DE102018111806B3 - Hybridgetriebe sowie Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe - Google Patents

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Abstract

Bei Hybridfahrzeugen verfügt der Antriebsstrang über eine Anbindung an einen Elektromotor und an einen Verbrennungsmotor, so dass diese wahlweise parallel oder abwechselnd ein Traktionsmoment für das Hybridfahrzeug liefern können. Die Charakteristika der beiden Motoren sind stark unterschiedlich, so dass neue Getriebestrukturen benötigt werden, um beide Motoren anwendungsgerecht anbinden zu können. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches besonders kompakt aufgebaut ist. Diese Aufgabe wird durch ein Hybridgetriebe (2) gelöst, welches mehrere Teilgetriebeabschnitte (10, 11, 12) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Fahrzeug mit diesem Hybridgetriebe.
  • Bei Hybridfahrzeugen verfügt der Antriebsstrang über eine Anbindung an einen Elektromotor und an einen Verbrennungsmotor, so dass diese wahlweise parallel oder abwechselnd ein Traktionsmoment für das Hybridfahrzeug liefern können. Die Charakteristika der beiden Motoren sind stark unterschiedlich, so dass neue Getriebestrukturen benötigt werden, um beide Motoren anwendungsgerecht anbinden zu können.
  • Die Druckschrift DE 10 2016 217 580 B3 beschreibt ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug, welches drei Teilgetriebeabschnitte aufweist, die unterschiedlich miteinander verschaltet werden können, um eine Vielzahl von Gängen für den Momentenpfad des Elektromotors und/oder des Verbrennungsmotors bereitstellen zu können. Das Hybridgetriebe weist jeweils eine Eingangswelle für den Elektromotor und für den Verbrennungsmotor auf, welche koaxial nebeneinander angeordnet sind, sowie eine Ausgangswelle, welche parallel versetzt zu den Eingangswellen positioniert ist.
  • Die intern bekannte deutsche Patentanmeldung 10 2017 129 696.4 der Anmelderin offenbart ein Hybridgetriebe mit zwei Eingangswellen und einer Ausgangswelle, wobei die zwei Eingangswellen konzentrisch zueinander angeordnet sind. Ein Elektromotor ist wahlweise koaxial zu den Eingangswellen oder parallel versetzt zu diesen angeordnet.
  • Die DE 10 2016 108 124 A1 beschreibt einen Hybridantriebsstrang mit zwei Antriebseinheiten und einer mit diesen verbundenen Getriebeanordnung mit zwei Teilgetrieben die über eine Brückenkupplung miteinander verbindbar sind.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hybridgetriebe für ein Fahrzeug vorzuschlagen, welches besonders kompakt aufgebaut ist. Diese Aufgabe wird durch ein Hybridgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
  • Der Gegenstand der Erfindung ist somit ein Hybridgetriebe, welches für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Das Fahrzeug ist beispielsweise als ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus, etc. ausgebildet. Vorzugsweise ist das Hybridgetriebe das einzige Antriebsgetriebe in dem Fahrzeug.
  • Das Hybridgetriebe ist ausgebildet, mindestens oder genau einen Elektromotor - auch elektrische Maschine zu nennen - und mindestens oder genau einen Verbrennungsmotor - auch Verbrennungskraftmaschine zu nennen - anzukoppeln, um deren Drehmoment als Traktionsmoment zu angetriebenen Rädern des Fahrzeugs zu leiten.
  • Das Hybridgetriebe weist eine VM-Eingangswelle zur Kopplung mit der Verbrennungskraftmaschine auf. Optional bildet die Verbrennungskraftmaschine einen Bestandteil des Hybridgetriebes. Zwischen der VM-Eingangswelle und der Verbrennungskraftmaschine kann beispielsweise ein Dämpfer oder auch ein Zwischengetriebe angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine koaxial zu der VM-Eingangswelle angeordnet.
  • Das Hybridgetriebe weist vorzugsweise oder optional eine Kupplungseinrichtung auf, wobei die Kupplungseinrichtung zwischen der VM-Eingangswelle und dem Verbrennungsmotor angeordnet ist. Die Kupplungseinrichtung ist vorzugsweise als eine Reibkupplungseinrichtung ausgebildet. Die Kupplungseinrichtung hat die Eigenschaft, einen Momentenpfad, welcher von dem Verbrennungsmotor zu der VM-Eingangswelle läuft, zu öffnen und zu schließen. Alternativ kann die Verbrennungskraftmaschine dauerhaft und/oder untrennbar mit der VM-Eingangswelle gekoppelt sein.
  • Das Hybridgetriebe weist eine EM-Eingangswelle zur Kopplung mit dem Elektromotor auf. Der Elektromotor bildet einen Bestandteil des Hybridgetriebes. Vorzugsweise ist der Elektromotor stets und/oder dauerhaft drehfest mit der EM-Eingangswelle wirkverbunden.
  • Ferner weist das Hybridgetriebe eine Ausgangswelle auf, wobei die Ausgangswelle beispielsweise mit einer Differentialeinrichtung zur Verteilung des durchgeleiteten Antriebsdrehmoments an die angetriebenen Räder wirkverbunden oder getriebetechnisch gekoppelt sein kann.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass nachfolgend die Bezeichnung „Tx“, wobei x eine beliebige Indexzahl sein kann, ausschließlich zur Zuordnung und Identifikation der jeweiligen Komponenten verwendet wird. Unter getriebetechnischem Verbinden wird insbesondere eine Wirkverbindung verstanden, über die ein Drehmoment von der einen Welle zu der anderen Welle übertragen werden kann.
  • Das Hybridgetriebe weist einen T1-Teilgetriebeabschnitt auf, wobei der T1-Teilgetriebeabschnitt ausgebildet ist, die VM-Eingangswelle mit der Ausgangswelle über mindestens oder genau eine Übersetzung schaltbar zu verbinden. Die Übersetzung wird als eine T1-Übersetzung bezeichnet. Bevorzugt und alternativ hierzu kann der T1-Teilgetriebeabschnitt in einen Neutralzustand gesetzt werden, so dass die Wirkverbindung über den T1-Teilgetriebeabschnitt aufgehoben ist. Optional weist der T1-Teilgetribeabschnitt zwei oder mehr T1-Übersetzungen auf.
  • Das Hybridgetriebe weist einen T2-Teilgetriebeabschnitt auf, welcher die EM-Eingangswelle mit der Ausgangswelle über mindestens oder genau eine Übersetzung schaltbar verbinden kann. Die Übersetzung wird als T2-Übersetzung bezeichnet. Bevorzugt und alternativ hierzu kann der T2-Teilgetriebeabschnitt in einen Neutralzustand gesetzt werden, sodass die Wirkverbindung über den T2-Teilgetriebeabschnitt aufgehoben ist. Optional weist der T2-Teilgetribeabschnitt zwei oder mehr T2-Übersetzungen auf.
  • Zudem weist das Hybridgetriebe einen T3-Teilgetriebeabschnitt zur Verbindung der VM-Eingangswelle mit der EM-Eingangswelle über mindestens oder genau zwei Übersetzungen auf. Bevorzugt und alternativ hierzu kann der T3-Teilgetriebeabschnitt in einen Neutralzustand gesetzt werden, sodass die Wirkverbindung zwischen der VM-Eingangswelle und der EM-Eingangswelle aufgehoben ist. Der T3-Teilgetriebeabschnitt kann als die Übersetzungen mindestens oder genau eine H-Übersetzung und eine L-Übersetzung aufweisen.
  • Die jeweilige Übersetzung kann als eine Übersetzung, Untersetzung oder als eine 1:1-Übersetzung ausgebildet sein.
  • Getriebetechnisch betrachtet sind die drei Teilgetriebeabschnitte bevorzugt in einem Dreieck angeordnet, wobei an einem ersten Knoten die VM-Eingangswelle und jeweils ein Organ (insbesondere ein Eingang oder Ausgang) des T1-Teilgetriebeabschnitts und des T3-Teilgetriebeabschnitts anliegen und/oder an einem zweiten Knoten die EM-Eingangswelle und jeweils ein Organ (insbesondere ein Eingang oder Ausgang) des T3-Teilgetriebeabschnitts und des T2-Teilgetriebeabschnitts anlegen und/oder an einem dritten Knoten die Ausgangswelle und jeweils ein Organ (insbesondere ein Eingang oder Ausgang) des T1-Teilgetriebeabschnitts und des T2-Teilgetriebeabschnitts anliegen.
  • Die VM-Eingangswelle und die EM-Eingangswelle sind konzentrisch zueinander angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass die VM-Eingangswelle und die EM-Eingangswelle in einem gemeinsamen axialen Bauraumbereich koaxial zueinander verlaufen. Es ist bevorzugt, dass in dem gemeinsamen axialen Bauraumbereich mindestens eine Getriebekomponente, insbesondere mindestens ein Rad, im Speziellen ein Getrieberad, auf der EM-Eingangswelle angeordnet ist. Durch das Verschachteln der EM-Eingangswelle und der VM-Eingangswelle aufgrund der konzentrischen Anordnung können beispielsweise Lagerungen etc. bauraumsparend angeordnet werden.
  • Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Elektromotor über die mindestens eine T2-Übersetzung eingekoppelt ist. Insbesondere ist der Elektromotor mit einem Rad, vorzugsweise Getrieberad, der T2-Übersetzung getriebetechnisch verbunden, so dass das Antriebsmoment von dem Elektromotor über die T2-Übersetzung, insbesondere das Rad der T2-Übersetzung, zu der EM-Eingangswelle geleitet und/oder eingekoppelt wird. Durch die Anordnung von mindestens einem Rad der T2-Übersetzung auf der EM-Eingangswelle ist eine Eingangsschnittstelle für die Ankopplung des Elektromotors an die EM-Eingangswelle gegeben, so dass dieses Rad eine Doppelfunktion einnehmen kann. Es ist dabei möglich, dass ein Kraftfluss von dem Elektromotor zur Überleitung des Antriebsmoments über die T2-Übersetzung auf die EM-Eingangswelle ausschließlich über das Rad auf der EM-Eingangswelle geführt ist. Alternativ hierzu werden andere Räder der T2-Übersetzung genutzt um über diese den Kraftfluss auf das Rad auf der EM-Eingangswelle zu führen.
  • Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist die T2-Übersetzung ein Festrad auf, wobei das Festrad auf der EM-Eingangswelle drehfest angeordnet ist und ein Eingangsrad für den Elektromotor bildet, so dass der Kraftfluss von dem Elektromotor gegebenenfalls über ein Zwischengetriebe oder Zwischenrad zu dem Festrad geführt ist.
  • Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung weist die T2-Übersetzung ein Losrad auf, wobei das Losrad auf der Ausgangswelle drehbar angeordnet ist und ein Eingangsrad für den Elektromotor bildet. Das Losrad steht in Wirkverbindung mit dem Rad auf der EM-Eingangswelle, welches vorzugsweise als ein Festrad ausgebildet ist.
  • Bei einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung weist das Hybridgetriebe zwei T2-Übersetzungen auf, wobei jede der T2-Übersetzungen ein Festrad auf der EM-Eingangswelle und jede der T2-Übersetzungen ein Losrad auf der Ausgangswelle aufweist. Der Elektromotor kann bei jedem der genannten Räder, also der Losräder oder Festräder, angebunden werden, so dass diese jeweils ein Eingangsrad bilden.
  • Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist der Elektromotor, insbesondere dessen Rotorwelle, parallel versetzt zu der EM-Eingangswelle, VM-Eingangswelle und/oder Ausgangswelle angeordnet. Durch diese Ausgestaltung ist eine besonders kompakte Anordnung möglich.
  • Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Elektromotor in dem gleichen axialen Abschnitt wie der T1-Teilgetriebeabschnitt und/oder der T3-Teilgetriebeabschnitt angeordnet. Insbesondere ist die EM-Eingangswelle auf der axialen Seite der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Vorzugsweise sind zwischen Verbrennungskraftmaschine und EM-Eingangswelle keine Räder der VM-Eingangswelle, insbesondere des T1-Teilgetriebeabschnitts und/oder T3-Teilgetriebeabschnitts, angeordnet. Der Elektromotor erstreckt sich dagegen auf die gegenüberliegende Seite, so dass der Elektromotor von der Verbrennungskraftmaschine weg zeigt. Durch diese konstruktive Anordnung kann der axialer Bauraum, welcher für den T1-Teilgetriebeabschnitt und den T3-Teilgetriebeabschnitt und teilweise für den T2-Teilgetriebeabschnitt für den Elektromotor genutzt werden.
  • Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist die EM-Eingangswelle als eine Hohlwelle und/oder die VM-Eingangswelle als eine Vollwelle ausgebildet, welche koaxial zu der VM-Eingangswelle angeordnet ist. Vorzugsweise durchgreift die VM-Eingangswelle die EM-Eingangswelle vollständig, d.h. die VM-Eingangswelle ragt auf der Seite des Verbrennungsmotors über die EM-Eingangswelle hinaus und/oder die VM-Eingangswelle ragt auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Verbrennungsmotor über die EM-Eingangswelle hinaus. Diese Ausgestaltung ist hinsichtlich der Lagerung der Wellen besonders vorteilhaft.
  • Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung weisen der T1-Teilgetriebeabschnitt und der T3-Teilgetriebeabschnitt eine gemeinsame Getriebestufe auf. Durch das Nutzen einer gemeinsamen Getriebestufe können Komponenten und damit axiale Länge eingespart werden.
  • Das Hybridgetriebe weist erfindungsgemäß ein Doppelzahnrad auf, welches auch als ein zweispuriges, genau zweispuriges oder mindestens zweispuriges Zahnrad bezeichnet werden kann. Das Doppelzahnrad weist einen T1-Zahnradabschnitt und einen T3-Zahnradabschnitt auf, wobei die beiden Zahnradabschnitte miteinander drehfest gekoppelt sind. Jeder der Zahnradabschnitte ist als ein Rad, vorzugsweise als ein Zahnrad, insbesondere mit einer Geradverzahnung oder Schrägverzahnung, ausgebildet. Es ist vorgesehen, dass der T1-Zahnradabschnitt einen Teil des T1-Teilgetriebeabschnitts und der T3-Zahnradabschnitt einen Teil des T3-Teilgetriebeabschnitts bildet. Insbesondere bildet der jeweilige Zahnradabschnitt ein drehmomentübertragendes Rad in einer der Getriebestufen des T1-Teilgetriebeabschnitts oder des T3-Teilgetriebeabschnitts. Erfindungsgemäß bildet das Doppelzahnrad einen Teil der L-Übersetzung und einen Teil der ersten T1-Übersetzung. Erfindungsgemäß ist das Doppelzahnrad als ein Losrad auf der Ausgangswelle ausgebildet und relativ zur Ausgangswelle gelagert. Es wird ermöglicht, dass das Doppelzahnrad als ein Brückenglied zwischen Komponenten der VM-Eingangswelle und der EM-Eingangswelle genutzt werden kann.
  • Die Lagerung des Doppelzahnrades dient zur Aufnahme der bei Drehmomentübertragung in den Verzahnungen entstehenden Radial- und Axialkräfte. Sie ist bevorzugt eine Wälzlagerung, z.B. in Form eines zweireihigen Schrägkugellagers, oder einer Kombination aus Nadellager und Axiallagern, oder zweier Kegelrollenlager.
  • Es ist bevorzugt, dass der T1-Teilgetriebeabschnitt eine S1-Schalteinrichtung, der T2-Teilgetriebeabschnitt eine S2-Schalteinrichtung und der T3-Teilgetriebeabschnitt eine S3-Schalteinrichtung aufweisen.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist die S2-Schalteinrichtung auf der Ausgangswelle angeordnet und kann ein Losrad der ersten T2-Übersetzung und optional ergänzend ein Losrad der zweiten T2-Übersetzung mit der Ausgangswelle drehfest setzen. Die erste T2-Übersetzung weist ein Festrad auf der EM-Eingangswelle auf, die optionale zweite T2-Übersetzung weist ein Festrad auf der EM-Eingangswelle auf. Somit kann in einer ersten Schaltstellung der S2-Schalteinrichtung eine getriebetechnische Verbindung über die erste T2-Übersetzung und in der zweiten, optionalen Schaltstellung der S2-Schalteinrichtung eine getriebetechnische Verbindung über die zweite T2-Übersetzung umgesetzt werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die S3-Schalteinrichtung auf der VM-Eingangswelle und/oder der EM-Eingangswelle angeordnet ist und ein Losrad der L-Übersetzung mit der EM-Eingangswelle drehfest setzen kann, wobei das Losrad mit dem T3-Zahnradabschnitt des Doppelzahnrads kämmt. In der einen Schaltstellung werden somit die VM-Eingangswelle und die EM-Eingangswelle drehfest miteinander gesetzt, in der anderen Schaltstellung wird das Losrad drehfest mit der EM-Eingangswelle gesetzt, sodass ein Momentenweg über das Doppelzahnrad gebildet ist. In dieser zweiten Schaltstellung sind Komponenten der VM-Eingangswelle und der VM-Eingangswelle über das Doppelzahnrad getriebetechnisch über- oder untersetzt miteinander verbunden.
  • Bei einer bevorzugten konstruktiven Realisierung ist die S1-Schalteinrichtung auf der Ausgangswelle angeordnet. Insbesondere kann die S1-Schalteinrichtung das Doppelzahnrad mit der Ausgangswelle drehfest setzen. Es bevorzugt, dass die erste T1-Übersetzung und die optionale zweite T1-Übersetzung ggf. jeweils ein Festrad auf der VM-Eingangswelle aufweisen. Wird die S1-Schalteinrichtung zur drehfesten Kopplung mit dem Doppelzahnrad geschaltet, so ergibt sich eine getriebetechnische Verbindung zwischen der VM-Eingangswelle über die erste T1-Übersetzung mit der Ausgangswelle. Wird durch die S1-Schalteinrichtung ein Losrad der zweiten T1-Übersetzung mit der Ausgangswelle drehfest gesetzt, so ergibt sich eine getriebetechnische Verbindung der VM-Eingangswelle über die zweite, optionale T1-Übersetzung mit der Ausgangswelle.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Schalteinrichtungen, insbesondere die S1-Schalteinrichtung, die S2-Schalteinrichtung und/oder die S3-Schalteinrichtung, als ausschließlich formschlüssige Schalteinrichtungen ausgebildet. Insbesondere sind diese als unsynchronisierende oder unsynchronisierte Schalteinrichtung realisiert. Beispielsweise sind diese als Schiebemuffeneinrichtung ausgebildet. Nachdem das Hybridgetriebe über die Ankopplung von zwei Motoren, nämlich der Verbrennungskraftmaschine und dem Elektromotor, verfügt, kann jeder Schaltvorgang der Schalteinrichtungen durch die Motoren so gestützt werden, dass zunächst eine Drehzahlanpassung erfolgt und nachfolgend ohne Synchronisierungseinrichtungen in den Schalteinrichtungen der Schaltvorgang durchgesetzt werden kann. Alternativ hierzu weisen mindestens eine, zwei oder alle drei Schalteinrichtungen Synchronisierungseinrichtungen auf.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden alle Schalteinrichtungen der T1-, T2- und T3- Teilgetriebe von einer oder mehreren Aktoreinrichtungen als Teil einer Steuereinrichtung automatisiert betätigt.
  • Bei einer möglichen bevorzugten Konkretisierung der Erfindung kann das Hybridgetriebe einen ersten Schaltzustand einnehmen, wobei ein VM-Momentenpfad für ein Traktionsmoment des Verbrennungsmotors über die L-Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts und über die erste T2-Übersetzung des T2-Teilgetriebeabschnitts geführt ist, so dass eine erste Gesamtübersetzung des Hybridgetriebes und/oder Gang des Hybridgetriebes für den Verbrennungsmotor gewählt ist. Zudem kann das Hybridgetriebe einen zweiten Schaltzustand einnehmen, wobei ein VM-Momentenpfad für ein Traktionsmoment des Verbrennungsmotors über die H-Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts und über die erste T2-Übersetzung des T2-Teilgetriebeabschnitt geführt ist, so dass eine zweite Gesamtübersetzung des Hybridgetriebes und/oder Gang des Hybridgetriebes gewählt ist. Somit kann durch Umschalten des T3-Teilgetriebeabschnitts zwei unterschiedliche Gesamtübersetzungen und/oder Gänge des Hybridgetriebes realisiert werden. Für den Fall, dass der T2-Teilgetriebeabschnitt die zweite T2-Übersetzung aufweist, kann durch das Umschalten des T3-Teilgetriebeabschnitt und die Auswahl der zweiten T2-Übersetzung weitere zwei Gesamtübersetzungen des Hybridgetriebes und/oder Gänge des Hybridgetriebes umgesetzt werden.
  • Alternativ oder ergänzend ist es bevorzugt, dass das Hybridgetriebe weitere Schaltzustände einnehmen kann, wobei ein EM-Momentenpfad für ein Traktionsmoment des Elektromotors über die L-Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitt und über die erste T1-Übersetzung des T1-Teilgetriebeabschnitts geführt ist, so dass eine erste Gesamtübersetzung des Hybridgetriebes und/oder Gang des Hybridgetriebes für den Elektromotor gewählt ist. Zudem kann das Hybridgetriebe einen weiteren Schaltzustand einnehmen, wobei ein EM-Momentenpfad für ein Traktionsmoment des Elektromotors über die H-Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts und über die erste T1-Übersetzung des T1-Teilgetriebeabschnitts geführt ist, so dass eine zweite Gesamtübersetzung des Hybridgetriebes und/oder Gang des Hybridgetriebes für den Elektromotor gewählt ist. Somit können durch Umschalten des T3-Teilgetriebeabschnitts zwei unterschiedliche Gesamtübersetzungen und/oder Gänge des Hybridgetriebes für den Elektromotor realisiert werden. Für den Fall, dass der T1-Teilgetriebeabschnitt die zweite T1-Übersetzung aufweist, kann durch das Umschalten des T3-Teilgetriebeabschnitt und die Auswahl der zweiten T1-Übersetzung weitere zwei Gesamtübersetzungen des Hybridgetriebes und/oder Gänge des Hybridgetriebes für den Elektromotor umgesetzt werden.
  • Prinzipiell ist es ausreichend, dass das Hybridgetriebe zwei T2-Übersetzungen und eine T1-Übersetzung aufweist. In dieser Ausgestaltung sind fünf verbrennungsmotorische Gänge und genau zwei oder mindestens zwei elektromotorische Gänge darstellbar. Für den Fall, dass zwei T1-Übersetzungen vorhanden sind, sind sechs verbrennungsmotorische Gänge und genau zwei oder mindestens zwei elektromotorische Gänge darstellbar.
  • Ein weiterer optionaler Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben des Hybridgetriebes, wie dieses zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Es ist vorgesehen, dass im Rahmen des Verfahrens mindestens eine der Schalteinrichtungen geschaltet wird.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit dem Hybridgetriebe, wie dies zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche und/oder zur Ausführung des Verfahrens, wie dies zuvor beschrieben wurde.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Diese zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Hybridgetriebes als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 2 eine Variante des Hybridgetriebes als weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die 1 zeigt in einer schematisierten Darstellung ein Fahrzeug 1 mit einem Hybridgetriebe 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Hybridgetriebe 2 kann wie dargestellt in einer Längsbauweise (längs zur Fahrtrichtung) integriert sein. Alternativ kann dieses in einer Querbauweise (quer zur Fahrtrichtung) integriert werden. Das Fahrzeug 1 bzw. das Hybridgetriebe 2 weist eine Verbrennungskraftmaschine oder Verbrennungsmotor 3 sowie einen Elektromotor 4 (elektrische Maschine) als Traktionsmotoren auf. Der Elektromotor 4 kann auch als Generator eingesetzt werden. Das Hybridgetriebe 2 bildet einen Antriebsstrang, welcher die Antriebsdrehmomente der Verbrennungskraftmaschine 3 und/oder des Elektromotors 4 zu angetriebenen Rädern 5 des Fahrzeugs 1 leitet. Dabei kann die Verteilung der Antriebsdrehmomente über eine Differentialeinrichtung 6 erfolgen.
  • Das Hybridgetriebe 2 weist eine VM-Eingangswelle 7 und eine EM-Eingangswelle 8 auf. Ferner weist das Hybridgetriebe 2 eine Ausgangswelle 9 auf, die mit der Differentialeinrichtung 6 wirkverbunden ist. Die VM-Eingangswelle 7 ist optional über eine Kupplungseinrichtung K0, insbesondere ausgebildet als eine Trennkupplung, im Speziellen als eine Lamellenkupplung, mit dem Verbrennungsmotor 3 wirkverbunden. Der Elektromotor 4 ist mit der EM-Eingangswelle 8 wirkverbunden. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die VM-Eingangswelle 7 dauerhaft und/oder drehfest mit einer Ausgangswelle oder Rotorwelle des Verbrennungsmotors 3 ggf. unter Zwischenschaltung einer Dämpfungseinrichtung verbunden sein.
  • Das Hybridgetriebe 2 weist einen T1-Teilgetriebeabschnitt 10, einen T2-Teilgetriebeabschnitt 11 und einen T3-Teilgetriebeabschnitt 12 auf. Über den T1-Teilgetriebeabschnitt 10 kann die VM-Eingangswelle 7 mit der Ausgangswelle 9 in Wirkverbindung gebracht werden, über den T2-Teilgetriebeabschnitt 11 kann die EM-Eingangswelle 8 mit der Ausgangswelle 9 in Wirkverbindung gebracht werden und über den T3-Teilgetriebeabschnitt 12 kann die VM-Eingangswelle 7 mit der EM-Eingangswelle 8 in Wirkverbindung gebracht werden.
  • Ein VM-Momentenpfad des Verbrennungsmotors 3 kann zum einen von dem Verbrennungsmotor 3, über die Kupplungseinrichtung K0, die VM-Eingangswelle 7 über den T1-Teilgetriebeabschnitt 10 zu der Ausgangswelle 9 geführt werden. Zum anderen kann der VM-Momentenpfad von dem Verbrennungsmotor 3 über die Kupplungseinrichtung K0, die VM-Eingangswelle 7, den T3-Teilgetriebeabschnitt 12 zu der EM-Eingangswelle 8 und dann über den T2-Teilgetriebeabschnitt 11 zu der Ausgangswelle 9 geführt werden.
  • Ein EM-Momentenpfad des Elektromotors 4 kann zum einen von dem Elektromotor 4 über die EM-Eingangswelle 8, den T2-Teilgetriebeabschnitt 11 zu der Ausgangswelle 9 geführt werden. Alternativ hierzu kann der EM-Momentenpfad über die EM-Eingangswelle 8, den T3-Teilgetriebeabschnitt 12, die VM-Eingangswelle, den T1-Teilgetriebeabschnitt 10 zu der Ausgangswelle 9 geführt werden.
  • Es ist bei einem Ausführungsbeispiel beispielsweise vorgesehen, dass jeder der Teilgetriebeabschnitte 10, 11, 12 zwei unterschiedliche, schaltbare Übersetzungen aufweist, welche so abgestuft sind, dass durch unterschiedliche Kombinationen der schaltbaren Übersetzungen der einzelnen Teilgetriebeabschnitte 10, 11, 12 insgesamt sechs unterschiedliche Gesamtübersetzungen (1. - 6. Gang) zwischen der VM-Eingangswelle 7 und der Ausgangswelle 9 realisiert werden. Dabei werden zwei Gänge mittels der wählbaren Übersetzungen des T1-Teilgetriebeabschnitts 10, zwei Gänge mittels der wählbaren Übersetzungen des T2-Teilgetriebeabschnitt 11 unter Verwendung einer ersten Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts 12 und zwei Gänge mittels der wählbaren Übersetzungen des T2-Teilgetriebeabschnitt 11 unter Verwendung der zweiten Übersetzung des T3-Teilgetriebeabschnitts 12 umgesetzt.
  • Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann dagegen vorgesehen sein, dass der T2-Teilgetriebeabschnitt 11 nur die erste T2-Übersetzung aufweist, so dass für den Verbrennungsmotor 3 nur 5 Gänge aus 4 Radebenen umgesetzt werden können. Alternativ kann der T1-Teilgetriebeabschnitt nur eine T1-Übersetzung aufweisen.
  • Die 2 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des Hybridgetriebes 2 in der 1 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der 2 sind in dem Hybridgetriebe 2 wieder der Verbrennungsmotor 3 und der Elektromotor 4 sowie die VM-Eingangswelle 7 und die EM-Eingangswelle 8 und die Ausgangswelle 9 gezeigt. Die EM-Eingangswelle 8 ist als eine Hohlwelle ausgebildet, wobei die VM-Eingangswelle 7 koaxial und/oder konzentrisch zu der EM-Eingangswelle 8 angeordnet ist und diese vollständig durchgreift.
  • Der Elektromotor 4 kann an verschiedenen Positionen arrangiert werden, wobei die alternativen Positionen mit 4, 4 a, b, c bezeichnet sind. In jeder Position ist der Elektromotor 4, 4 a, b, c parallel zu der VM-Eingangswelle 7, der EM-Eingangswelle 8 und/oder der Ausgangswelle 9 ausgerichtet.
  • Der Elektromotor 4 ist über ein optionales Zwischenrad 21 mit dem Festrad 18.1 als Eingangsrad der zweiten T2-Übersetzung wirkverbunden, so dass ein Momentenpfad oder Kraftfluss von dem Elektromotor 4 optional über das Zwischenrad 21 und über das Festrad 18.1 in die zweite T2-Übersetzung 18 geleitet wird.
  • Der Elektromotor 4a, also in einer alternativen Position, kann, über ein optionales Zwischenrad, mit dem Festrad 17.1 der ersten T2-Übersetzung 17 als Eingangsrad wirkverbunden sein, so dass ein Momentenpfad oder Kraftfluss von dem Elektromotor 4a optional über das Zwischenrad und über das Festrad 17.1 in die erste T2-Übersetzung 17 geleitet wird.
  • Der Elektromotor 4b, also in einer weiteren alternativen Position, kann, über ein optionales Zwischenrad, mit dem Losrad 17.2 der ersten T2-Übersetzung als Eingangsrad wirkverbunden sein, so dass ein Momentenpfad oder Kraftfluss von dem Elektromotor 4b optional über das Zwischenrad und über das Losrad 17.2 in die erste T2-Übersetzung 17 geleitet wird.
  • Der Elektromotor 4c, also in einer weiteren alternativen Position, kann, über ein optionales Zwischenrad, mit dem Losrad 18.2 der zweiten T2-Übersetzung als Eingangsrad wirkverbunden sein, so dass ein Momentenpfad oder Kraftfluss von dem Elektromotor 4c optional über das Zwischenrad und über das Losrad 18.2 in die zweite T2-Übersetzung 18 geleitet wird.
  • Die Elektromotoren 4, 4 a, b, c weisen mit ihrer Längsstreckung weg von der Verbrennungskraftmaschine 3, so dass die Elektromotoren 4, 4 a, b, c bauraumsparend auf gleicher axialen Höhe wie der T1-Teilgetriebeabschnitt 10 und der T2-Teilgetriebeabschnitt 11 und der T3-Teilgetriebeabschnitt 12 angeordnet sind.
  • Die Ausgangswelle 9 ist parallel zu der VM-Eingangswelle 7 und/oder zu der EM-Eingangswelle 8, jedoch parallel versetzt zu diesen, angeordnet. Die Ausgangswelle 9 bildet einen Eingang in die Differentialeinrichtung 6. Das Hybridgetriebe 2 weist den T1-Teilgetriebeabschnitt 10, den T2-Teilgetriebeabschnitt 11 und den T3-Teilgetriebeabschnitt 12 auf, welche in axialer Richtung zu den Wellen 7, 8, 9 nebeneinander angeordnet sind.
  • In dem T1-Teilgetriebeabschnitt 10 sind eine S1-Schalteinrichtung (bezeichnet mit T1) sowie eine T1-Getriebestufe angeordnet. Die T1-Getriebestufe weist eine erste T1-Übersetzung 13 sowie eine zweite T1-Übersetzung 14 auf.
  • Die erste T1-Übersetzung 13 weist ein Festrad 13.1, welches auf der VM-Eingangswelle 7 angeordnet ist, sowie einen T1-Zahnradradabschnitt 13.2 auf, welcher einen Teil eines Doppelzahnrads 15 bildet, wobei das Doppelzahnrad 15 drehbar auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Der T1-Zahnradabschnitt 13.2 kämmt mit dem Festrad 13.1. Das Doppelzahnrad 15 bildet somit mit dem T1-Zahnradabschnitt 13.2 einen Teil der ersten T1-Übersetzung 13.
  • Die zweite T1-Übersetzung 14 weist ein Festrad 14.1 auf, welches auf der VM-Eingangswelle 7 drehfest angeordnet ist, sowie ein Losrad 14.2, welches auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist und welches mit dem Festrad 14.1 kämmt. Die zweite T1-Übersetzung ist optional, so kann das Ausführungsbeispiel auch ausschließlich mit der ersten T1-Übersetzung 13 ausgebildet sein. In diesem Fall kann die S1-Schalteinrichtung für eine Parkaktuierung genutzt werden, indem diese die Ausgangswelle 9 mit einem Gehäuse oder dergleichen verblockt.
  • Die S1-Schalteinrichtung ist auf der Ausgangswelle 9 angeordnet und beispielsweise als eine Schiebemuffeneinrichtung ausgebildet. Die S1-Schalteinrichtung ermöglicht es, wahlweise in einer Schaltstellung B das Losrad 14.2 der zweiten T1-Übersetzung 14 oder in einer Schaltstellung A das Doppelzahnrad 15 mit der Ausgangswelle 9 drehfest zu setzen. Zusätzlich kann die S1-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen. Die zweite T1-Übersetzung 14 ist als eine Getriebestufe ausgebildet und setzt im VM-Momentenpfad eine V6-Getriebestufe und/oder einen Gang 6 um. Die erste T1-Übersetzung 13 ist als eine Getriebestufe ausgebildet und setzt im VM-Momentenpfad eine V3-Getriebestufe und/oder einen Gang 3 um.
  • In dem T3-Teilgetriebeabschnitt 12 sind eine L-Übersetzung 16 sowie eine S3-Schalteinrichtung (bezeichnet mit T3) angeordnet. Die L-Übersetzung 16 weist ein Losrad 16.1 auf, welches auf der EM-Eingangswelle 8 drehbar angeordnet ist. Ferner weist die L-Getriebestufe 16 einen T3-Zahnradabschnitt 16.2 auf, welcher einen Teil des Doppelzahnrads 15 bildet und somit drehfest mit dem T1-Zahnradabschnitt 13.2 gekoppelt ist. Die S3-Schalteinrichtung ist auf der EM-Eingangswelle 8 angeordnet und kann analog zu der S1-Schalteinrichtung ausgebildet sein, sodass auf die diesbezügliche Beschreibung verwiesen wird. Die Schalteinrichtung T3 kann in einer Schaltstellung C die VM-Eingangswelle 7 und die EM-Eingangswelle 8 in einer H-Übersetzung miteinander drehfest setzen. In einer Schaltstellung D kann die S2-Schalteinrichtung das Losrad 16.1 mit der EM-Eingangswelle 8 in der L-Übersetzung drehfest setzen. Ferner kann die S2-Schalteinrichtung eine Neutralstellung einnehmen.
  • Der T2-Teilgetriebeabschnitt 11 weist eine T2-Getriebestufe mit einer ersten T2-Übersetzung 17 und eine zweite T2-Übersetzung 18 auf. Ferner weist der T2-Teilgetriebeabschnitt eine S2-Schalteinrichtung (bezeichnet mit T2) auf, welche auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Die Ausbildung der S2-Schalteinrichtung kann wie zuvor bei der S2-Schalteinrichtung beschrieben realisiert sein. Die erste T2-Übersetzung 17 weist ein Festrad 17.1 auf, welches auf der EM-Eingangswelle 8 angeordnet ist. Ferner weist die erste T2-Übersetzung 17 ein Losrad 17.2 auf, welches drehbar auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Das Losrad 17.2 kämmt mit dem Festrad 17.1. Die zweite T2-Übersetzung 18 weist ein Festrad 18.1 auf, welches auf der EM-Eingangswelle 8 angeordnet ist. Ferner weist die die zweite T2-Übersetzung 18 ein Losrad 18.2 auf, welches drehbar auf der Ausgangswelle 9 angeordnet ist. Das Losrad 18.2 kämmt mit dem Festrad 18.1.
  • In einer Schalterstellung F der S2-Schalteinrichtung ist das Losrad 18.2 der zweiten T2-Getriebestufe mit der Ausgangswelle 9 drehfest gekoppelt. In der Schalterstellung F sind die EM-Eingangswelle 8 und die Ausgangswelle 9 über die zweite T2-Übersetzung 18 miteinander wirkverbunden. In einer Schaltstellung E ist das Losrad 17.2 drehfest mit der Ausgangswelle 9 gekoppelt. In der Schalterstellung E sind die EM-Eingangswelle 8 und die Ausgangswelle 9 über die erste T2-Übersetzung 17 miteinander wirkverbunden.
  • Für den Fall, dass die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung C ist (H-Übersetzung), können die erste T2-Übersetzung 17 und die zweite T2-Übersetzung 18 für den VM-Momentpfad des Verbrennungsmotors 3 als V2-Getriebestufe/Gang 2 bzw. V5-Getriebestufe/Gang 6 verwendet werden.
  • Für den Fall, dass die S3-Schalteinrichtung in der Schaltstellung D (L-Übersetzung) ist, können die erste T2-Übersetzung 17 und die zweite T2-Übersetzung 18 für den VM-Momentpfad des Verbrennungsmotors 3 als V1-Getriebestufe/Gang 1 bzw. V4-Getriebestufe/Gang 4 verwendet werden.
  • Das Hybridgetriebe 2 kann eine, einige oder alle der nachfolgenden Betriebszustände einnehmen:
    Figure DE102018111806B3_0001
    Figure DE102018111806B3_0002
  • Die Gänge 1, 2, 3, 4, 5, 6 entsprechen verschiedenen Fahr-Gängen, wobei bei gegebener Eingangsdrehzahl an der VM-Eingangswelle, die Fahrgeschwindigkeit ausgehend von Gang 1 bis zum Gang 6 sukzessive steigt. Analog verhält es sich mit E2 und E5, wobei bei gegebener Eingangsdrehzahl an der EM-Eingangswelle die Fahrgeschwindigkeit bei E2 geringer ist als bei E5.
  • In der Tabelle sind nur die Hauptbetriebszustände dargestellt, es können noch weitere Betriebszustände eingenommen werden. V1, V2, V4 und V6 sind als parallele Hybridzustände ausgebildet. V3 und V5 können durch Zuschalten von E2 oder E5 in parallele Hybridzustände überführt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    2
    Hybridgetriebe
    3
    Verbrennungsmotor/Verbrennungskraftmaschine
    4
    Elektromotor/elektrische Maschine
    5
    angetriebene Räder
    6
    Differentialeinrichtung
    7
    VM-Eingangswelle
    8
    EM-Eingangswelle
    9
    Ausgangswelle
    10
    T1-Teilgetriebeabschnitt
    11
    T2-Teilgetriebeabschnitt
    12
    T3-Teilgetriebeabschnitt
    13
    erste T1 -Übersetzung
    13.1
    Festrad
    13.2
    Losrad
    14
    zweite T1-Übersetzung
    14.1
    Festrad
    14.2
    T1-Zahnradabschnitt
    15
    Doppelzahnrad
    16
    L-Getriebestufe
    16.1
    Losrad
    16.2
    T3-Zahnradabschnitt
    17
    erste T2-Übersetzung
    17.1/17.2
    Festrad/Losrad
    18
    zweite T2-Übersetzung
    / 18.1 / 18.2
    Festrad/Losrad
    19
    leer
    20
    leer
    21
    Zwischenrad
    A, B, C, D, E, F
    Schaltstellungen
    T1, T2, T3
    Schalteinrichtungen
    K0
    Kupplungseinrichtung

Claims (9)

  1. Hybridgetriebe (2) für ein Fahrzeug (1) mit einer VM-Eingangswelle (7) zur Kopplung mit einem Verbrennungsmotor (3), mit einer EM-Eingangswelle (8) zur Kopplung mit einem Elektromotor (4) und mit einer Ausgangswelle (9) sowie dem Elektromotor (4, 4a, b, c), mit einem T1-Teilgetriebeabschnitt (10), wobei der T1-Teilgetriebeabschnitt (10) die VM-Eingangswelle (7) mit der Ausgangswelle (9) über mindestens oder genau eine erste T1-Übersetzung (13,14) schaltbar verbinden kann, mit einem T2-Teilgetriebeabschnitt (11), wobei der T2-Teilgetriebeabschnitt (11) die EM-Eingangswelle (8) mit der Ausgangswelle (9) über mindestens eine T2-Übersetzung (17,18) schaltbar verbinden kann, mit einem T3-Teilgetriebeabschnitt (12), wobei der T3-Teilgetriebeabschnitt (12) die VM-Eingangswelle (7) und die EM-Eingangswelle (8) über eine H-Übersetzung (H) und eine L-Übersetzung (L), schaltbar verbinden kann, wobei die VM-Eingangswelle (7) und die EM-Eingangswelle (8) konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei der Elektromotor (4, 4a, b, c) über die mindestens eine T2-Übersetzung (17,18) eingekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hybridgetriebe (2) ein Doppelzahnrad (15) aufweist, wobei das Doppelzahnrad (15) einen Teil der L-Übersetzung und einen Teil der ersten T1-Übersetzung (13) bildet und als Losrad ausgebildet ist.
  2. Hybridgetriebe (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine T2-Übersetzung (17,18) ein Festrad (17.1, 17.2) aufweist, wobei das Festrad (17.1, 17.2) auf der EM-Eingangswelle (8) drehfest angeordnet ist und ein Eingangsrad für den Elektromotor (4, 4a) bildet.
  3. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine T2-Übersetzung (17,18) ein Losrad (17.2, 18.2) aufweist, wobei das Losrad (17.2, 18.2) auf der Ausgangswelle (9) drehbar angeordnet sind, wobei das Losrad (17.2, 18.2) ein Eingangsrad für den Elektromotor (4b,4c) bildet.
  4. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4, 4a, b, c) parallel versetzt zu der VM-Eingangswelle (7), der EM-Eingangswelle (8) und/oder der Ausgangswelle (9) angeordnet ist.
  5. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (4, 4a, b, c) in dem gleichen axialen Abschnitt wie der T1-Teilgetriebeabschnitt (10) und/oder der T2-Teilgetriebeabschnitt (11) und/oder der T3-Teilgetriebeabschnitt (12) angeordnet ist.
  6. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die EM-Eingangswelle (8) als eine Hohlwelle ausgebildet ist, welche koaxial zu der VM-Eingangswelle (7) angeordnet ist.
  7. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kupplungseinrichtung (K0), wobei die Kupplungseinrichtung (K0) zwischen der VM-Eingangswelle (7) und dem Verbrennungsmotor (3) angeordnet ist.
  8. Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der T1-Teilgetriebeabschnitt (10) und der T3-Teilgetriebeabschnitt (12) eine gemeinsame Getriebestufe (13) aufweist.
  9. Fahrzeug (1), gekennzeichnet durch ein Hybridgetriebe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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