first countershaft (19b; 19c) of the spur gear (17b; 17c), and the second switchable spur gear pair (V2b; V2c) of the spur gear (17b; 17c) has a second countershaft gear (V22b; V22c) which is coaxial to a second countershaft (25b; 25c) of the spur gear (17b; 17c) is arranged t, the first countershaft (19b; 19c), the second countershaft (25b; 25c) and the crankshaft (12b; 12c) are arranged axially parallel to one another.
Description
Die Erfindung betrifft ein Hybridantriebssystem und ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantriebssystem.The invention relates to a hybrid drive system and a motor vehicle with a hybrid drive system.
Aus der
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaft kompaktes Hybridantriebssystem bereitzustellen. Sie wird durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.The invention is particularly based on the object of providing an advantageously compact hybrid drive system. It is solved by an embodiment according to the invention according to
Die Erfindung geht aus von einem Hybridantriebssystem mit einem Verbrennungsmotor, der eine Kurbelwelle aufweist, mit einer elektrischen Antriebseinheit, die eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator aufweist, mit einem Stirnradgetriebe, welches eine erste Eingangswelle, eine erste Vorgelegewelle und einen Abtrieb, insbesondere eine Abtriebsstirnradpaarung, aufweist, und mit einem Planetengetriebe, welches eine zweite Eingangswelle und eine Abtriebswelle aufweist, wobei die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehfest mit der ersten Eingangswelle koppelbar ist.The invention is based on a hybrid drive system with an internal combustion engine that has a crankshaft, with an electric drive unit that has an electric machine with a rotor and a stator, with a spur gear that has a first input shaft, a first countershaft, and an output, in particular an output spur gear pair, and with a planetary gear, which has a second input shaft and an output shaft, wherein the crankshaft of the internal combustion engine is rotatably coupled to the first input shaft.
Es wird weiter davon ausgegangen, dass die elektrische Antriebseinheit eine Stirnradpaarung aufweist, über welche der Rotor der elektrischen Maschine mit der zweiten Eingangswelle des Planetengetriebes koppelbar ist, wobei das Stirnradgetriebe im Momentenfluss vor dem Abtrieb genau zwei schaltbare Stirnradpaarungen, und zwar eine erste schaltbare Stirnradpaarung und eine zweite schaltbare Stirnradpaarung, aufweist. Vorzugsweise ist die Stirnradpaarung der elektrischen Antriebseinheit im Momentenfluss hinter dem Abtrieb des Stirnradgetriebes angeordnet. Bevorzugt ist die Stirnradpaarung der elektrischen Antriebseinheit von einem direkten Momentenfluss des Verbrennungsmotors zu einem Achsgetriebe getrennt. Vorzugsweise kann die Ankopplung der elektrischen Maschine über eine oder mehrere separate Stirnradstufen auf die zweite Eingangswelle des Planetengetriebes erfolgen oder sie wirkt auf ein Abtriebsrad des Abtriebs des Stirnradgetriebes.It is further assumed that the electric drive unit has a spur gear pair, via which the rotor of the electrical machine can be coupled to the second input shaft of the planetary gear, the spur gear transmission in the torque flow before the output being exactly two switchable spur gear pairs, namely a first switchable spur gear pair and has a second switchable spur gear pair. The spur gear pair of the electric drive unit is preferably arranged in the torque flow behind the output of the spur gear. The spur gear pair of the electric drive unit is preferably separated from a direct torque flow of the internal combustion engine to an axle drive. The electrical machine can preferably be coupled to the second input shaft of the planetary gear via one or more separate spur gear stages, or it acts on an output gear of the output of the spur gear.
Das Planetengetriebe ist insbesondere von einem mehrgängigen lastschaltbaren achsparallelen EV-Getriebe gebildet. Ferner ist das Stirnradgetriebe insbesondere von einem in sich nicht lastschaltbaren, achsparallelen Mehrgang-Verbrennungsmotorgetriebe gebildet. Durch die Kombination des Planetengetriebes und des Stirnradgetriebes kann insbesondere ein Hybridgruppengetriebe bereitgestellt werden, bei welchem während der Umschaltung in dem Stirnradgetriebe, welche grundsätzlich mit Lastunterbrechung erfolgt, die elektrische Maschine über das Planetengetriebe die Fahraufgabe übernimmt und damit die Schaltung unterstützt, die dadurch zu einer Lastschaltung wird. Ferner kann dadurch insbesondere ein vorteilhaft axial kurzbauendes Hybridantriebssystem bereitgestellt werden. Es kann insbesondere ein axialer Bauraumgewinn erreicht werden. Hierdurch kann wiederum ein Quereinbau des Hybridantriebssystems realisiert werden. Ferner kann dadurch insbesondere eine Modularität zwischen dem elektrischen Antriebssystem und dem Hybridgetriebe erreicht werden. Zudem können insbesondere geringe Verluste durch Einsatz vieler Klauenschaltelemente erreicht werden. Insgesamt kann dadurch ein vorteilhaft kompaktes Hybridantriebssystem bereitgestellt werden. Ferner kann durch die gezielte Anordnung der elektrischen Antriebseinheit, des Stirnradgetriebes und des Planetengetriebes ein Hybridantriebssystem mit einem lastschaltbaren Hybridgetriebe mit geringem axialen Bauaufwand bereitgestellt werden, wobei insbesondere eine in sich nicht lastschaltbares Stirnradgetriebe eingesetzt werden kann. Hierdurch ergibt sich die Nutzung eines lastschaltbaren elektrischen Antriebssystems als Gruppeneinheit. Ferner bleibt auch bei Entfall des Stirnradgetriebes und des Verbrennungsmotors ein elektrisches Antriebssystem zum modularen Einsatz.The planetary gear is formed in particular by a multi-speed, load-shiftable, axially parallel EV gear. Furthermore, the spur gear transmission is formed in particular by an axially parallel multi-speed internal combustion engine transmission which is not power shiftable per se. The combination of the planetary gear and the spur gear can in particular be used to provide a hybrid group transmission in which, during the changeover in the spur gear, which basically takes place with load interruption, the electrical machine takes over the driving task via the planetary gear and thus supports the shifting, which thereby leads to a power shift becomes. Furthermore, in particular an advantageously axially short hybrid drive system can thereby be provided. In particular, an axial gain in installation space can be achieved. This in turn enables the hybrid drive system to be installed transversely. Furthermore, a modularity between the electric drive system and the hybrid transmission can be achieved in particular. In addition, in particular low losses can be achieved by using many claw switching elements. Overall, an advantageously compact hybrid drive system can thereby be provided. Furthermore, the targeted arrangement of the electric drive unit, the spur gear and the planetary gear can provide a hybrid drive system with a power shiftable hybrid gear with little axial construction effort, in particular a spur gear gear that is not power shiftable can be used. This results in the use of a power switchable electrical drive system as a group unit. Furthermore, an electric drive system for modular use remains even if the spur gear and the internal combustion engine are omitted.
Das Hybridantriebssystem ist insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Vorzugsweise dient das Hybridantriebssystem zu einem Antrieb eines Kraftfahrzeugs, bedarfsweise mittels des Verbrennungsmotors und/oder der elektrischen Maschine. Die elektrische Maschine ist insbesondere als ein Elektromotor und/oder als ein Motorgenerator ausgebildet. Vorteilhaft weist die elektrische Maschine einen Stator auf. Besonders vorteilhaft ist der Rotor radial innerhalb des Stators angeordnet. Vorzugsweise ist der Stator permanent drehfest mit einem Gehäuse verbunden. Insbesondere ist das Gehäuse in einem montierten Zustand positionsfest und drehfest in dem Kraftfahrzeug verbaut. Unter einer „Eingangswelle“ soll dabei insbesondere ein Getriebeelement verstanden werden, das einen Getriebeeingang der jeweils zugeordneten Getriebegruppe bildet. Vorzugsweise ist die Eingangswelle zu einer Bereitstellung einer Eingangsdrehzahl der jeweils zugeordneten Getriebegruppe vorgesehen. Bevorzugt ist die erste Eingangswelle konstruktiv zur drehfesten Anbindung an die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die zweite Eingangswelle konstruktiv zur drehfesten Anbindung an den Abtrieb des Stirnradgetriebes vorgesehen. Unter einem „Abtrieb“ soll insbesondere ein Getriebeelement verstanden werden, das einen Getriebeausgang der jeweils zugeordneten Getriebegruppe bildet. Unter einer „Abtriebswelle“ soll insbesondere ein Getriebeelement verstanden werden, das zumindest konstruktiv zur drehfesten Anbindung eines Achsantriebs vorgesehen ist.The hybrid drive system is particularly intended for a motor vehicle. The hybrid drive system is preferably used to drive a motor vehicle, if necessary by means of the internal combustion engine and / or the electrical machine. The electrical machine is designed in particular as an electric motor and / or as a motor generator. The electrical machine advantageously has a stator. The rotor is particularly advantageously arranged radially inside the stator. The stator is preferably permanently connected to a housing in a rotationally fixed manner. In particular, the housing is installed in a position-fixed and rotationally fixed manner in the motor vehicle in an assembled state. An “input shaft” is to be understood in particular to mean a gear element that forms a gear input of the respectively assigned gear group. The input shaft is preferably provided to provide an input speed of the respectively assigned transmission group. The first input shaft is preferably provided for non-rotatable connection to the crankshaft of the internal combustion engine. Particularly preferably, the second input shaft is structurally provided for the rotationally fixed connection to the output of the spur gear. An “output” is to be understood in particular as a gear element that forms a gear output of the respectively assigned gear group. An “output shaft” is to be understood in particular as a gear element that is provided at least constructively for the rotationally fixed connection of an axle drive.
Mit dem Begriff der „drehfesten Verbindung zweier Elemente“ ist gemeint, dass die beiden Elemente koaxial angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit drehen.The term “non-rotatable connection of two elements” means that the two elements are arranged coaxially and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular velocity.
Unter einem „Planetengetriebe“ soll insbesondere ein Getriebe verstanden werden, das wenigstens ein mit einem Planetenträger verbundenes Planetenrad aufweist, das in radiale Richtung nach außen mit einem Hohlrad und in radialer Richtung nach innen mit einem Sonnenrad gekoppelt ist. Vorzugsweise weist das Planetengetriebe zumindest einen Planetenradsatz, insbesondere mehrere Planetenradsätze, auf. Unter einem „Planetenradsatz“ soll dabei insbesondere eine Einheit mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und mit zumindest einem von einem Planetenradträger auf einer Kreisbahn um das Sonnenrad geführten Planetenrad verstanden werden. Vorteilhafterweise weist der Planetenradsatz genau ein Standübersetzungsverhältnis auf. Unter einer „Stirnradpaarung“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine Paarung aus zumindest zwei miteinander kämmenden Zahnrädern, insbesondere Stirnrädern, verstanden werden, die vorzugsweise in einer Zahnradebene angeordnet sind. Vorteilhafterweise weist die Stirnradpaarung genau ein Standübersetzungsverhältnis auf. Ferner soll unter einer „schaltbaren Stirnradpaarung“ in diesem Zusammenhang insbesondere eine zuschaltbare und/oder entkoppelbare Stirnradpaarung verstanden werden. Vorzugsweise soll darunter insbesondere eine mit einer Schalteinheit gekoppelte Stirnradpaarung verstanden werden, wobei zumindest ein Stirnrad, insbesondere ein Losrad, der Stirnradpaarung mit der Schalteinheit gekoppelt ist. Vorzugsweise umfasst die schaltbare Stirnradpaarung zumindest ein Losrad und zumindest ein Festrad.A “planetary gear” is to be understood in particular as a gear which has at least one planet gear connected to a planet carrier, which is coupled in the radial direction outward with a ring gear and in the radial direction inward with a sun gear. The planetary gear preferably has at least one planetary gear set, in particular a plurality of planetary gear sets. A “planetary gear set” is to be understood in particular to mean a unit with a sun gear, a ring gear and with at least one planet gear guided by a planet gear carrier on a circular path around the sun gear. The planetary gear set advantageously has exactly one gear ratio. In this context, “spur gear pairing” is to be understood in particular to mean a pairing of at least two meshing gear wheels, in particular spur gear wheels, which are preferably arranged in a gear wheel plane. The spur gear pair advantageously has exactly one gear ratio. Furthermore, a “switchable spur gear pair” is to be understood in this context in particular as a switchable and / or uncouplable spur gear pair. This should preferably be understood to mean, in particular, a spur gear pair coupled to a switching unit, at least one spur gear, in particular an idler gear, of the spur gear pair being coupled to the switching unit. The switchable spur gear pair preferably comprises at least one idler gear and at least one fixed gear.
Unter einer „Schalteinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit genau zwei Kopplungselementen verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, zwei drehbar zueinander gelagerte Getriebeelemente, wie beispielsweise ein Losrad und eine Getriebeausgangswelle oder ein Losrad und eine Getriebeeingangswelle oder benachbarte Losräder unterschiedlicher Zahnradebenen schaltbar drehfest miteinander zu verbinden. Zwei benachbarte, insbesondere axial benachbarte, Schalteinheiten können dabei grundsätzlich zu einer gemeinsamen Doppelschalteinheit zusammengefasst werden, indem beispielsweise ein gemeinsames Kopplungselement für beide Schalteinheiten vorgesehen wird. Jede der Schalteinheiten kann grundsätzlich als eine rein formschlüssige Schalteinheit, beispielsweise als Klauenkupplung, als form- und reibschlüssige Schalteinheit, beispielsweise in Form einer synchronisierten Klauenkupplung, oder als eine rein reibschlüssige Schalteinheit, beispielsweise in Form einer Lamellenkupplung, ausgeführt werden.A “switching unit” is to be understood in particular as a unit with exactly two coupling elements, which is intended to connect two rotatably mounted gear elements, such as an idler gear and a gear output shaft or an idler gear and a gear input shaft or adjacent idler gears of different gear levels, so that they can be connected to one another in a rotationally fixed manner . Two adjacent, in particular axially adjacent, switching units can basically be combined to form a common double switching unit, for example by providing a common coupling element for both switching units. In principle, each of the switching units can be designed as a purely positive-locking switching unit, for example as a claw clutch, as a form-locking and friction-locking switching unit, for example in the form of a synchronized claw clutch, or as a purely friction-locking switching unit, for example in the form of a multi-plate clutch.
„Im Momentenfluss“ bezieht sich in diesem Zusammenfang insbesondere auf einen Motorbetrieb, bei welchem ein Moment von dem Verbrennungsmotor, über das Stirnradgetriebe und das Planetengetriebe auf ein Achsgetriebe und Antriebsräder übertragen wird. Daher soll unter „im Momentenfluss vor dem Abtrieb“ in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die zwei schaltbaren Stirnradpaarungen derart angeordnet sind, dass ein Drehmoment des Verbrennungsmotors in einem Motorbetrieb über zumindest eines der zwei schaltbaren Stirnradpaarungen, insbesondere abhängig von einer Schaltung, auf den Abtrieb übertragen wird. Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.In this context, “in the torque flow” refers in particular to engine operation in which a torque is transmitted from the internal combustion engine, via the spur gear and the planetary gear, to an axle drive and drive wheels. Therefore, in this context, “in the torque flow before the output” should be understood in particular to mean that the two switchable spur gear pairs are arranged in such a way that a torque of the internal combustion engine during motor operation is applied to at least one of the two switchable spur gear pairs, in particular depending on a shift Downforce is transmitted. “Provided” is to be understood in particular to be specially designed and / or equipped. The fact that an object is provided for a specific function should in particular be understood to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die erste schaltbare Stirnradpaarung des Stirnradgetriebes ein erstes Vorgelegewellenrad aufweist, welches koaxial zu der ersten Vorgelegewelle des Stirnradgetriebes angeordnet ist, und die zweite schaltbare Stirnradpaarung des Stirnradgetriebes ein zweites Vorgelegewellenrad aufweist, welches koaxial zu einer zweiten Vorgelegewelle des Stirnradgetriebes angeordnet ist, wobei die erste Vorgelegewelle, die zweite Vorgelegewelle und die Kurbelwelle achsparallel zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise ist das erste Vorgelegewellenrad der ersten schaltbaren Stirnradpaarung von einem Losrad gebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine Ausbildung als Festrad denkbar. Bevorzugt ist das zweite Vorgelegewellenrad der zweiten schaltbaren Stirnradpaarung von einem Losrad gebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine Ausbildung als Festrad denkbar. Hierdurch kann insbesondere ein vorteilhaft kompaktes, insbesondere axial kompaktes, Hybridantriebssystem erreicht werden. Hierdurch kann vorteilhaft ein Quereinbau des Hybridantriebssystems ermöglicht werden.It is proposed according to the invention that the first switchable spur gear pair of the spur gear has a first countershaft gear which is arranged coaxially with the first countershaft of the spur gear and the second switchable spur gear pair of the spur gear has a second countershaft gear which is arranged coaxially with a second countershaft of the spur gear. wherein the first countershaft, the second countershaft and the crankshaft are arranged axially parallel to one another. The first countershaft gear of the first switchable spur gear pair is preferably formed by an idler gear. In principle, however, training as a fixed wheel would also be conceivable. The second countershaft gear of the second switchable spur gear pair is preferably formed by an idler gear. In principle, however, training as a fixed wheel would also be conceivable. In this way, an advantageously compact, in particular axially compact, hybrid drive system can be achieved. This advantageously enables transverse installation of the hybrid drive system.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die erste Eingangswelle des Stirnradgetriebes koaxial zu der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Vorzugsweise ist die erste Eingangswelle zumindest über einen Torsionsdämpfer an die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angebunden. Alternativ oder zusätzlich wäre denkbar, dass die erste Eingangswelle über eine Kupplung an die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angebunden wird. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft kompakte Anbindung des Stirnradgetriebes an den Verbrennungsmotor erreicht werden.It is further proposed that the first input shaft of the spur gear is arranged coaxially with the crankshaft of the internal combustion engine. The first input shaft is preferably connected to the crankshaft of the internal combustion engine via at least one torsion damper. Alternatively or additionally, it would be conceivable that the first input shaft is connected to the crankshaft of the internal combustion engine via a clutch. In this way, in particular an advantageously compact connection of the spur gear to the internal combustion engine can be achieved.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, der Rotor der elektrischen Maschine und die zweite Eingangswelle des Planetengetriebes achsparallel und achsversetzt zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, der Rotor der elektrischen Maschine und die zweite Eingangswelle axial zumindest teilweise versetzt zueinander angeordnet. Insbesondere sind der Rotor der elektrischen Maschine und die zweite Eingangswelle des Planetengetriebes axial versetzt zu der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft kompakte Anordnung der Getriebe erreicht werden. Es kann insbesondere ein Versatz der Achsen erreicht werden, was ein axial kurzbauendes Hybridantriebssystem ermöglicht. Furthermore, it is proposed that the crankshaft of the internal combustion engine, the rotor of the electrical machine and the second input shaft of the planetary gear are arranged axially parallel and offset from one another. The crankshaft of the internal combustion engine, the rotor of the electrical machine and the second input shaft are preferably arranged axially at least partially offset from one another. In particular, the rotor of the electrical machine and the second input shaft of the planetary gear are arranged axially offset from the crankshaft of the internal combustion engine. In this way, an advantageously compact arrangement of the gears can be achieved in particular. In particular, the axes can be offset, which enables an axially short hybrid drive system.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Hybridantriebssystem zumindest ein Achsgetriebe aufweist, welches koaxial zu der zweiten Eingangswelle des Planetengetriebes angeordnet ist. Unter einem „Achsgetriebe“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs verstanden werden, welches dazu vorgesehen ist, eine Kraft einer Antriebseinheit des Kraftfahrzeugs auf die Achse der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Vorzugsweise ist das Achsgetriebe dazu vorgesehen, eine Kraft von dem Getriebe auf die Welle der Antriebsräder des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Vorzugsweise ist das Achsgetriebe beispielsweise von einem Differentialgetriebe gebildet. Hierdurch kann insbesondere eine vorteilhaft kompakte Anordnung eines Achsgetriebes erreicht werden. Vorzugsweise ist das Achsgetriebe koaxial zu dem zumindest einen Planetenradsatz des Planetengetriebes angeordnet. In der Gesamtheit entsteht so ein kompaktes und zugleich effizientes Hybridantriebssystem.It is further proposed that the hybrid drive system have at least one axle gear, which is arranged coaxially with the second input shaft of the planetary gear. In this context, an “axle transmission” is to be understood in particular to mean a transmission of a motor vehicle which is intended to transmit a force of a drive unit of the motor vehicle to the axle of the drive wheels of the motor vehicle. The axle drive is preferably provided to transmit a force from the transmission to the shaft of the drive wheels of the motor vehicle. The axle drive is preferably formed, for example, by a differential gear. In this way, an advantageously compact arrangement of an axle drive can be achieved in particular. The axle drive is preferably arranged coaxially with the at least one planetary gear set of the planetary gear. The overall result is a compact and at the same time efficient hybrid drive system.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass das Hybridantriebssystem zumindest eine Trennkupplung aufweist, welche zu einer zur drehfesten Kopplung der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit der ersten Eingangswelle des Stirnradgetriebes vorgesehen ist, wobei die Trennkupplung koaxial zu der Kurbelwelle des Verbrennungsmotos angeordnet ist und wobei das Stirnradgetriebe axial gesehen zwischen dem Verbrennungsmotor und der Trennkupplung angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Trennkupplung auf einer dem Verbrennungsmotor abgewandten Seite des Stirnradgetriebes angeordnet. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhaft angeordnete Trennkupplung bereitgestellt werden. Es kann insbesondere eine vorteilhaft nahe Anordnung des Stirnradgetriebes an dem Verbrennungsmotor erreicht werden. Hierdurch kann vorteilhaft ein Quereinbau des Hybridantriebssystems ermöglicht werden.It is further proposed that the hybrid drive system has at least one separating clutch, which is provided for a rotationally fixed coupling of the crankshaft of the internal combustion engine to the first input shaft of the spur gear, the separating clutch being arranged coaxially to the crankshaft of the internal combustion engine and the spur gear viewed axially between the internal combustion engine and the disconnect clutch is arranged. The separating clutch is preferably arranged on a side of the spur gear transmission facing away from the internal combustion engine. In particular, an advantageously arranged disconnect clutch can thereby be provided. In particular, an advantageously close arrangement of the spur gear on the internal combustion engine can be achieved. This advantageously enables transverse installation of the hybrid drive system.
Das Hybridantriebssystem kann mit und ohne zusätzlicher Trennkupplung ausgestattet werden. Die Trennkupplung kann, sollte Anfahren über die EM nicht möglich sein, als Anfahrkupplung dimensioniert werden. Außerdem kann über sie in E-Fahrt der Verbrennungsmotor gestartet werden. Durch zwischengeschaltete Schaltelemente in dem Stirnradgetriebe weist die Trennkupplung in E-Fahrt insbesondere keine Verluste durch Differenzdrehzahl auf, wenn die Schaltelemente in dem Stirnradgetriebe zusätzlich geöffnet sind. Vorzugsweise weist das Hybridantriebssystem jedoch zumindest einen zwischengeschalteten Torsionsdämpfer zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Stirnradgetriebe auf.The hybrid drive system can be equipped with and without an additional disconnect clutch. If it is not possible to start using the EM, the separating clutch can be dimensioned as a starting clutch. It can also be used to start the combustion engine in e-travel. Through interposed shift elements in the spur gear transmission, the separating clutch in e-travel has in particular no losses due to differential speed if the shift elements in the spur gear transmission are additionally open. However, the hybrid drive system preferably has at least one intermediate torsional damper between the internal combustion engine and the spur gear.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die erste schaltbare Stirnradpaarung des Stirnradgetriebes und die zweite schaltbare Stirnradpaarung des Stirnradgetriebes in einer Zahnradebene angeordnet sind und ein Abtriebsrad der ersten Vorgelegewelle und ein Abtriebsrad der zweiten Vorgelegewelle in einer Zahnradebene mit der Stirnradpaarung der elektrischen Antriebseinheit angeordnet sind. Vorzugsweise bildet das Abtriebsrad der zweiten Vorgelegewelle ein Stirnrad der Stirnradpaarung der elektrischen Antriebseinheit aus. Bevorzugt ist die elektrische Antriebseinheit direkt an das Abtriebsrad der zweiten Vorgelegewelle angebunden. Hierdurch kann insbesondere ein vorteilhaft kompaktes, insbesondere axial kompaktes, Hybridantriebssystem erreicht werden. Hierdurch kann vorteilhaft ein Quereinbau des Hybridantriebssystems ermöglicht werden.It is further proposed that the first switchable spur gear pair of the spur gear and the second switchable spur gear pair of the spur gear are arranged in a gear plane and an output gear of the first countershaft and an output gear of the second countershaft are arranged in a gear level with the spur gear pair of the electric drive unit. The output gear of the second countershaft preferably forms a spur gear of the spur gear pair of the electric drive unit. The electric drive unit is preferably connected directly to the driven gear of the second countershaft. In this way, an advantageously compact, in particular axially compact, hybrid drive system can be achieved. This advantageously enables transverse installation of the hybrid drive system.
Es wird ferner vorgeschlagen, dass die erste schaltbare Stirnradpaarung des Stirnradgetriebes ein erstes Vorgelegewellenrad aufweist, welches koaxial zu der ersten Vorgelegewelle des Stirnradgetriebes angeordnet ist, und die zweite schaltbare Stirnradpaarung des Stirnradgetriebes ein zweites Vorgelegewellenrad aufweist, welches koaxial zu der ersten Vorgelegewelle des Stirnradgetriebes angeordnet ist. Vorzugsweise ist das erste Vorgelegewellenrad der ersten schaltbaren Stirnradpaarung von einem Festrad gebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine Ausbildung als Losrad denkbar. Bevorzugt ist das zweite Vorgelegewellenrad der zweiten schaltbaren Stirnradpaarung von einem Festrad gebildet. Grundsätzlich wäre jedoch auch eine Ausbildung als Losrad denkbar. Besonders bevorzugt sind das erste Vorgelegewellenrad und das zweite Vorgelegewellenrad in zumindest einem Betriebszustand, insbesondere dauerhaft, drehfest mit der erste Vorgelegewelle verbunden. Insbesondere bilden das erste Vorgelegewellenrad und das zweiten Vorgelegewellenrad Festräder der ersten Vorgelegewelle. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaft kompaktes, insbesondere axial kompaktes, Hybridantriebssystem erreicht werden. Hierdurch kann vorteilhaft ein Quereinbau des Hybridantriebssystems ermöglicht werden.It is further proposed that the first switchable spur gear pair of the spur gear has a first countershaft gear, which is arranged coaxially with the first countershaft of the spur gear, and the second switchable spur gear pair of the spur gear has a second countershaft gear, which is arranged coaxially with the first countershaft of the spur gear . The first countershaft gear of the first switchable spur gear pair is preferably formed by a fixed gear. In principle, however, training as a loose wheel would also be conceivable. The second countershaft gear of the second switchable spur gear pair is preferably formed by a fixed gear. In principle, however, training as a loose wheel would also be conceivable. The first countershaft wheel and the second countershaft wheel are particularly preferably connected in a rotationally fixed manner to the first countershaft in at least one operating state, in particular permanently. In particular, the first countershaft wheel and the second countershaft wheel form fixed wheels of the first countershaft. In this way, an advantageously compact, in particular axially compact, hybrid drive system can be achieved. This advantageously enables transverse installation of the hybrid drive system.
Es wird weiter vorgeschlagen, dass die erste schaltbare Stirnradpaarung des Stirnradgetriebes ein erstes Schaltelement aufweist, und die zweite schaltbare Stirnradpaarung des Stirnradgetriebes ein zweites Schaltelement aufweist, wobei das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement koaxial zu der ersten Eingangswelle angeordnet sind. Vorzugsweise sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement, insbesondere verschiebbar, auf der ersten Eingangswelle angeordnet. Vorzugsweise bildet das erste Schaltelement ein Teil einer ersten Schalteinheit und das zweite Schaltelement ein Teil einer zweiten Schalteinheit. Bevorzugt sind das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement jeweils von einem Klauenschaltelement gebildet. Die Klauenschaltelemente können dabei insbesondere mit oder ohne Synchronisierung sein. Dadurch kann insbesondere ein vorteilhaft kompaktes, insbesondere axial kompaktes, Hybridantriebssystem erreicht werden. Hierdurch kann vorteilhaft ein Quereinbau des Hybridantriebssystems ermöglicht werden.It is further proposed that the first switchable spur gear pair of the spur gear transmission has the first switching element, and the second switchable spur gear pair of the spur gear has a second switching element, the first switching element and the second switching element being arranged coaxially with the first input shaft. The first switching element and the second switching element are preferably arranged, in particular displaceably, on the first input shaft. The first switching element preferably forms part of a first switching unit and the second switching element forms part of a second switching unit. The first switching element and the second switching element are preferably each formed by a claw switching element. The claw switching elements can in particular be with or without synchronization. In this way, an advantageously compact, in particular axially compact, hybrid drive system can be achieved. This advantageously enables transverse installation of the hybrid drive system.
Grundsätzlich kann die Lage der Schaltelemente des Stirnradgetriebes an allen Stellen zwischen der Kurbelwelle und der zweiten Eingangswelle des Planetengetriebes liegen. Ferner kann die Vorgelegewelle des Stirnradgetriebes auf zwei Vorgelegewellen aufgeteilt sein.Basically, the position of the switching elements of the spur gear can be anywhere between the crankshaft and the second input shaft of the planetary gear. Furthermore, the countershaft of the spur gear can be divided into two countershafts.
Ferner geht die Erfindung aus von einem Kraftfahrzeug mit dem Hybridantriebssystem. Furthermore, the invention is based on a motor vehicle with the hybrid drive system.
Ferner kann grundsätzlich auch eine Lage der Stirnradpaarungen des Stirnradgetriebes gegenüber einer beschriebenen und gezeigten Anordnung abweichen. So ist es grundsätzlich auch möglich, dass aus konstruktiven Gründen Radebenen des gleichen Stirnradgetriebes getauscht werden. Auch können die erste Vorgelegewelle und die zweite Vorgelegewelle eventuell miteinander getauscht werden. Des Weiteren kann auch eine Anordnung der elektrischen Maschine verändert werden.Furthermore, a position of the spur gear pairings of the spur gear transmission can fundamentally also differ from an arrangement described and shown. In principle, it is also possible that, for design reasons, gear planes of the same spur gear are exchanged. The first countershaft and the second countershaft may also be interchanged. Furthermore, an arrangement of the electrical machine can also be changed.
Die Begriffe „axial“ und „radial“ sind hierbei insbesondere auf eine Hauptrotationsachse des Getriebes, insbesondere der Eingangswellen, bezogen, sodass der Ausdruck „axial“ insbesondere eine Richtung bezeichnet, die parallel oder koaxial zu der Hauptrotationsachse verläuft. Ferner bezeichnet der Ausdruck „radial“ insbesondere eine Richtung, die senkrecht zu der Hauptrotationsachse verläuft. Unter einer „getriebeeingangsseitigen Anordnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder der Brennkraftmaschine zugewandt ist. Unter einer „getriebeausgangsseitigen Anordnung“ soll insbesondere verstanden werden, dass das genannte Bauteil auf einer Seite des weiteren Bauteils angeordnet ist, welche dem Getriebeeingangselement und/oder der Brennkraftmaschine abgewandt ist, auch wenn das weitere Bauteil in axialer Richtung nach dem Getriebeausgangselement angeordnet ist.The terms “axial” and “radial” here refer in particular to a main axis of rotation of the transmission, in particular the input shafts, so that the term “axial” denotes in particular a direction that runs parallel or coaxially to the main axis of rotation. Furthermore, the term “radial” denotes in particular a direction that runs perpendicular to the main axis of rotation. A “transmission input side arrangement” is to be understood in particular to mean that the named component is arranged on a side of the further component which faces the transmission input element and / or the internal combustion engine. A “transmission output-side arrangement” is to be understood in particular to mean that the named component is arranged on a side of the further component which faces away from the transmission input element and / or the internal combustion engine, even if the further component is arranged in the axial direction after the transmission output element.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren sind vier Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages result from the following description of the figures. Four exemplary embodiments of the invention are shown in the figures. The figures, the description of the figures and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into useful further combinations.
Dabei zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Hybridantriebssystem, mit einem Verbrennungsmotor, mit einer elektrischen Antriebseinheit, mit einem Stirnradgetriebe, mit einem Planetengetriebe und mit einem Achsgetriebe in einer schematischen Darstellung, -
2 ein alternatives erfindungsgemäßes Hybridantriebssystem, mit einem Verbrennungsmotor, mit einer elektrischen Antriebseinheit, mit einem Stirnradgetriebe, mit einem Planetengetriebe und mit einem Achsgetriebe in einer schematischen Darstellung, -
3 ein weiteres alternatives erfindungsgemäßes Hybridantriebssystem, mit einem Verbrennungsmotor, mit einer elektrischen Antriebseinheit, mit einem Stirnradgetriebe, mit einem Planetengetriebe und mit einem Achsgetriebe in einer schematischen Darstellung und -
4 ein weiteres alternatives erfindungsgemäßes Hybridantriebssystem, mit einem Verbrennungsmotor, mit einer elektrischen Antriebseinheit, mit einem Stirnradgetriebe, mit einem Planetengetriebe und mit einem Achsgetriebe in einer schematischen Darstellung.
-
1 an inventive hybrid drive system with an internal combustion engine, with an electric drive unit, with a spur gear, with a planetary gear and with an axle gear in a schematic representation, -
2nd an alternative hybrid drive system according to the invention, with an internal combustion engine, with an electric drive unit, with a spur gear, with a planetary gear and with an axle gear in a schematic representation, -
3rd another alternative hybrid drive system according to the invention, with an internal combustion engine, with an electric drive unit, with a spur gear, with a planetary gear and with an axle gear in a schematic representation and -
4th another alternative hybrid drive system according to the invention, with an internal combustion engine, with an electric drive unit, with a spur gear, with a planetary gear and with an axle gear in a schematic representation.
Die
Die elektrische Maschine
Das Hybridantriebssystem
Das Stirnradgetriebe
Die erste schaltbare Stirnradpaarung
Die zweite schaltbare Stirnradpaarung
Die erste schaltbare Stirnradpaarung
Ferner weist das Stirnradgetriebe
Die genau zwei schaltbaren Stirnradpaarungen
Des Weiteren weist die elektrische Antriebseinheit
Zur Schaltung des Stirnradgetriebes
Das Planetengetriebe
Es sind zwei Schaltungsvarianten des Mehrstufengetriebes aus Stirnradgetriebe
Ferner weist das Hybridantriebssystem
Die Kurbelwelle
In den
Das Stirnradgetriebe
Die erste schaltbare Stirnradpaarung
Die zweite schaltbare Stirnradpaarung
Die erste schaltbare Stirnradpaarung
Ferner weist das Stirnradgetriebe
Die genau zwei schaltbaren Stirnradpaarungen
Des Weiteren weist die elektrische Antriebseinheit
Das Planetengetriebe
Ferner weist das Hybridantriebssystem
Die Kurbelwelle
Das Stirnradgetriebe
Die erste schaltbare Stirnradpaarung
Die zweite schaltbare Stirnradpaarung
Die erste schaltbare Stirnradpaarung
Die erste schaltbare Stirnradpaarung
Ferner weist das Stirnradgetriebe
Die genau zwei schaltbaren Stirnradpaarungen
Des Weiteren weist die elektrische Antriebseinheit
Das Abtriebsrad
Das Planetengetriebe
Ferner weist das Hybridantriebssystem
Die Kurbelwelle
Das Stirnradgetriebe
Die erste schaltbare Stirnradpaarung
Die zweite schaltbare Stirnradpaarung
Die erste schaltbare Stirnradpaarung
Ferner weist das Stirnradgetriebe
Die genau zwei schaltbaren Stirnradpaarungen
Des Weiteren weist die elektrische Antriebseinheit
Das Planetengetriebe
Ferner weist das Hybridantriebssystem
Die Kurbelwelle
BezugszeichenlisteReference list
- 1010th
- HybridantriebssystemHybrid drive system
- 1111
- VerbrennungsmotorInternal combustion engine
- 1212th
- Kurbelwellecrankshaft
- 1313
- Elektrische AntriebseinheitElectric drive unit
- 1414
- Elektrische MaschineElectrical machine
- 1515
- Rotorrotor
- 1616
- Statorstator
- 1717th
- StirnradgetriebeHelical gear
- 1818th
- EingangswelleInput shaft
- 1919th
- VorgelegewelleCountershaft
- 2020
- PlanetengetriebePlanetary gear
- 2121
- EingangswelleInput shaft
- 2222
- AbtriebswelleOutput shaft
- 2323
- AchsgetriebeAxle drive
- 2424th
- TrennkupplungSeparating clutch
- 2525th
- VorgelegewelleCountershaft
- 2626
- TorsionsdämpferTorsion damper
- 2727
- SeitenwelleSideshaft
- 2828
- Seitenwelle Sideshaft
- P1P1
- PlanetenradsatzPlanetary gear set
- P2P2
- Planetenradsatz Planetary gear set
- S1S1
- SchalteinheitSwitching unit
- S11S11
- SchaltelementSwitching element
- S2S2
- SchalteinheitSwitching unit
- S21S21
- SchaltelementSwitching element
- S3S3
- SchalteinheitSwitching unit
- S4S4
- Schalteinheit Switching unit
- V1V1
- Schaltbare StirnradpaarungSwitchable spur gear pairing
- V11V11
- EingangswellenradInput shaft gear
- V12V12
- VorgelegewellenradCountershaft gear
- V2V2
- Schaltbare StirnradpaarungSwitchable spur gear pairing
- V21V21
- EingangswellenradInput shaft gear
- V22V22
- VorgelegewellenradCountershaft gear
- V3V3
- AbtriebDownforce
- V31V31
- AbtriebsradOutput gear
- V32V32
- AbtriebsradOutput gear
- V33V33
- EingangswellenradInput shaft gear
- V4V4
- StirnradpaarungHelical gear pairing
- V41V41
- StirnradSpur gear
- V42V42
- Eingangswellenrad Input shaft gear
- Z1Z1
- ZahnradebeneGear level
- Z2Z2
- ZahnradebeneGear level
- Z3Z3
- ZahnradebeneGear level
- Z4Z4
- ZahnradebeneGear level
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-
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-
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Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE Owner name: DAIMLER AG, DE Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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R081 | Change of applicant/patentee |
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