DE102018219607A1 - Getriebevorrichtung für ein Hybridfahrzeug - Google Patents

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Martin Brehmer
Oliver BAYER
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Uwe Firzlaff
Christian Michel
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung (1) für ein Hybridfahrzeug mit einer ersten und zweiten Antriebsmaschine (2a, 2b), umfassend eine erste und zweite Antriebswelle (3a, 3b), wobei die erste Antriebswelle (3a) dazu vorgesehen ist, mit der ersten Antriebsmaschine (2a) wirkverbunden zu sein, und wobei die zweite Antriebswelle (3b) dazu vorgesehen ist, mit der zweiten Antriebsmaschine (2b) wirkverbunden zu sein, eine Abtriebswelle (4), die zur Wirkverbindung mit einem Fahrzeugabtrieb vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine formschlüssige Schalteinrichtung (5) mit einem Doppelschaltelement (6), das eine erste, zweite und dritte Schaltposition (7a, 7b, 7c) zum Fahrbetrieb des Hybridfahrzeugs aufweist. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, umfassend eine erste und zweite Antriebsmaschine (2a, 2b) sowie eine solche Getriebevorrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung für ein Hybridfahrzeug mit einer ersten und zweiten Antriebsmaschine. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, umfassend eine erste und zweite Antriebsmaschine sowie eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung.
  • Beispielsweise offenbart die DE 10 2011 085 201 A1 eine Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, mit einem die Elemente Hohlrad, Sonnenrad und Steg aufweisenden Planetengetriebe. Ein erstes Element dieser Elemente des Planetengetriebes dient der Anbindung einer Getriebeeingangswelle eines Getriebes. Ein zweites Element dieser Elemente des Planetengetriebes dient der Anbindung eines Verbrennungsmotors eines Hybridantriebs. Ferner weist die Vorrichtung eine Kupplung und ein Schaltelement auf, wobei über das Schaltelement eine elektrische Maschine des Hybridantriebs in einer ersten Schaltstellung an ein drittes Element dieser Elemente des Planetengetriebes und in einer zweiten Schaltstellung an die Getriebeeingangswelle eines Getriebes ankoppelbar ist. In der ersten Schaltstellung des Schaltelements dient das Planetengetriebe als Überlagerungsgetriebe und der Verbrennungsmotor des Hybridantriebs ist mit der elektrischen Maschine desselben und der Getriebeeingangswelle des Getriebes unter Bereitstellung eines EDA-Betriebsmodus gekoppelt. In der zweiten Schaltstellung des Schaltelements läuft das Planetengetriebe unter Bereitstellung eines ISG-Betriebsmodus leer bzw. momentfrei mit. Ferner weist das Schaltelement eine dritte, neutrale Schaltstellung auf, in welcher das dritte Element der Elemente des Planetengetriebes und/oder die elektrische Maschine des Hybridantriebs abgekoppelt ist.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine kompakte sowie funktionsoptimierte Getriebevorrichtung für ein Hybridfahrzeug zu schaffen. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand von Patentanspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung für ein Hybridfahrzeug, das eine erste und zweite Antriebsmaschine aufweist, umfasst eine erste und zweite Antriebswelle, wobei die erste Antriebswelle dazu vorgesehen ist, mit der ersten Antriebsmaschine wirkverbunden zu sein, und wobei die zweite Antriebswelle dazu vorgesehen ist, mit der zweiten Antriebsmaschine wirkverbunden zu sein, eine Abtriebswelle, die zur Wirkverbindung mit einem Fahrzeugabtrieb vorgesehen ist sowie eine formschlüssige Schalteinrichtung mit einem Doppelschaltelement, das eine erste, zweite und dritte Schaltposition zum Fahrbetrieb des Hybridfahrzeugs aufweist.
  • Unter einer Wirkverbindung ist zu verstehen, dass zwei Elemente unmittelbar, also direkt miteinander verbunden sind, oder zumindest mittelbar über mindestens ein weiteres dazwischen angeordnetes Element miteinander verbunden sind. Beispielsweise können zwischen zwei Wellen weitere Wellen und/oder Zahnräder wirksam angeordnet sein.
  • Bevorzugt ist die erste Antriebsmaschine als Brennkraftmaschine ausgebildet, wobei die zweite Antriebsmaschine als elektrische Maschinen mit einem Stator und einem Rotor ausgebildet ist. Insbesondere kann die Getriebevorrichtung eine weitere elektrische Maschine aufweisen.
  • Das Hybridfahrzeug kann je nach Schaltposition der Schalteinrichtung von beiden Antriebsmaschinen oder nur von einer der beiden Antriebsmaschinen angetrieben werden. Für den jeweiligen Fahrbetrieb des Hybridfahrzeugs wird das Doppelschaltelement der Schalteinrichtung in eine der drei Schaltpositionen verschoben. Die Schalteinrichtung ermöglicht unterschiedliche Fahrbetriebe des Hybridfahrzeugs ohne die Verwendung von Reibschaltelementen oder von Wandlern. Zur Entlastung der zweiten Antriebsmaschine und zur Erhöhung des Wirkungsgrades der Getriebevorrichtung wird ein dauerhaft leistungsverzweigter Betrieb der Getriebevorrichtung durch die Schalteinrichtung vermieden. Dazu wird bedarfsabhängig in den jeweils optimalen Fahrbetrieb gewechselt.
  • Unter einem Doppelschaltelement ist ein Schaltelement zu verstehen, das bei Betätigung eine Welle bzw. ein drehbewegliches Element mit oder von bis zu zwei weiteren Wellen bzw. drehbeweglichen Elementen formschlüssig koppelt oder entkoppelt. In einem geschlossenen bzw. gekoppelten Zustand sind die Wellen bzw. drehbeweglichen Elemente über das Doppelschaltelement drehfest miteinander verbunden, sodass ein Drehmoment und eine Drehzahl von der einen Welle auf die anderen Wellen übertragen wird. In einem geöffneten bzw. entkoppelten Zustand sind die Wellen bzw. drehbeweglichen Elemente über das Doppelschaltelement relativ zueinander verdrehbar. Das Doppelschaltelement ermöglicht insbesondere den Entfall von Reibkupplungen oder Wandlern und ist besonders kompakt ausgebildet. Mithin spart das Doppelschaltelement auch weitere Betätigungseinrichtungen, insbesondere Aktuatoren ein.
  • Bevorzugt ist das Doppelschaltelement als Klauenelement ausgebildet. Insbesondere weist das Klauenelement einen durchgehenden Verzahnungsabschnitt oder zwei zumindest axial und/oder radial voneinander getrennte Verzahnungsabschnitte auf, wobei der jeweilige Verzahnungsabschnitt an dem Klauenelement in einem gekoppelten Zustand mit einem jeweiligen Verzahnungsabschnitt an der jeweiligen Welle im Zahneingriff steht.
  • Beispielsweise ist das Doppelschaltelement mittels einer Schaltgabel in die jeweilige Schaltposition verlagerbar. Dazu ist die Schaltgabel mit einem Aktuator verbunden, der dazu vorgesehen ist, die Schaltgabel und darüber das Doppelschaltelement zu betätigen, insbesondere axial zu verschieben. Vorzugsweise führt der Aktuator beim Schalten der Schalteinrichtung eine Bewegung in einer einzigen Bewegungsrichtung durch.
  • Bevorzugt ist die erste Antriebswelle in der ersten Schaltposition des Doppelschaltelements mit der zweiten Antriebswelle gekoppelt, um eine der beiden Antriebsmaschinen mit der jeweils anderen der beiden Antriebsmaschinen anzutreiben, wobei die erste Antriebswelle in der zweiten Schaltposition des Doppelschaltelements mit der zweiten Antriebswelle und der Abtriebswelle gekoppelt ist, um das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen, vorzugsweise über beide Antriebsmaschinen anzutreiben, wobei die zweite Antriebswelle in der dritten Schaltposition des Doppelschaltelements mit der Abtriebswelle gekoppelt ist, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine anzutreiben.
  • Mithin wird in der ersten Schaltposition des Doppelschaltelements entweder die Brennkraftmaschine über die elektrische Maschine gestartet oder die elektrische Maschine als Generator betrieben, wobei diese von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, um elektrische Energie zu erzeugen. Demgegenüber wird in der zweiten Schaltposition des Doppelschaltelements hybridisches Fahren ermöglicht, wobei die elektrische Maschine sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden kann. In der dritten Schaltposition des Doppelschaltelements wird das Hybridfahrzeug über die elektrische Maschine rein elektrisch angetrieben, wobei die Brennkraftmaschine ausgeschaltet ist.
  • Vorzugsweise weist die Getriebevorrichtung einen Planetenradsatz mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und mehreren Planetenrädern auf, wobei die Planetenräder an einem Planetenträger drehbar gelagert sind sowie mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmen. Unter dem Begriff kämmen ist der Zahneingriff zur Übertragung einer Drehzahl und eines Drehmoments zu verstehen. Bevorzugt ist der Planetenradsatz koaxial zur zweiten Antriebsmaschine angeordnet und radial sowie axial innerhalb der zweiten Antriebsmaschine gestapelt. Mithin ist der Planetenradsatz besonders kompaktbauend in einem Freiraum innerhalb der elektrischen Maschine angeordnet.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Antriebswelle drehfest mit dem Hohlrad verbunden, wobei der Planetenträger drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, und wobei das Sonnenrad über die Schalteinrichtung mit der zweiten Antriebswelle und/oder mit dem Planetenträger sowie der Abtriebswelle koppelbar ist. Diesbezüglich wird auf 1 sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung verwiesen. Die Anbindung der elektrischen Maschine an dem Sonnenrad und die Anbindung der Brennkraftmaschine am Hohlrad ermöglicht eine Drehmomentüberhöhung beim Anfahren. Die Brennkraftmaschine kann ab einer Abtriebsdrehzahl von 0 angebunden werden.
  • Vorzugsweise ist die zweite Antriebswelle in der ersten Schaltposition des Doppelschaltelements mit dem Sonnenrad gekoppelt, um einen leistungsverzweigten Antrieb über zumindest eine der Antriebsmaschinen, vorzugsweise über beide Antriebsmaschinen einzuleiten, wobei die zweite Antriebswelle in der zweiten Schaltposition des Doppelschaltelements mit dem Sonnenrad, dem Planetenträger und der Abtriebswelle gekoppelt ist, um einen Blockumlauf am Planetenradsatz zu realisieren und das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen, vorzugsweise über beide Antriebsmaschinen anzutreiben, wobei die zweite Antriebswelle in der dritten Schaltposition des Doppelschaltelements mit dem Planetenträger und der Abtriebswelle gekoppelt ist, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine anzutreiben.
  • Mithin wird in der ersten Schaltposition des Doppelschaltelements durch Kopplung der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine ein elektrodynamischer Wandler sowie hybridisches Fahren realisiert. Vorzugsweise wird die elektrische Maschine beim leistungsverzweigten Anfahren und niedrigem Ladezustand der Batterie generatorisch betrieben. Demgegenüber wird in der zweiten Schaltposition des Doppelschaltelements hybridisches Fahren bei Blockumlauf des Planetenradsatz ermöglicht, wobei die elektrische Maschine sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden kann. In der dritten Schaltposition des Doppelschaltelements wird das Hybridfahrzeug über die elektrische Maschine rein elektrisch angetrieben, wobei die Brennkraftmaschine ausgeschaltet ist.
  • Bevorzugt sind ein erstes, zweites und drittes Lagerelement koaxial sowie übereinandergestapelt angeordnet, um das Sonnenrad sowie die zweite Antriebswelle und den Planetenträger drehbar aneinander zu lagern. Diesbezüglich wird auf 1 sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung verwiesen.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Antriebswelle drehfest mit dem Planetenträger verbunden, wobei das Hohlrad drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, und wobei das Sonnenrad über die Schalteinrichtung mit der zweiten Antriebswelle und/oder mit dem Hohlrad sowie der Abtriebswelle koppelbar ist. Diesbezüglich wird auf 3 sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung verwiesen.
  • Vorzugsweise ist die zweite Antriebswelle in der ersten Schaltposition des Doppelschaltelements mit dem Sonnenrad gekoppelt, um einen leistungsverzweigten Antrieb des Hybridfahrzeugs über zumindest eine der Antriebsmaschinen, vorzugsweise über beide Antriebsmaschinen einzuleiten, wobei die zweite Antriebswelle in der zweiten Schaltposition des Doppelschaltelements mit dem Sonnenrad, dem Hohlrad und der Abtriebswelle gekoppelt ist, um einen Blockumlauf am Planetenradsatz zu realisieren und das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen, vorzugsweise über beide Antriebsmaschinen anzutreiben, wobei die zweite Antriebswelle in der dritten Schaltposition des Doppelschaltelements mit dem Hohlrad und der Abtriebswelle gekoppelt ist, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine anzutreiben.
  • Mithin wird in der ersten Schaltposition des Doppelschaltelements durch Kopplung der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine ein elektrodynamischer Wandler sowie hybridisches Fahren realisiert. Vorzugsweise wird die elektrische Maschine beim leistungsverzweigten Anfahren und niedrigem Ladezustand der Batterie generatorisch betrieben. Demgegenüber wird in der zweiten Schaltposition des Doppelschaltelements hybridisches Fahren bei Blockumlauf des Planetenradsatz ermöglicht, wobei die elektrische Maschine sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden kann. In der dritten Schaltposition des Doppelschaltelements wird das Hybridfahrzeug über die elektrische Maschine rein elektrisch angetrieben, wobei die Brennkraftmaschine ausgeschaltet ist.
  • Bevorzugt sind ein erstes und zweites Lagerelement koaxial sowie übereinandergestapelt angeordnet, um das Sonnenrad sowie die erste und zweite Antriebswelle drehbar aneinander zu lagern. Diesbezüglich wird auf 3 sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung verwiesen.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die erste Antriebswelle drehfest mit dem Planetenträger verbunden, wobei das Hohlrad drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, und wobei das Sonnenrad drehfest mit der zweiten Antriebswelle verbunden ist, wobei ferner der Planetenträger über die Schalteinrichtung mit der zweiten Antriebswelle oder einem Gehäuse der Getriebevorrichtung koppelbar ist. Diesbezüglich wird auf 5 sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung verwiesen. Die Anbindung der elektrischen Maschine an dem Sonnenrad und die Anbindung der Brennkraftmaschine am Planetenträger ermöglicht eine Übersetzung ins Schnelle, ein sogenanntes Overdrive. Die Brennkraftmaschine kann ab einer Abtriebsdrehzahl von 0 angebunden werden.
  • Vorzugsweise sind die erste Antriebswelle und der Planetenträger in der ersten Schaltposition des Doppelschaltelements sowohl von der zweiten Antriebswelle und dem Sonnenrad als auch vom Gehäuse entkoppelt, um einen leistungsverzweigten Antrieb des Hybridfahrzeugs über zumindest eine der Antriebsmaschinen, vorzugsweise über beide Antriebsmaschinen einzuleiten, wobei die erste Antriebswelle und der Planetenträger in der zweiten Schaltposition des Doppelschaltelements mit dem Sonnenrad und der zweiten Antriebswelle gekoppelt sind, um einen Blockumlauf am Planetenradsatz zu realisieren und das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen, vorzugsweise über beide Antriebsmaschinen anzutreiben, wobei die erste Antriebswelle und der Planetenträger in der dritten Schaltposition des Doppelschaltelements mit dem Gehäuse gekoppelt sind, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine anzutreiben.
  • Mithin wird in der ersten Schaltposition des Doppelschaltelements durch Kopplung der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine ein elektrodynamischer Wandler sowie hybridisches Fahren realisiert. Vorzugsweise wird die elektrische Maschine beim leistungsverzweigten Anfahren und niedrigem Ladezustand der Batterie generatorisch betrieben. Demgegenüber wird in der zweiten Schaltposition des Doppelschaltelements hybridisches Fahren bei Blockumlauf des Planetenradsatz ermöglicht, wobei die elektrische Maschine sowohl motorisch als auch generatorisch betrieben werden kann. In der dritten Schaltposition des Doppelschaltelements wird das Hybridfahrzeug über die elektrische Maschine rein elektrisch angetrieben, wobei die Brennkraftmaschine ausgeschaltet ist.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, umfassend eine erste und zweite Antriebsmaschine sowie eine erfindungsgemäße Getriebevorrichtung. Insbesondere ist die erste Antriebsmaschine als Brennkraftmaschine ausgebildet, wobei die zweite Antriebsmaschine als elektrische Maschinen mit einem Stator und einem Rotor ausgebildet ist.
  • Im Folgenden werden vier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit Getriebevorrichtung,
    • 2a eine erste Schaltposition eines Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 1,
    • 2b eine zweite Schaltposition des Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 1,
    • 2c eine dritte Schaltposition des Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 1,
    • 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit Getriebevorrichtung,
    • 4a eine erste Schaltposition eines Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 3,
    • 4b eine zweite Schaltposition des Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 3,
    • 4c eine dritte Schaltposition des Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 3,
    • 5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit Getriebevorrichtung,
    • 6a eine erste Schaltposition eines Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 5,
    • 6b eine zweite Schaltposition des Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 5,
    • 6c eine dritte Schaltposition des Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 5,
    • 7 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit Getriebevorrichtung,
    • 8a eine erste Schaltposition eines Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 7,
    • 8b eine zweite Schaltposition des Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 7, und
    • 8c eine dritte Schaltposition des Doppelschaltelements der Getriebevorrichtung gemäß 7.
  • Gemäß 1, 3, 5 und 7 weist eine jeweilige Antriebsvorrichtung, die für ein Hybridfahrzeug vorgesehen ist, eine erste und zweite Antriebsmaschine 2a, 2b sowie eine damit in Wirkverbindung stehende Getriebevorrichtung 1 auf. Die erste Antriebsmaschine 2a ist vorliegend als Brennkraftmaschine ausgebildet, wobei die zweite Antriebsmaschine 2b als elektrische Maschine ausgebildet ist und einen gehäusefesten Stator 16 sowie einen Rotor 17 aufweist. Vorliegend ist die jeweilige Antriebsvorrichtung zur Vereinfachung nur hälftig bis zur Achse 18 dargestellt. Die jeweilige Getriebevorrichtung 1 umfasst eine erste und zweite Antriebswelle 3a, eine Abtriebswelle 4, und eine formschlüssige Schalteinrichtung 5 mit einem Doppelschaltelement 6. Die erste Antriebswelle 3a ist mit der ersten Antriebsmaschine 2a wirkverbunden, wobei die zweite Antriebswelle 3b mit der zweiten Antriebsmaschine 2b wirkverbunden ist. Insbesondere ist die zweite Antriebswelle 3b als Rotorwelle der zweiten Antriebsmaschine 2b ausgebildet. Ferner ist die Abtriebswelle 4 mit einem Fahrzeugabtrieb wirkverbunden. Das Doppelschaltelement 6 weist eine erste, zweite und dritte Schaltposition 7a, 7b, 7c zum Fahrbetrieb des Hybridfahrzeugs auf.
  • Die jeweilige Getriebevorrichtung 1 gemäß 1, 3 und 5 umfasst einen Planetenradsatz 8 mit einem Sonnenrad 9, einem Hohlrad 10 und mehreren Planetenrädern 11, wobei der Planetenradsatz 8 koaxial zur zweiten Antriebsmaschine 2b angeordnet und radial sowie axial innerhalb der zweiten Antriebsmaschine 2b gestapelt ist. Die Planetenräder 11 sind an einem Planetenträger 12 drehbar gelagert und kämmen mit dem Sonnenrad 9 und dem Hohlrad 10. Vorliegend ist aufgrund der Schnittdarstellung nur ein Planetenrad 11 dargestellt.
  • Nach 1 ist die erste Antriebswelle 3a drehfest mit dem Hohlrad 10 verbunden. Ferner ist der Planetenträger 12 drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden. Das Sonnenrad 9 ist über die Schalteinrichtung 5 mit der zweiten Antriebswelle 3b und/oder mit dem Planetenträger 12 sowie der Abtriebswelle 4 koppelbar. Ein erstes, zweites und drittes Lagerelement 13a, 13b, 13c sind koaxial sowie übereinandergestapelt angeordnet, um das Sonnenrad 9 sowie die zweite Antriebswelle 3b und den Planetenträger 12 drehbar aneinander zu lagern. Das erste Lagerelement 13a ist radial zwischen dem Sonnenrad 9 und der zweiten Antriebswelle 3b angeordnet. Das zweite Lagerelement 13b ist radial zwischen der zweiten Antriebswelle 3b und dem Sonnenrad 9 angeordnet. Ferner ist das dritte Lagerelement 13b radial zwischen dem Sonnenrad 9 und der Abtriebswelle 4 angeordnet.
  • In 2a, 2b, 2c sind die drei Schaltpositionen 7a, 7b, 7c des Doppelschaltelements 6 gemäß 1 dargestellt. Das Doppelschaltelement 6 ist als Klauenelement ausgebildet, wobei das Doppelschaltelement 6 mittels einer Schaltgabel 19, die mit einem Aktuator 20 wirkverbunden ist, in die jeweilige Schaltposition 7a, 7b, 7c axial verlagerbar ist. Gemäß 2a ist die zweite Antriebswelle 3b in der ersten Schaltposition 7a des Doppelschaltelements 6 mit dem Sonnenrad 9 gekoppelt, um einen leistungsverzweigten Antrieb über zumindest eine der Antriebsmaschinen 2a, 2b einzuleiten. Gemäß 2b ist die zweite Antriebswelle 3b in der zweiten Schaltposition 7b des Doppelschaltelements 6 sowohl mit dem Sonnenrad 9 als auch mit dem Planetenträger 12 und der Abtriebswelle 4 gekoppelt, um einen Blockumlauf am Planetenradsatz 8 zu realisieren und das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen 2a, 2b anzutreiben. Gemäß 2c ist die zweite Antriebswelle 3b in der dritten Schaltposition 7c des Doppelschaltelements 6 mit dem Planetenträger 12 und der Abtriebswelle 4 gekoppelt, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine 2b anzutreiben.
  • Nach 3 ist die erste Antriebswelle 3a drehfest mit dem Planetenträger 12 verbunden. Das Hohlrad 10 ist drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden. Ferner ist das Sonnenrad 9 über die Schalteinrichtung 5 mit der zweiten Antriebswelle 3b und/oder mit dem Hohlrad 10 sowie der Abtriebswelle 4 koppelbar. Ein erstes und zweites Lagerelement 13a, 13b sind koaxial sowie übereinandergestapelt angeordnet, um das Sonnenrad 9 sowie die erste und zweite Antriebswelle 3a, 3b drehbar aneinander zu lagern. Das erste Lagerelement 13a ist radial zwischen dem Sonnenrad 9 und der zweiten Antriebswelle 3b angeordnet. Das zweite Lagerelement 13b ist radial zwischen der zweiten Antriebswelle 3b und der ersten Antriebswelle 3a angeordnet.
  • In 4a, 4b, 4c sind die drei Schaltpositionen 7a, 7b, 7c des Doppelschaltelements 6 gemäß 3 dargestellt. Das Doppelschaltelement 6 ist als Klauenelement ausgebildet, wobei das Doppelschaltelement 6 mittels einer Schaltgabel 19, die mit einem Aktuator 20 wirkverbunden ist, in die jeweilige Schaltposition 7a, 7b, 7c axial verlagerbar ist. Gemäß 4a ist die zweite Antriebswelle 3b in der ersten Schaltposition 7a des Doppelschaltelements 6 mit dem Sonnenrad 9 gekoppelt, um einen leistungsverzweigten Antrieb über zumindest eine der Antriebsmaschinen 2a, 2b einzuleiten. Gemäß 4b ist die zweite Antriebswelle 3b in der zweiten Schaltposition 7b des Doppelschaltelements 6 sowohl mit dem Sonnenrad 9 als auch mit dem Hohlrad 10 und der Abtriebswelle 4 gekoppelt, um einen Blockumlauf am Planetenradsatz 8 zu realisieren und das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen 2a, 2b anzutreiben. Gemäß 4c ist die zweite Antriebswelle 3b in der dritten Schaltposition 7c des Doppelschaltelements 6 mit dem Hohlrad 10 und der Abtriebswelle 4 gekoppelt, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine 2b anzutreiben.
  • Nach 5 ist die erste Antriebswelle 3a drehfest mit dem Planetenträger 12 verbunden. Das Hohlrad 10 ist drehfest mit der Abtriebswelle 4 verbunden. Ferner ist das Sonnenrad 9 drehfest mit der zweiten Antriebswelle 3b verbunden Der Planetenträger 12 ist über die Schalteinrichtung 5 mit der zweiten Antriebswelle 3b oder einem Gehäuse 14 der Getriebevorrichtung 1 koppelbar bzw. von der zweiten Antriebswelle 3b und dem Gehäuse 14 entkoppelbar.
  • In 6a, 6b, 6c sind die drei Schaltpositionen 7a, 7b, 7c des Doppelschaltelements 6 gemäß 5 dargestellt. Das Doppelschaltelement 6 ist als Klauenelement ausgebildet, wobei das Doppelschaltelement 6 mittels einer Schaltgabel 19, die mit einem Aktuator 20 wirkverbunden ist, in die jeweilige Schaltposition 7a, 7b, 7c axial verlagerbar ist. Gemäß 6a sind die erste Antriebswelle 3a und der Planetenträger 12 in der ersten Schaltposition 7a des Doppelschaltelements 6 sowohl von der zweiten Antriebswelle 3b und dem Sonnenrad 9 als auch vom Gehäuse 14 entkoppelt, um einen leistungsverzweigten Antrieb des Hybridfahrzeugs über zumindest eine der Antriebsmaschinen 2a, 2b einzuleiten. Gemäß 6b sind die erste Antriebswelle 3a und der Planetenträger 12 in der zweiten Schaltposition 7b des Doppelschaltelements 6 mit dem Sonnenrad 9 und der zweiten Antriebswelle 3b gekoppelt, um einen Blockumlauf am Planetenradsatz 8 zu realisieren und das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen 2a, 2b anzutreiben. Gemäß 6c sind die erste Antriebswelle 3a und der Planetenträger 12 in der dritten Schaltposition 7c des Doppelschaltelements 6 mit dem Gehäuse 14 gekoppelt, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine 2b anzutreiben.
  • Nach 7 ist die zweiten Antriebswelle 3b über die Schalteinrichtung 5 mit der ersten Antriebswelle 3a und/oder der Abtriebswelle 4 koppelbar.
  • In 8a, 8b, 8c sind die drei Schaltpositionen 7a, 7b, 7c des Doppelschaltelements 6 gemäß 7 dargestellt. Das Doppelschaltelement 6 ist als Klauenelement ausgebildet, wobei das Doppelschaltelement 6 mittels einer Schaltgabel 19, die mit einem Aktuator 20 wirkverbunden ist, in die jeweilige Schaltposition 7a, 7b, 7c axial verlagerbar ist. Gemäß 8a ist die erste Antriebswelle 3a in der ersten Schaltposition 7a des Doppelschaltelements 6 mit der zweiten Antriebswelle 3b gekoppelt, um eine der beiden Antriebsmaschinen 2a, 2b mit der jeweils anderen der beiden Antriebsmaschinen 2b, 2a anzutreiben. Beispielsweise kann dadurch bei einem Stillstand des Hybridfahrzeugs die erste Antriebsmaschine 2a die zweite Antriebsmaschine 2b antreiben, wobei die zweite Antriebsmaschine 2b im Generatorbetrieb elektrische Energie erzeugt, um beispielsweise eine elektrische Batterie aufzuladen. Alternativ kann die erste Antriebsmaschine 2a über die zweite Antriebsmaschine 2b gestartet werden. Gemäß 8b ist die erste Antriebswelle 3a in der zweiten Schaltposition 7b des Doppelschaltelements 6 mit der zweiten Antriebswelle 3b und der Abtriebswelle 4 gekoppelt, um das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen 2a, 2b anzutreiben. Gemäß 8c ist die zweite Antriebswelle 3b in der dritten Schaltposition 7c des Doppelschaltelements 6 mit der Abtriebswelle 4 gekoppelt, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine 2b anzutreiben.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebevorrichtung
    2a
    erste Antriebsmaschine
    2b
    zweite Antriebsmaschine
    3a
    erste Antriebswelle
    3b
    zweite Antriebswelle
    4
    Abtriebswelle
    5
    Schalteinrichtung
    6
    Doppelschaltelement
    7a
    erste Schaltposition
    7b
    zweite Schaltposition
    7c
    dritte Schaltposition
    8
    Planetenradsatz
    9
    Sonnenrad
    10
    Hohlrad
    11
    Planetenrad
    12
    Planetenträger
    13a
    erstes Lagerelement
    13b
    zweites Lagerelement
    13c
    drittes Lagerelement
    14
    Gehäuse
    16
    Stator
    17
    Rotor
    18
    Achse
    19
    Schaltgabel
    20
    Aktuator
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011085201 A1 [0002]

Claims (15)

  1. Getriebevorrichtung (1) für ein Hybridfahrzeug mit einer ersten und zweiten Antriebsmaschine (2a, 2b), umfassend eine erste und zweite Antriebswelle (3a, 3b), wobei die erste Antriebswelle (3a) dazu vorgesehen ist, mit der ersten Antriebsmaschine (2a) wirkverbunden zu sein, und wobei die zweite Antriebswelle (3b) dazu vorgesehen ist, mit der zweiten Antriebsmaschine (2b) wirkverbunden zu sein, eine Abtriebswelle (4), die zur Wirkverbindung mit einem Fahrzeugabtrieb vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine formschlüssige Schalteinrichtung (5) mit einem Doppelschaltelement (6), das eine erste, zweite und dritte Schaltposition (7a, 7b, 7c) zum Fahrbetrieb des Hybridfahrzeugs aufweist.
  2. Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Planetenradsatz (8) mit einem Sonnenrad (9), einem Hohlrad (10) und mehreren Planetenrädern (11), die an einem Planetenträger (12) drehbar gelagert sind sowie mit dem Sonnenrad (9) und dem Hohlrad (10) kämmen.
  3. Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (3a) drehfest mit dem Hohlrad (10) verbunden ist, wobei der Planetenträger (12) drehfest mit der Abtriebswelle (4) verbunden ist, und wobei das Sonnenrad (9) über die Schalteinrichtung (5) mit der zweiten Antriebswelle (3b) und/oder mit dem Planetenträger (12) sowie der Abtriebswelle (4) koppelbar ist.
  4. Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebswelle (3b) in der ersten Schaltposition (7a) des Doppelschaltelements (6) mit dem Sonnenrad (9) gekoppelt ist, um einen leistungsverzweigten Antrieb über zumindest eine der Antriebsmaschinen (2a, 2b) einzuleiten, wobei die zweite Antriebswelle (3b) in der zweiten Schaltposition (7b) des Doppelschaltelements (6) mit dem Sonnenrad (9), dem Planetenträger (12) und der Abtriebswelle (4) gekoppelt ist, um einen Blockumlauf am Planetenradsatz (8) zu realisieren und das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen (2a, 2b) anzutreiben, wobei die zweite Antriebswelle (3b) in der dritten Schaltposition (7c) des Doppelschaltelements (6) mit dem Planetenträger (12) und der Abtriebswelle (4) gekoppelt ist, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine (2b) anzutreiben.
  5. Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes, zweites und drittes Lagerelement (13a, 13b, 13c) koaxial sowie übereinandergestapelt angeordnet sind, um das Sonnenrad (9) sowie die zweite Antriebswelle (3b) und den Planetenträger (12) drehbar aneinander zu lagern.
  6. Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (3a) drehfest mit dem Planetenträger (12) verbunden ist, wobei das Hohlrad (10) drehfest mit der Abtriebswelle (4) verbunden ist, und wobei das Sonnenrad (9) über die Schalteinrichtung (5) mit der zweiten Antriebswelle (3b) und/oder mit dem Hohlrad (10) sowie der Abtriebswelle (4) koppelbar ist.
  7. Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Antriebswelle (3b) in der ersten Schaltposition (7a) des Doppelschaltelements (6) mit dem Sonnenrad (9) gekoppelt ist, um einen leistungsverzweigten Antrieb des Hybridfahrzeugs über zumindest eine der Antriebsmaschinen (2a, 2b) einzuleiten, wobei die zweite Antriebswelle (3b) in der zweiten Schaltposition (7b) des Doppelschaltelements (6) mit dem Sonnenrad (9), dem Hohlrad (10) und der Abtriebswelle (4) gekoppelt ist, um einen Blockumlauf am Planetenradsatz (8) zu realisieren und das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen (2a, 2b) anzutreiben, wobei die zweite Antriebswelle (3b) in der dritten Schaltposition (7c) des Doppelschaltelements (6) mit dem Hohlrad (10) und der Abtriebswelle (4) gekoppelt ist, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine (2b) anzutreiben.
  8. Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes und zweites Lagerelement (13a, 13b) koaxial sowie übereinandergestapelt angeordnet sind, um das Sonnenrad (9) sowie die erste und zweite Antriebswelle (3a, 3b) drehbar aneinander zu lagern.
  9. Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (3a) drehfest mit dem Planetenträger (12) verbunden ist, wobei das Hohlrad (10) drehfest mit der Abtriebswelle (4) verbunden ist, und wobei das Sonnenrad (9) drehfest mit der zweiten Antriebswelle (3b) verbunden ist, wobei ferner der Planetenträger (12) über die Schalteinrichtung (5) mit der zweiten Antriebswelle (3b) oder einem Gehäuse (14) der Getriebevorrichtung (1) koppelbar ist.
  10. Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (3a) und der Planetenträger (12) in der ersten Schaltposition (7a) des Doppelschaltelements (6) sowohl von der zweiten Antriebswelle (3b) und dem Sonnenrad (9) als auch vom Gehäuse (14) entkoppelt sind, um einen leistungsverzweigten Antrieb des Hybridfahrzeugs über zumindest eine der Antriebsmaschinen (2a, 2b) einzuleiten, wobei die erste Antriebswelle (3a) und der Planetenträger (12) in der zweiten Schaltposition (7b) des Doppelschaltelements (6) mit dem Sonnenrad (9) und der zweiten Antriebswelle (3b) gekoppelt sind, um einen Blockumlauf am Planetenradsatz (8) zu realisieren und das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen (2a, 2b) anzutreiben, wobei die erste Antriebswelle (3a) und der Planetenträger (12) in der dritten Schaltposition (7c) des Doppelschaltelements (6) mit dem Gehäuse (14) gekoppelt sind, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine (2b) anzutreiben.
  11. Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradsatz (8) koaxial zur zweiten Antriebsmaschine (2b) angeordnet und radial sowie axial innerhalb der zweiten Antriebsmaschine (2b) gestapelt ist.
  12. Getriebevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebswelle (3a) in der ersten Schaltposition (7a) des Doppelschaltelements (6) mit der zweiten Antriebswelle (3b) gekoppelt ist, um eine der beiden Antriebsmaschinen (2a, 2b) mit der jeweils anderen der beiden Antriebsmaschinen (2b, 2a) anzutreiben, wobei die erste Antriebswelle (3a) in der zweiten Schaltposition (7b) des Doppelschaltelements (6) mit der zweiten Antriebswelle (3b) und der Abtriebswelle (4) gekoppelt ist, um das Hybridfahrzeug über zumindest eine der Antriebsmaschinen (2a, 2b) anzutreiben, wobei die zweite Antriebswelle (3b) in der dritten Schaltposition (7c) des Doppelschaltelements (6) mit der Abtriebswelle (4) gekoppelt ist, um das Hybridfahrzeug über die zweite Antriebsmaschine (2b) anzutreiben.
  13. Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelschaltelement (6) als Klauenelement ausgebildet ist.
  14. Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelschaltelement (6) mittels einer Schaltgabel (19) in die jeweilige Schaltposition (7a, 7b, 7c) verlagerbar ist.
  15. Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, umfassend eine erste und zweite Antriebsmaschine (2a, 2b) sowie eine Getriebevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1832460A1 (de) * 2006-03-08 2007-09-12 Peugeot Citroen Automobiles SA Verzweigtes schaltbares elektromechanisches Getriebe und dessen Steuerung
DE102010063311A1 (de) * 2010-12-17 2012-06-21 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102011085201A1 (de) 2011-10-26 2013-05-02 Zf Friedrichshafen Ag Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben

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