DE102019131580A1 - Gear unit with two axially overlapping planetary gear sets and a motor vehicle with such a gear unit - Google Patents

Gear unit with two axially overlapping planetary gear sets and a motor vehicle with such a gear unit Download PDF

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German (de)
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Matthieu Rihn
Nicolas FUNALOT
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit (1) für ein hybrides Kraftfahrzeug (2), um Drehmoment zwischen einerseits einem Verbrennungsmotor (3) und/oder einer elektrischen Maschine (4) und andererseits einem Getriebeausgang (5) zu verbringen oder zwischen dem Verbrennungsmotor (3) und der elektrischen Maschine (4) zu verbringen, umfassend ein im Drehmomentfluss vorhandenes Planetengetriebe (6) mit mindestens einem ersten Planetenradsatz (7) und einem zweiten Planetenradsatz (8), wobei jeder der Planetenradsätze (7, 8) ein Sonnenrad (9, 10) umfasst, das mit wenigstens einem Planetenrad des entsprechenden Planetenradsatzes (7, 8) kämmt, das wiederum mit einem Hohlrad (11, 12) des jeweiligen Planetenradsatzes (7, 8) kämmt, wobei eine Ausgestaltung derart vorhanden ist, dass das Drehmoment von einem Planetenradträger (13, 14) einer der beiden Planetenradsätze (7, 8) an den Getriebeausgang (5) weitergegeben wird, wobei das Sonnenrad (10) des einen Planetenradsatzes (8) das Hohlrad (11) des anderen Planetenradsatzes (7) darstellt. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug (2) mit einem Verbrennungsmotor (3) und einer mit ihrem Getriebeeingang (33) an eine Kurbelwelle (30) des Verbrennungsmotors (3) angeschlossenen oder anschließbaren Getriebeeinheit (1).The invention relates to a transmission unit (1) for a hybrid motor vehicle (2) in order to transfer torque between an internal combustion engine (3) and / or an electric machine (4) on the one hand and a transmission output (5) on the other hand, or between the internal combustion engine (3) and the electric machine (4), comprising a planetary gear (6) present in the torque flow with at least a first planetary gear set (7) and a second planetary gear set (8), each of the planetary gear sets (7, 8) having a sun gear (9, 10 ), which meshes with at least one planet gear of the corresponding planetary gear set (7, 8), which in turn meshes with a ring gear (11, 12) of the respective planetary gear set (7, 8) Planetary gear carrier (13, 14) one of the two planetary gear sets (7, 8) is passed on to the transmission output (5), the sun gear (10) of one planetary gear set (8) being the ring gear (11) s represents another planetary gear set (7). The invention also relates to a motor vehicle (2) with an internal combustion engine (3) and a transmission unit (1) connected or connectable with its transmission input (33) to a crankshaft (30) of the internal combustion engine (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12.The invention relates to a transmission unit with the features according to the preamble of claim 1. The invention also relates to a motor vehicle with the features according to claim 12.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Getriebeeinheit für ein hybrides Kraftfahrzeug, um Drehmoment zwischen einerseits einem Verbrennungsmotor und/oder einer elektrischen Maschine und andererseits einem Getriebeausgang zu verbringen oder zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine zu verbringen, umfassend ein im Drehmomentfluss vorhandenes Planetengetriebe mit mindestens einem ersten Planetenradsatz und einem zweiten Planetenradsatz, wobei jeder der Planetenradsätze ein Sonnenrad umfasst, das mit wenigstens einem Planetenrad des entsprechenden Planetenradsatzes kämmt, das wiederum mit einem Hohlrad des jeweiligen Planetenradsatzes kämmt, wobei eine Ausgestaltung derart vorhanden ist, dass das Drehmoment von einem Planetenradträger einer der beiden Planetenradsätze an den Getriebeausgang weitergegeben wird, wobei das Sonnenrad des einen Planetenradsatzes das Hohlrad des anderen Planetenradsatzes darstellt. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer mit ihrem Getriebeeingang an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeschlossenen oder anschließbaren Getriebeeinheit.In particular, the invention relates to a transmission unit for a hybrid motor vehicle to spend torque between on the one hand an internal combustion engine and / or an electrical machine and on the other hand a transmission output or between the internal combustion engine and the electrical machine, comprising a planetary gear present in the torque flow with at least one first Planetary gear set and a second planetary gear set, each of the planetary gear sets comprising a sun gear that meshes with at least one planet gear of the corresponding planetary gear set, which in turn meshes with a ring gear of the respective planetary gear set, an embodiment being such that the torque from a planetary gear carrier of one of the two Planetary gear sets is passed on to the transmission output, the sun gear of one planetary gear set representing the ring gear of the other planetary gear set. The invention also relates to a motor vehicle with an internal combustion engine and a transmission unit connected or connectable with its transmission input to a crankshaft of the internal combustion engine.

Grundsätzlich gibt es bereits Getriebeeinheiten, die elektrische Betriebsarten bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten (EV-Modi) und Verbrennungsarten (ICE-Modi) bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten koppeln. Auch erfreuen sich Dedicated-Hybrid-Transmissions (DHT) zunehmender Beliebtheit.In principle, there are already transmission units that couple electrical operating modes at low vehicle speeds (EV modes) and types of combustion (ICE modes) at high vehicle speeds. Dedicated hybrid transmissions (DHT) are also enjoying increasing popularity.

Prinzipiell sind zwei verschiedene Getriebearchitekturen aus dem Stand der Technik bekannt: Zum Beispiel sind einerseits P2-Parallelhybride bekannt, die mit einer elektrischen Maschine arbeiten, welche sich zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe befindet, wobei eine Trennkupplung dazu dient, den Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang zu trennen. Der Betrieb kann in diesem Fall im reinen Elektromodus erfolgen, wobei die elektrische Maschine das Drehmoment an das Getriebe und nicht an den Verbrennungsmotor abgibt. Der Vorteil bei dieser Hybridvariante ist, dass es möglich ist, ein bestehendes Getriebe mit einem Elektromotor und einer Trennkupplung zu verwenden, um den Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang zu trennen.In principle, two different transmission architectures are known from the prior art: For example, P2 parallel hybrids are known that work with an electrical machine located between the internal combustion engine and the transmission, with a separating clutch used to separate the internal combustion engine from the drive train . In this case, operation can take place in pure electric mode, with the electric machine delivering the torque to the transmission and not to the internal combustion engine. The advantage of this hybrid variant is that it is possible to use an existing transmission with an electric motor and a separating clutch to separate the internal combustion engine from the drive train.

Andererseits sind seriell, seriell-parallel oder leistungsverzweigte Hybride aus dem Stand der Technik bekannt, bei denen ein vom Verbrennungsmotor angetriebener Generator Strom erzeugt, der zum Antrieb eines Elektromotors verwendet wird, der das Fahrzeug antreibt (Serienbetrieb). Diese Getriebe werden auch Powersplit-Getriebe genannt. In den meisten Anordnungen wird jedoch ein Teil der Leistung des Verbrennungsmotors mechanisch auf die Räder übertragen (Serienparallelbetrieb).On the other hand, serial, serial-parallel or power-split hybrids are known from the prior art, in which a generator driven by the internal combustion engine generates electricity that is used to drive an electric motor that drives the vehicle (series operation). These transmissions are also called power split transmissions. In most arrangements, however, part of the power of the internal combustion engine is transferred mechanically to the wheels (series parallel operation).

Aus dem Stand der Technik ist die DE 10 2016 221 045 A1 bekannt, die eine Getriebeanordnung für ein Hybridfahrzeug betrifft, bei welcher ein Anschluss für eine Verbrennungskraftmaschine, ein Anschluss für eine elektrische Maschine und ein Getriebeteil der Getriebeanordnung miteinander koppelbar angeordnet sind. Der Getriebeteil umfasst dabei einen einfachen Ravigneaux-Planetenradsatz mit zwei Planetengetrieben und einem einzigen Hohlrad. Der Getriebeteil weist weiterhin als kraftschlüssige Schaltelemente zwei Bremsen und zwei Kupplungen auf. Die Veröffentlichung offenbart weiterhin eine Antriebsanordnung mit einer derartigen Getriebeanordnung sowie jeweils einer an diese angeschlossene Verbrennungskraftmaschine und eine angeschlossene elektrische Maschine. Ebenfalls Teil der DE 10 2016 221 045 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Antriebsanordnung sowie ein mit einer derartigen Antriebsanordnung ausgestattetes Hybridfahrzeug.From the prior art is that DE 10 2016 221 045 A1 known, which relates to a transmission arrangement for a hybrid vehicle, in which a connection for an internal combustion engine, a connection for an electrical machine and a transmission part of the transmission arrangement are arranged such that they can be coupled to one another. The gear part comprises a simple Ravigneaux planetary gear set with two planetary gears and a single ring gear. The transmission part also has two brakes and two clutches as frictional shifting elements. The publication also discloses a drive arrangement with such a transmission arrangement as well as an internal combustion engine connected to it and a connected electrical machine. Also part of the DE 10 2016 221 045 A1 is a method for operating such a drive arrangement and a hybrid vehicle equipped with such a drive arrangement.

Zusammenfassend scheint die DE 10 2016 221 045 A1 ein Konzept mit zwei Planetenradsätzen und vier Kupplungsvorrichtungen zu offenbaren, um bis zu vier Vorwärtsgänge für den Verbrennungsmotor, zwei Gänge für den Elektromotor, ein Gang des elektrisch stufenlosen Getriebes (EVT, Electrically-Variable-Transmission) und ein Modus zum Standladen abzubilden.In summary, that seems DE 10 2016 221 045 A1 to disclose a concept with two planetary gear sets and four clutch devices in order to map up to four forward gears for the combustion engine, two gears for the electric motor, one gear of the electrically continuously variable transmission (EVT, Electrically Variable Transmission) and a mode for stationary charging.

Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik die EP 2 146 855 B1 bekannt, die ein Hybridantriebssystem für ein Fahrzeug, umfassend eine Torsionsschwingungsdämpferanordnung mit einer mit einer Antriebswelle eines Antriebsaggregats zur gemeinsamen Drehung um eine Drehachse zu koppelnden Primärseite und mit einer über eine Dämpferelementenanordnung bezüglich der Primärseite zur Drehmomentübertragung abgestützten und bezüglich der Primärseite um die Drehachse drehbaren Sekundärseite, eine Kupplungsanordnung mit einem Eingangsbereich, welcher mit der Sekundärseite zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse (A) gekoppelt oder zu koppeln ist, und mit einem durch Reibeingriff mit dem Eingangsbereich zur Drehung koppelbaren Ausgangsbereich, eine Elektromaschine, wobei eine Statoranordnung der Elektromaschine an einer feststehenden Baugruppe getragen oder zu tragen ist und eine Rotoranordnung der Elektromaschine mit dem Ausgangsbereich der Kupplungsanordnung zur gemeinsamen Drehung um die Drehachse gekoppelt ist, wobei der Eingangsbereich der Kupplungsanordnung mit der Sekundärseite der Torsionsschwingungsdämpferanordnung über eine Hirthverzahnung oder/und eine Steckverbindung mit Relativaxialverschiebbarkeit verbunden oder verbindbar ist, wobei die Kupplungsanordnung ein Gehäuse umfasst und dass ein kupplungsseitiger Teil der Hirthverzahnung oder der Steckverbindung an einem Gehäusenabenbereich ausgebildet ist.Furthermore, from the prior art, the EP 2 146 855 B1 known that a hybrid drive system for a vehicle, comprising a torsional vibration damper arrangement with a primary side to be coupled to a drive shaft of a drive unit for common rotation about an axis of rotation and with a secondary side supported by a damper element arrangement with respect to the primary side for torque transmission and rotatable with respect to the primary side about the axis of rotation, a clutch arrangement with an input area, which is coupled or to be coupled to the secondary side for common rotation about the axis of rotation (A), and with an output area that can be coupled by frictional engagement with the input area for rotation, an electric machine, with a stator arrangement of the electric machine on a stationary assembly is carried or to be carried and a rotor assembly of the electric machine is coupled to the output region of the clutch assembly for common rotation about the axis of rotation, the input region of the clutch assembly with the secondary side of the Torsional vibration damper arrangement is connected or connectable via a Hirth serration and / or a plug connection with relative axial displacement, wherein the coupling arrangement comprises a housing and that a coupling-side part of the Hirth serration or the plug connection is formed on a housing hub area.

Zusätzlich ist aus der Druckschrift WO 2016/075336 eine Drehmomentübertragungsvorrichtung bekannt, aufweisend: eine Eingangswelle, einen ersten Planetengetriebesatz, welcher als erste Getriebeelemente wenigstens ein erstes Planetenrad zum Kämmen mit einem ersten Sonnenrad und mit einem ersten Hohlrad des ersten Planetengetriebesatzes und einen Planetenträger zum drehbeweglichen Abstützen wenigstens eines der ersten Planetenräder aufweist, einen zweiten Planetengetriebesatz, welcher als zweite Getriebeelemente wenigstens ein zweites Planetenrad zum Kämmen mit einem zweiten Sonnenrad und mit einem zweiten Hohlrad des zweiten Planetengetriebesatzes und zum Kämmen mit einem der ersten Planetenräder aufweist, wobei wenigstens eines der zweiten Planetenräder drehbeweglich vom Planetenträger abgestützt ist, eine erste Bremseinrichtung, ausgestaltet zum lösbaren Festlegen des zweiten Sonnenrads, und eine zweite Bremseinrichtung, ausgestaltet zum lösbaren Festlegen wenigstens eines der ersten Getriebeelemente, eine erste Trennkupplung, ausgestaltet zur Drehverbindung der Eingangswelle mit wenigstens einem der ersten Getriebeelemente, und eine zweite Trennkupplung, ausgestaltet zur Drehverbindung der Eingangswelle mit einem weiteren der ersten Getriebeelemente oder mit einem der zweiten Getriebeelemente, eine Abtriebswelle, welche mit einem weiteren der zweiten Getriebeelemente drehverbunden ist, eine Elektromaschine, welche mit einem der Getriebeelemente drehverbunden ist.In addition, from the publication WO 2016/075336 a torque transmission device known, comprising: an input shaft, a first planetary gear set, which has as first gear elements at least one first planetary gear for meshing with a first sun gear and with a first ring gear of the first planetary gear set and a planet carrier for rotatably supporting at least one of the first planetary gears, a second Planetary gear set, which has as second gear elements at least one second planetary gear for meshing with a second sun gear and with a second ring gear of the second planetary gear set and for meshing with one of the first planetary gears, at least one of the second planetary gears being rotatably supported by the planet carrier, a first braking device, designed for releasably securing the second sun gear, and a second braking device designed for releasably securing at least one of the first transmission elements, a first separating clutch, designed ltet for rotary connection of the input shaft with at least one of the first transmission elements, and a second separating clutch, configured for rotary connection of the input shaft with another of the first transmission elements or with one of the second transmission elements, an output shaft which is rotationally connected with another of the second transmission elements, an electric machine , which is rotatably connected to one of the gear elements.

Zusätzlich wird auf die DE 10 2018 130 498 A1 verwiesen, die eine Getriebeeinheit offenbart, für ein hybrides Kraftfahrzeug, mit einem Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe mit einem ersten Planetenradsatz und einem zweiten Planetenradsatz ausgestattet ist, einer mit einem Bestandteil des Planetengetriebes gekoppelten elektrischen Maschine sowie mehreren, jeweils eine Bremse oder eine Kupplung bildenden und zwischen einer aktivierten Stellung und einer deaktivierten Stellungen verstellbaren Schalteinrichtungen, wobei die Schalteinrichtungen zum Schalten verschiedener Getriebeübersetzungen zwischen einem mit einem Verbrennungsmotor koppelbaren Eingang sowie einem Ausgang und/oder zwischen der elektrischen Maschine sowie dem Ausgang wirkend eingesetzt sind, wobei nicht mehr als vier Schalteinrichtungen zum Umsetzen zumindest zweier unterschiedlicher Getriebeübersetzungen in einem Antriebszustand des Verbrennungsmotors, zumindest einer Getriebeübersetzung in einem Antriebszustand der elektrischen Maschine sowie zumindest einer Getriebeübersetzung in einem Rekuperationszustand der elektrischen Maschine durch ihre aktivierten sowie deaktivierten Stellungen vorhanden sind.In addition, the DE 10 2018 130 498 A1 referenced, which discloses a gear unit for a hybrid motor vehicle, with a planetary gear, wherein the planetary gear is equipped with a first planetary gear set and a second planetary gear set, an electrical machine coupled to a component of the planetary gear and several, each forming a brake or a clutch and Shifting devices adjustable between an activated position and a deactivated position, the shifting devices being used to shift different gear ratios between an input that can be coupled to an internal combustion engine and an output and / or between the electrical machine and the output, with no more than four switching devices for conversion at least two different gear ratios in a drive state of the internal combustion engine, at least one gear ratio in a drive state of the electrical machine and at least one Gear ratio in a recuperation state of the electrical machine are available through their activated and deactivated positions.

Nachteilig an dem bekannten Stand der Technik ist, dass es beim Wechsel auf hohe elektrische Maschinenleistungen sehr schwierig ist, die jeweilige Maschine in das Getriebe zu integrieren, da die Gesamtgröße des Antriebsstrangs unverhältnismäßig zunimmt. Die Platzbeschränkungen bei der Anordnung der Maschine zwischen Motor und Getriebe erfordern eine Umstellung auf Permanentmagnetmaschinen, die sehr aufwändig in der Herstellung sind. Andererseits zeigen Simulationen, dass mit zunehmender Leistung des elektrischen Systems im Vergleich zum Verbrennungsmotor weniger Übersetzungen erforderlich sind, um die gleiche Fahrzeugleistung zu erreichen. Mit anderen Worten, im Stand der Technik sind Getriebeeinheiten offenbart, die in Bezug auf die Leistung sehr schwerfällig und komplex sind.The disadvantage of the known prior art is that when changing to high electrical machine outputs it is very difficult to integrate the respective machine into the transmission, since the overall size of the drive train increases disproportionately. The space restrictions when arranging the machine between the motor and the gearbox require a switch to permanent magnet machines, which are very complex to manufacture. On the other hand, simulations show that as the performance of the electrical system increases compared to the combustion engine, fewer gear ratios are required to achieve the same vehicle performance. In other words, the prior art discloses gear units which are very cumbersome and complex in terms of performance.

Die Nachteile liegen somit u.a. in dem Mehrgewicht und in den Kosten, die durch den Einsatz von zwei Elektromaschinen entstehen, während nur eine tatsächlich für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird. Wenn bspw. im Serienbetrieb ein 60 kW-Elektromotor für den Antrieb des Fahrzeugs benötigt wird, wird auch ein 60 kW-Generator benötigt. Es muss somit die doppelte Antriebsleistung an Bord genommen werden. Die bekannten Konzepte sind außerdem nachteilig, da der Elektromotor jeweils eine zusätzliche Übersetzung benötigt, sodass die beiden elektrischen Gänge an die hohen Drehzahlen anpassbar sind. Diese zusätzliche Übersetzung führen zu einem Effizienzverlust bei der rein elektrischen Fahrt.The disadvantages are, among other things, the additional weight and the costs that arise from the use of two electric machines, while only one is actually used to drive the vehicle. If, for example, a 60 kW electric motor is required to drive the vehicle in series operation, a 60 kW generator is also required. So twice the drive power has to be taken on board. The known concepts are also disadvantageous because the electric motor each requires an additional gear ratio so that the two electric gears can be adapted to the high speeds. This additional gear ratio leads to a loss of efficiency when driving purely on electric power.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kompaktere, effizientere, einfacher zu fertigende und besonders in axialer Richtung bauraumoptimiere Getriebeeinheit zur Verfügung zu stellen. Auch sollen die aus dem Stand der Technik bekannten Nacheile abgestellt oder wenigstens gemindert werden.It is the object of the present invention to provide a gear unit that is more compact, more efficient, easier to manufacture and, particularly in the axial direction, that optimizes installation space. The disadvantages known from the prior art should also be eliminated or at least reduced.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Getriebeeinheit, umfassend einen ersten Planetenträger, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Sonnenrad des einen Planetenradsatzes das Hohlrad des anderen Planetenradsatzes stellt.In the case of a generic transmission unit comprising a first planet carrier, this object is achieved according to the invention in that the sun gear of one planetary gear set represents the ring gear of the other planetary gear set.

Bei einer solchen erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird die Anzahl an vorhandenen Schalteinrichtungen in vorteilhafter Weise reduziert, wobei dennoch verschiedene Getriebeübersetzungen in einem Antriebszustand des Verbrennungsmotors sowie der elektrischen Maschine eine ausreichende Leistungswandlung ermöglichen. In besonders vorteilhafter Weise wird keine Trennkupplung für den Verbrennungsmotor benötigt (ICE-Trennkupplung), da die erste und die zweite Kupplung, also die Kupplung des ersten Planetenradsatzes und die Kupplung des zweiten Planetenradsatzes, diese Funktion bereits erfüllen. Somit ist insgesamt eine Getriebeeinheit bereitgestellt, die insgesamt effizienter, kompakter und einfacher zu fertigen ist, als die aus dem Stand der Technik bekannten Getriebeeinheiten.In such an embodiment according to the invention, the number of switching devices present is advantageously reduced, although different gear ratios in a drive state of the internal combustion engine and of the electrical machine are sufficient Enable power conversion. In a particularly advantageous manner, no separating clutch is required for the internal combustion engine (ICE separating clutch), since the first and second clutches, i.e. the clutch of the first planetary gear set and the clutch of the second planetary gear set, already fulfill this function. Overall, a gear unit is thus provided which is overall more efficient, more compact and easier to manufacture than the gear units known from the prior art.

Das neu geschaffene Getriebe hat die Eigenschaften, dass es 2 bis 4 Gänge aufweist, die für den Antrieb des Fahrzeugs in Vorwärtsfahrt durch den Verbrennungsmotor verwendbar sind. Des Weiteren weist es 1 bis 2 Gänge für den Antrieb des Fahrzeugs in Vorwärtsfahrt durch den Elektromotor auf und mindestens einen Rückwärtsgang im Elektromodus. Damit wird dem Trend gerecht, 3 bis 6 Gänge für den Antrieb des Fahrzeugs in Vorwärtsfahrt durch den Verbrennungsmotor und 1 bis 3 Gänge für den Antrieb des Fahrzeugs in Vorwärtsfahrt durch den Elektromotor zu stellen.The newly created transmission has the characteristics that it has 2 to 4 gears, which can be used for driving the vehicle forward by the internal combustion engine. Furthermore, it has 1 to 2 gears for driving the vehicle in forward travel by the electric motor and at least one reverse gear in electric mode. This is in line with the trend to set 3 to 6 gears for driving the vehicle forward by the internal combustion engine and 1 to 3 gears for driving the vehicle in forward driving by the electric motor.

Die Anzahl der mit dem Elektromotor verbundenen Gänge ist auf die Bedürfnisse eines Hybridfahrzeugs abgestimmt, wodurch keine unnötige Ausrüstung zum Erreichen von 6 oder 8 Gängen nötig ist. Die 2 elektrischen Gänge ermöglichen es, den Betrieb der elektrischen Maschine in ihren Drehzahl- und Drehmomentbereichen dort anzupassen, wo sie am effizientesten ist. Dadurch wird auch ein hohes Raddrehmoment für den Fahrzeugstart erreicht, während die Maschinendrehzahlen für höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten reduziert werden.The number of gears connected to the electric motor is tailored to the needs of a hybrid vehicle, which means that no unnecessary equipment is required to achieve 6 or 8 gears. The 2 electrical gears make it possible to adapt the operation of the electrical machine in its speed and torque ranges where it is most efficient. As a result, a high wheel torque is also achieved for vehicle start-up, while the engine speeds are reduced for higher vehicle speeds.

Mit anderen Worten wird somit eine Lösung des erfindungsgemäßen Getriebes präsentiert, die

  • - nicht mehr als vier Kupplungen umfasst,
  • - mindestens zwei elektrische Gänge umfasst, die es ermöglichen, den Elektromotor ohne zusätzliche Übersetzung für einen optimalen Wirkungsgrad zu verwenden,
  • - einen Electrically-Variable-Transmission-Modus (EVT-Modus) aufweist, der es ermöglicht, den Verbrennungsmotor für den Fahrzeugstart ohne Startkupplung zu verwenden, und feste Übersetzungen bereitstellt, die zusammen mindestens vier gleichbleibende Übersetzungen für den Verbrennungsmotor darstellen.
  • - kohärente Möglichkeiten vereinfachter Versionen durch Entfernen einer oder mehrerer Kupplungen, um Varianten mit weniger Funktionen, aber auch kostengünstiger zu erhalten.
In other words, a solution of the transmission according to the invention is thus presented, which
  • - includes no more than four couplings,
  • - includes at least two electrical gears that allow the electric motor to be used without additional transmission for optimum efficiency,
  • - Has an Electrically Variable Transmission Mode (EVT mode), which makes it possible to use the internal combustion engine for starting the vehicle without a starter clutch, and provides fixed ratios that together represent at least four constant ratios for the internal combustion engine.
  • - coherent possibilities of simplified versions by removing one or more couplings in order to obtain variants with fewer functions but also more cost-effectively.

Die erfindungsgemäße Idee besteht somit darin, ein Dedicated-Hybrid-Transmission (DHT-Konzept) vorzuschlagen, welches mindestens folgende Elemente umfasst:

  • - zwei Planetenradsätze,
  • - vier Schaltelemente (zwei Bremsen und zwei Kupplungen) und
  • - eine Elektromaschine.
The idea according to the invention is therefore to propose a dedicated hybrid transmission (DHT concept) which comprises at least the following elements:
  • - two planetary gear sets,
  • - four switching elements (two brakes and two clutches) and
  • - an electric machine.

Mit den vorgestellten Elementen des Dedicated-Hybrid-Transmissions werden folgende Funktionen erfüllt:

  • - Ein Electrical-Vehicle-Transmission-Modus (EVT-Modus)
  • - vier Vorwärtsgänge im Verbrennerbetrieb (ICE-Vorwärts-Gänge)
  • - zwei elektrische Gänge, die vorwärts und rückwärts verwendet werden können.
  • - Laden im Stillstand und die
  • - Möglichkeit des Boostens und der Rekuperation in den ICE-Gängen.
With the presented elements of the dedicated hybrid transmission, the following functions are fulfilled:
  • - An electrical vehicle transmission mode (EVT mode)
  • - four forward gears in combustion mode (ICE forward gears)
  • - two electric gears that can be used forwards and backwards.
  • - Loading at a standstill and the
  • - Possibility of boosting and recuperation in the ICE aisles.

Die E-Maschine kann koaxial oder achsparallel, bspw. mit Kette oder Stirnrad, zum Verbrennungsmotor angeordnet sein. Es sei weiterhin darauf verwiesen, dass konsistente Möglichkeiten vereinfachter Ausführungen durch Entfernen einer oder mehrerer Kupplungen bereitstellbar sind.The electric machine can be arranged coaxially or axially parallel to the internal combustion engine, for example with a chain or spur gear. It should also be pointed out that consistent options for simplified designs can be made available by removing one or more couplings.

Ein Planetenradsatz wird auch als Teilplanetengetriebe bezeichnet, wobei jedes Teilplanetengetriebe ein Sonnenrad, einen Planetenradträger mit umlaufenden Planetenrädern und ein Hohlrad umfasst. Die Planetenradträger des ersten und zweiten Planetenradsatzes sind beispielsweise star, einteilig oder einmaterialig miteinander verbunden, um einen kraftschlüssigen Verbund sicherzustellen.A planetary gear set is also referred to as a partial planetary gear, each partial planetary gear comprising a sun gear, a planetary gear carrier with rotating planetary gears and a ring gear. The planetary gear carriers of the first and second planetary gear sets are, for example, rigid, one-piece or one-material connected to one another in order to ensure a non-positive connection.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.Advantageous embodiments are claimed in the subclaims and are explained in more detail below.

In einer weiteren Ausführungsform ist es von Vorteil, dass die beiden Planetenradsätze je einen Planetenradträger besitzen, die miteinander verbunden sind. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise der Getriebeausgang geschickt von dem ersten und/oder dem zweiten Planetenradsatz ansteuern. Durch Aktivierung bzw. Deaktivierung der ersten, zweiten bzw. dritten Schalteinrichtung (also der ersten Bremse, der zweiten Bremse, der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung) lassen sich die einzelnen Planetenradsatz direkt ansteuern, wodurch der Drehmomentenfluss von der elektrischen Maschine und/oder dem Verbrennungsmotor auf den Getriebeausgang variabel aktivierbar ist.In a further embodiment, it is advantageous that the two planetary gear sets each have a planetary gear carrier that are connected to one another. As a result, the transmission output can advantageously be controlled skilfully by the first and / or the second planetary gear set. By activating or deactivating the first, second or third switching device (i.e. the first brake, the second brake, the first clutch and the second clutch), the individual planetary gear sets can be controlled directly, whereby the torque flow from the electrical machine and / or the Combustion engine can be variably activated on the transmission output.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn der erste Planetenradsatz radial innenliegend vom zweiten Planetenradsatz angeordnet ist und/oder beide Planetenradsätze zumindest teilweise axial überlappend angeordnet sind. Durch die Anordnung der beiden Planetenradsätze in einer Ebene lässt sich in vorteilhafter Weise axialer Bauform einsparen, wodurch die Getriebeeinheit insgesamt kompakter bzw. platzsparender ausgeführt ist.Furthermore, it is advantageous if the first planetary gear set is arranged radially on the inside of the second planetary gear set and / or both planetary gear sets are arranged so that they overlap at least partially axially. By arranging the two planetary gear sets in one plane, the axial design can be saved in an advantageous manner, as a result of which the gear unit is designed to be more compact and space-saving overall.

Es hat sich bewährt, wenn das Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes dauerhaft drehfest mit der elektrischen Maschine verbunden ist.It has proven itself when the sun gear of the second planetary gear set is permanently connected to the electrical machine in a rotationally fixed manner.

Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schalteinrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes angeordnet ist.Another embodiment is characterized in that a second switching device is arranged between the internal combustion engine and the ring gear of the first planetary gear set.

Wenn eine dritte Schalteinrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor und einem dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes angeordnet ist, so ergibt sich eine besonders robuste Ausführungsform.If a third switching device is arranged between the internal combustion engine and one of the ring gears of the second planetary gear set, this results in a particularly robust embodiment.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die zweite Schalteinrichtung als Freilaufkupplung ausgeführt ist.It is particularly preferred if the second switching device is designed as an overrunning clutch.

Wenn die Getriebeeinheit dadurch weitergebildet wird, dass eine erste Schalteinrichtung zum Festlegen des Sonnenrads des ersten Planetenradsatzes vorhanden ist, so stellen sich zusätzliche Vorteile ein.If the transmission unit is further developed in that a first switching device is present for fixing the sun gear of the first planetary gear set, additional advantages arise.

Bevorzugt ist es, wenn das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes drehfest an einem fahrzeugrahmenfesten Bereich festgelegt ist und/oder eine weitere Schalteinrichtung zum Festlegen des Hohlrads des zweiten Planetenradsatzes vorhanden ist und/oder die elektrische Maschine achsparallel oder koaxial zu einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist.It is preferred if the sun gear of the first planetary gear set is fixed in a rotationally fixed manner to an area fixed to the vehicle frame and / or a further switching device is available for fixing the ring gear of the second planetary gear set and / or the electrical machine is arranged axially parallel or coaxially to a crankshaft of the internal combustion engine.

Es hat sich bewährt, wenn eine erste Schalteinrichtung zumindest zwischen einem Gehäuse der Getriebeeinheit und dem ersten Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes angeordnet ist, sodass das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes feststellbar ist. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise das Gehäuse geschickt von dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes abkoppeln bzw. ankoppeln. In der aktivierten Stellung der erste Schalteinrichtung, also der Bremse B1, ist das Gehäuse rotatorisch mit dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes verbunden und in der deaktivierten Stellung der Bremse B1 ist das Gehäuse von dem Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes entkoppelt.It has proven useful if a first switching device is arranged at least between a housing of the transmission unit and the first sun gear of the first planetary gear set, so that the sun gear of the first planetary gear set can be locked. As a result, the housing can advantageously be decoupled or coupled to the sun gear of the first planetary gear set in an advantageous manner. In the activated position of the first switching device, i.e. the brake B1 , the housing is rotationally connected to the sun gear of the first planetary gear set and in the deactivated position of the brake B1 the housing is decoupled from the sun gear of the first planetary gear set.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltungsform ist zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine eine zweite Schalteinrichtung vorgesehen, welche das Drehmoment im geschalteten Zustand an eine Drehmomentübertragungskomponente überträgt, die dazu ausgebildet ist, das Drehmoment an das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes zu übertragen. In der aktivierten Stellung der ersten schaltbaren Kupplung K1 ist die Rotation der Drehmomentübertragungskomponente fest mit der elektrischen Maschine verbunden und in der deaktivierten Stellung der ersten schaltbaren Bremse ist die Rotation der Drehmomentübertragungskomponente somit von der elektrischen Maschine entkoppelt. Die Drehmomentübertragungskomponente ist jedoch immer drehfest mit dem Verbrennungsmotor verbunden. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann jedoch auch eine schaltbare Drehentkopplung zwischen der Drehmomentübertragungskomponente und dem Verbrennungsmotor vorgesehen sein, die einen zusätzlichen Freiheitsgrad ermöglichen.In a further preferred embodiment, a second switching device is provided between the internal combustion engine and the electrical machine, which transmits the torque in the switched state to a torque transmission component which is designed to transmit the torque to the ring gear of the second planetary gear set. In the activated position of the first switchable clutch K1 the rotation of the torque transmission component is permanently connected to the electrical machine and in the deactivated position of the first switchable brake the rotation of the torque transmission component is thus decoupled from the electrical machine. However, the torque transmission component is always connected to the internal combustion engine in a rotationally fixed manner. In an embodiment not shown, however, a switchable rotary decoupling can also be provided between the torque transmission component and the internal combustion engine, which enables an additional degree of freedom.

Es hat sich zusätzlich bewährt, dass zwischen der Drehmomentübertragungskomponente, dem Gehäuse der Getriebeeinheit und dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes eine dritte Schalteinrichtung vorgesehen ist. In vorteilhafter Weise ist durch die dritte Schalteinrichtung eine Kopplung bzw. Entkopplung des Verbrennungsmotors, der elektrischen Maschine bzw. des Gehäuses von dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatz ermöglicht. Insgesamt lässt sich dadurch das Drehmoment veränderbar von den beiden Antriebsmaschinen auf das Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes übertragen.It has also proven useful that a third switching device is provided between the torque transmission component, the housing of the transmission unit and the ring gear of the second planetary gear set. The third switching device advantageously enables the internal combustion engine, the electrical machine or the housing to be coupled or decoupled from the ring gear of the second planetary gear set. Overall, the torque can thereby be variably transmitted from the two drive machines to the ring gear of the second planetary gear set.

Eine weiter bevorzugte Ausgestaltungsform besteht darin, dass die dritte Schalteinrichtung zumindest eine Bremsvorrichtung umfasst, die zum Ansteuern des Hohlrades des zweiten Planetenradsatzes vorgesehen ist. Die Bremsvorrichtung B1 ist dafür vorgesehen, das Hohlrad des zweiten Planetenradsatz an dem Gehäuse festzulegen. In einer deaktivierten Stellung der Bremsvorrichtung B2 ist das Hohlrad des zweiten Planetenradsatz somit frei zu dem Gehäuse verdrehbar, wohingegen in einer aktivierten Stellung der Bremsvorrichtung B2 das Hohlrad des zweiten Planetenradsatz an dem Gehäuse festgelegt ist.A further preferred embodiment consists in that the third switching device comprises at least one braking device which is provided for controlling the ring gear of the second planetary gear set. The braking device B1 is intended to fix the ring gear of the second planetary gear set on the housing. In a deactivated position of the braking device B2 the ring gear of the second planetary gear set can thus be freely rotated relative to the housing, whereas in an activated position of the braking device B2 the ring gear of the second planetary gear set is fixed to the housing.

In einer weiter bevorzugten Ausgestaltungsform umfasst die dritte Schalteinrichtung zusätzlich zumindest eine Kupplungsvorrichtung, die zur Übertragung von Drehmoment zwischen der Drehmomentübertragungskomponente und dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes vorgesehen ist. Diese schaltbare Kupplungsvorrichtung ist zum Festlegen des Hohlrades an der Drehmomentübertragungskomponente vorgesehen, wobei die Kupplung in ihrer aktivierten Stellung die Drehmomentübertragungskomponente mit dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes koppelt und in ihrer deaktivierten Stellung eine relative Drehbewegung zwischen der Drehmomentübertragungskomponente und dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatz zulässt.In a further preferred embodiment, the third switching device additionally comprises at least one clutch device that is used to transmit torque between the torque transmission component and the ring gear of the first planetary gear set is provided. This switchable clutch device is provided for fixing the ring gear on the torque transmission component, the clutch in its activated position coupling the torque transmission component to the ring gear of the second planetary gear set and in its deactivated position allowing a relative rotational movement between the torque transmission component and the ring gear of the second planetary gear set.

In einer weiteren Ausgestaltungsform ist ein mit beiden Planetenradträgern dauerhaft gekoppeltes Drehmomentenausgangsbauteil an dem Gehäuse drehgelagert. Das Drehmomentenausgangsbauteil ist vorzugsweise an dem Gehäuse abgestützt, um ein ausreichend hohes Drehmoment bei einem platzsparenden konstruktiven Aufbau übertragen zu können. Die Drehlagerung zwischen dem Bauteil und dem Gehäuse kann beispielsweise durch eine Wälzlagerung oder eine Gleitlagerung bewirkt sein, wobei das Bauteil insbesondere eine Abtriebswelle ist, welche das gewandelte Drehmoment aus der Getriebeeinheit ausleitet. Das Bauteil ist vorzugsweise an dem Gehäuse abgestützt, um ein ausreichend hohes Drehmoment bei einem platzsparenden konstruktiven Aufbau übertragen zu können. Die Drehlagerung zwischen dem Bauteil und dem Gehäuse kann beispielsweise durch eine Wälzlagerung oder eine Gleitlagerung bewirkt sein.In a further embodiment, a torque output component permanently coupled to the two planetary gear carriers is rotatably mounted on the housing. The torque output component is preferably supported on the housing in order to be able to transmit a sufficiently high torque with a space-saving structural design. The rotary bearing between the component and the housing can be brought about, for example, by a roller bearing or a sliding bearing, the component being in particular an output shaft which derives the converted torque from the gear unit. The component is preferably supported on the housing in order to be able to transmit a sufficiently high torque with a space-saving structural design. The rotary bearing between the component and the housing can be brought about, for example, by a roller bearing or a sliding bearing.

Vorzugsweise kann das Drehmomentenausgangsbauteil als Stirnrad ausgebildet sein, welches vorzugsweise schräg- oder geradeverzahnt ist, wodurch ein ausreichendes Drehmoment bei entsprechender Laufruhe zum Getriebeausgang übertragen werden kann. Bei der Schrägverzahnung wird eine bessere Laufruhe bzw. eine geringere Geräuschentwicklung bewirkt, da jedes Zahnradpaar mit einem kontinuierlichen Übergang in und aus dem Eingriff läuft und somit die Übertragung des Drehmoment gleichmäßiger verläuft. Bei der Schrägverzahnung ist weiterhin in vorteilhafter Weise bei gleicher Zähnezahl die Zahnfuß- und die Grübchentragfähigkeit größer. Bei geradeverzahnten Stirnrädern sind die Herstellkosten in vorteilhafter Weise geringer.The torque output component can preferably be designed as a spur gear, which is preferably helical or straight-toothed, as a result of which sufficient torque can be transmitted to the transmission output with correspondingly smooth running. With the helical gearing, smoother running or less noise is achieved, since each gear pair runs with a continuous transition into and out of mesh and thus the transmission of the torque proceeds more evenly. In the case of the helical toothing, the tooth root and the dimple load-bearing capacity are advantageously greater with the same number of teeth. In the case of straight-toothed spur gears, the manufacturing costs are advantageously lower.

Vorzugsweise ist das Drehmomentausgangsbauteil über ein Stützlager an dem Gehäuse der Getriebeeinheit abgestützt. Damit ist das Drehmomentausgangsbauteil in vorteilhafter Weise sowohl radial gestützt als auch axial gehaltert, wobei zur Lagerung des Drehmomentausgangsbauteils Gleitlager oder Wälzlager verwendet werden können. Dadurch lässt sich in besonders vorteilhafter Weise ein kompakter bzw. platzsparende Aufbau der Getriebeeinheit darstellen.The torque output component is preferably supported on the housing of the gear unit via a support bearing. The torque output component is thus advantageously both radially supported and axially supported, it being possible to use plain bearings or roller bearings to support the torque output component. As a result, a compact or space-saving design of the gear unit can be represented in a particularly advantageous manner.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, wie beispielsweise einem Otto- oder Dieselmotor, und einer mit ihrem Eingang an eine Ausgangswelle des Verbrennungsmotors angeschlossenen oder anschließbaren Getriebeeinheit nach zumindest einer der zuvor beschriebenen Ausführungen.The invention also relates to a motor vehicle with an internal combustion engine, such as an Otto or diesel engine, and a transmission unit connected or connectable with its input to an output shaft of the internal combustion engine according to at least one of the embodiments described above.

Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer Getriebeeinheit nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
  • 2 eine tabellarische Übersicht der mit der Getriebeeinheit nach dem ersten Ausführungsbeispiel umsetzbaren Betriebsmodi;
  • 3 eine schematische Ansicht einer Getriebeeinheit nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
  • 4 eine tabellarische Übersicht der mit der Getriebeeinheit nach dem zweiten Ausführungsbeispiel umsetzbaren Betriebsmodi;
  • 5 eine schematische Ansicht einer Getriebeeinheit nach einem dritten Ausführungsbeispiel;
  • 6 eine tabellarische Übersicht der mit der Getriebeeinheit nach dem dritten Ausführungsbeispiel umsetzbaren Betriebsmodi;
  • 7 eine schematische Ansicht einer Getriebeeinheit nach einem vierten Ausführungsbeispiel;
  • 8 eine tabellarische Übersicht der mit der Getriebeeinheit nach dem vierten Ausführungsbeispiel umsetzbaren Betriebsmodi;
  • 9 eine schematische Ansicht einer Getriebeeinheit nach einer Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels,
  • 10 eine tabellarische Übersicht der mit der Getriebeeinheit nach der Modifikation des vierten Ausführungsbeispiels umsetzbaren Betriebsmodi und
  • 11 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges samt der erfindungsgemäßen Getriebeeinheit, wobei die Getriebeeinheit an der Vorderachse des Kraftfahrzeuges sowie in einer Queranordnung mit dem Verbrennungsmotor eingesetzt ist.
The invention is explained in more detail below with the aid of a drawing. Show it:
  • 1 a schematic view of a transmission unit according to a first embodiment;
  • 2 a tabular overview of the operating modes that can be implemented with the transmission unit according to the first exemplary embodiment;
  • 3rd a schematic view of a transmission unit according to a second embodiment;
  • 4th a tabular overview of the operating modes that can be implemented with the transmission unit according to the second exemplary embodiment;
  • 5 a schematic view of a transmission unit according to a third embodiment;
  • 6th a tabular overview of the operating modes that can be implemented with the transmission unit according to the third exemplary embodiment;
  • 7th a schematic view of a transmission unit according to a fourth embodiment;
  • 8th a tabular overview of the operating modes that can be implemented with the transmission unit according to the fourth exemplary embodiment;
  • 9 a schematic view of a transmission unit according to a modification of the fourth embodiment,
  • 10 a tabular overview of the operating modes that can be implemented with the transmission unit according to the modification of the fourth exemplary embodiment and
  • 11 a schematic representation of a motor vehicle including the transmission unit according to the invention, the transmission unit being used on the front axle of the motor vehicle and in a transverse arrangement with the internal combustion engine.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele können prinzipiell frei miteinander kombiniert werden.The figures are only of a schematic nature and are only used for understanding the invention. The same elements are provided with the same reference symbols. In principle, the features of the various exemplary embodiments can be freely combined with one another.

1 zeigt schematisch eine Getriebeeinheit 1 für ein hybrides Kraftfahrzeug 2, nachfolgend auch einfach als Hybridgetriebe 1 bezeichnet, nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Um dabei Drehmoment zwischen einerseits einem Verbrennungsmotor 3 und/oder einer elektrischen Maschine 4 und andererseits einem als Ausgangswelle ausgeführten Getriebeausgang 5 zu verbringen oder zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und der elektrischen Maschine 4 zu verbringen, ist in dem Hybridgetriebe 1 ein Planetengetriebe 6 mit zwei wirkverbundenen Planetenradsätzen 7, 8 angeordnet. 1 shows schematically a gear unit 1 for a hybrid motor vehicle 2 , hereinafter also simply as a hybrid transmission 1 referred to, according to a first embodiment. In order to achieve torque between on the one hand an internal combustion engine 3rd and / or an electrical machine 4th and on the other hand a transmission output designed as an output shaft 5 to spend or between the internal combustion engine 3rd and the electric machine 4th to spend is in the hybrid transmission 1 a Planetary gear 6th with two actively connected planetary gear sets 7th , 8th arranged.

Gemäß der Ausbildung als Hybridgetriebe weist die Getriebeeinheit 1 ein zweistufiges Planetengetriebe 6 sowie eine mit diesem Planetengetriebe wirkverbundene elektrische Maschine 4 auf. Der prinzipielle Aufbau der Getriebeeinheit 1 ist besonders gut in 1 zu erkennen. Demnach weist das Planetengetriebe 6 einen ersten Planetenradsatz 7 auf, der die erste Getriebestufe des Planetengetriebes 7 bildet, und einen zweiten Planetenradsatz 8 auf, der die zweite Stufe des Planetengetriebes 6 bildet, auf.According to the design as a hybrid transmission, the transmission unit 1 a two-stage planetary gear 6th as well as an electrical machine that is operatively connected to this planetary gear 4th on. The basic structure of the gear unit 1 is particularly good at 1 to recognize. Accordingly, the planetary gear 6th a first planetary gear set 7th on, which is the first gear stage of the planetary gear 7th forms, and a second planetary gear set 8th on, which is the second stage of the planetary gear 6th forms, on.

Der erste Planetenradsatz 7 bildet dabei die erste Getriebestufe des Planetengetriebes 6 und der zweite Planetenradsatz 8 bildet die zweite Stufe des Planetengetriebes 6. Der erste Planetenradsatz 7 weist ein erstes Sonnenrad 9 und ein erstes Hohlrad 11 auf, wobei der zweite Planetenradsatz 8 ein zweites Sonnenrad 10, und ein zweites Hohlrad 12 aufweist, wobei sämtliche genannten Räder miteinander wirkverbunden sind. Der erste Planetenradsatz 7 umfasst zusätzlich einen ersten Planetenradträger 13 und der zweite Planetenradsatz 8 umfasst einen zweiten Planetentadträger 14, wobei der jeweilige Planetenradträger jeweils drehgelagerte Planetenräder aufweisen. Beide Planetenradträger 13,14 sind jeweils unmittelbar drehfest mit dem Drehmomentausgangsbauteil 36 und somit mit dem Getriebeausgang 5 der Getriebeeinheit 1 verbunden. Somit sind auch die Planetenträger 13,14 miteinander gekoppelt.The first planetary gear set 7th forms the first gear stage of the planetary gear 6th and the second planetary gear set 8th forms the second stage of the planetary gear 6th . The first planetary gear set 7th has a first sun gear 9 and a first ring gear 11 on, the second planetary gear set 8th a second sun gear 10 , and a second ring gear 12th having, with all said wheels being operatively connected to one another. The first planetary gear set 7th additionally comprises a first planet carrier 13th and the second planetary gear set 8th comprises a second planetary carrier 14th , wherein the respective planet carrier each have rotatably mounted planet gears. Both planetary gear carriers 13, 14 are each directly non-rotatable with the torque output component 36 and thus with the transmission output 5 the gear unit 1 connected. The planet carriers 13, 14 are thus also coupled to one another.

Das Drehmomentausgangsbauteil 36 ist an dem Gehäuse 34 drehgelagert. Das Drehmomentausgangsbauteil 36 kann als ein Stirnrad ausgebildet sein. Das Stirnrad kann schräg- oder geradeverzahnt sein.The torque output component 36 is on the housing 34 pivoted. The torque output component 36 can be designed as a spur gear. The spur gear can be helical or straight.

Das erstes Hohlrad 11 des ersten Planetenradsatzes 7 stellt gleichzeitig das Sonnenrad 10 des zweiten Planetenradsatz 8 dar. Folglich sind der erste Planetenradsatz 7 und der zweite Planetenradsatz 8 drehfest miteinander über das Hohlrad 11 gekoppelt, welches dem Sonnenrad 10 entspricht.The first ring gear 11 of the first planetary gear set 7th sets the sun gear at the same time 10 of the second planetary gear set 8th consequently are the first planetary gear set 7th and the second planetary gear set 8th non-rotatably with each other via the ring gear 11 coupled, which is the sun gear 10 corresponds to.

Die elektrische Maschine 4 weist typischerweise einen Stator und einen relativ zu dem Stator verdrehbar gelagerten Rotor auf, wobei der Rotor innerhalb des Stators drehbar aufgenommen ist. Der Rotor ist dabei typischerweise drehfest auf einer Triebwelle der elektrischen Maschine 4 angebracht, wobei die Triebwelle mit ihrer Drehachse über ein Drehmomentübertragungsbauteil 37 an die erste Schalteinrichtung 20, K1 und an das zweite Sonnenrad 10, welches gleichzeitig das erste Hohlrad 11 darstellt, angebunden ist. Folglich ist die elektrische Maschine 4 mit dem ersten Planetenradsatz 7 und dem zweiten Planetenradsatz 8 wirkverbunden. In weiteren Ausführungen ist die elektrische Maschine 4 mit ihrer Stator-/Rotoreinheit auch nicht zwangsläufig koaxial zu der zentralen Drehachse 38 angeordnet, sondern beispielsweise mit ihrem Drehmomentübertragungsbauteil 37 koaxial zur zentralen Drehachse 38 angeordnet. Die Triebwelle der elektrischen Maschine 4 ist des Weiteren über eine erste Schalteinrichtung 20, K1 mit dem Verbrennungsmotor 3 rotatorisch gekoppelt.The electric machine 4th typically has a stator and a rotor mounted rotatably relative to the stator, the rotor being rotatably received within the stator. The rotor is typically rotationally fixed on a drive shaft of the electrical machine 4th attached, the drive shaft with its axis of rotation via a torque transmission component 37 to the first switching device 20th , K1 and to the second sun gear 10 , which is also the first ring gear 11 represents, is connected. Hence the electric machine 4th with the first planetary gear set 7th and the second planetary gear set 8th effectively connected. The electrical machine is in further versions 4th with their stator / rotor unit also not necessarily coaxial with the central axis of rotation 38 arranged, but for example with their torque transmission component 37 coaxial to the central axis of rotation 38 arranged. The drive shaft of the electrical machine 4th is also via a first switching device 20th , K1 with the internal combustion engine 3rd rotationally coupled.

Eingangsseitig kann eine Drehmomentübertragungskomponente 32 eines Getriebeeingangs 33 des Hybridgetriebes 1 mit einer Ausgangswelle/Kurbelwelle 30 des Verbrennungsmotors 3 gekoppelt bzw. an diese angeschlossen werden, so dass im Betrieb des Verbrennungsmotors 3 erzeugtes Drehmoment über die Kurbelwelle 30 in das Hybridgetriebe 1 eingeleitet wird. Zwischen der Kurbelwelle 30 und der Drehmomentübertragungskomponente 32 kann zusätzlich, wie in 1 gezeigt, ein Drehschwingungsdämpfer 31 integriert werden. Der Drehschwingungsdämpfer 31 kann bspw. ein Zweimassenschwungrad oder ein hydrodynamischer Tilger ausgebildet sein.A torque transmission component can be used on the input side 32 a transmission input 33 of the hybrid transmission 1 with an output shaft / crankshaft 30th of the internal combustion engine 3rd coupled or connected to this, so that in operation of the internal combustion engine 3rd generated torque via the crankshaft 30th in the hybrid transmission 1 is initiated. Between the crankshaft 30th and the torque transfer component 32 can also, as in 1 shown, a torsional vibration damper 31 to get integrated. The torsional vibration damper 31 can, for example, be designed as a dual-mass flywheel or a hydrodynamic damper.

Wie in 1 gezeigt, sind in dem Hybridgetriebe 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel vier Schalteinrichtungen 20, 21, 22, 23 integriert, um durch ihre deaktivierten (geöffneten) und aktivierten (geschlossenen) Stellungen die einzelnen Betriebsmodi/Getriebeübersetzungen/Gänge, wie sie aus 2 hervorgehen, umzusetzen. Dabei können die zweiten Schalteinrichtung 21, K2 und die vierte Schalteinrichtung 23, B2 zu einer kombinierten Schalteinrichtung 25 kombiniert werden. Bei dieser Konfiguration gäbe es dann die drei Schalteinrichtungen 20, 22 und 25.As in 1 shown are in the hybrid transmission 1 according to the first embodiment, four switching devices 20th , 21 , 22nd , 23 integrated to the individual operating modes / gear ratios / gears as they are from their deactivated (open) and activated (closed) positions 2 emerge, implement. The second switching device 21 , K2 and the fourth switching device 23 , B2 to a combined switching device 25th be combined. With this configuration there would then be the three switching devices 20th , 22nd and 25th .

Die erste Schalteinrichtung 20, K1 ist als eine Kupplung realisiert. Die erste Schalteinrichtung 20, K1 ist zwischen dem Getriebeeingang 33 und dem zweiten Sonnenrad 10, welches gleichzeitig das erste Hohlrad 11 darstellt, wirkend eingesetzt. Durch Ausbildung der ersten Schalteinrichtung 20, K1 als Kupplung, ist der Getriebeeingang 33, und somit im Betrieb des Kraftfahrzeuges 2 die Kurbelwelle 30 des Verbrennungsmotors 3, in einer aktivierten Stellung der Schalteinrichtung 20, K1 drehfest mit dem zweiten Sonnenrad 10 und dem ersten Hohlrad 11 gekoppelt und in einer deaktivierten Stellung der Schalteinrichtung 20, K1 von dem zweiten Sonnenrad 10 und dem ersten Hohlrad 11 drehentkoppelt, d. h. frei relativ zu diesem verdrehbar. Die aktivierte Stellung der ersten Schalteinrichtung 20, K1 ist somit eine geschlossene Kupplungsstellung, wohingegen die deaktivierte Stellung eine geöffnete Kupplungsstellung ist. Zudem ist erfindungsgemäß die elektrische Maschine 4 zwischen der ersten Schalteinrichtung 20, K1 und dem zweiten Sonnenrad 10 über ein Drehmomentübertragungsbauteil 37 wirkend eingebunden, d.h. unter anderem, dass bei aktivierter erster Schalteinrichtung 20, K1 eine direkte Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 3 und der elektrischen Maschine 4 vorliegt. Die erste Schalteinrichtung 20, K1 ist zusätzlich drehmomentleitend mit einer Drehmomentübertragungskomponente 32 verbunden, die an die zweite Schalteinrichtung 21, K2 beziehungsweise an die kombinierte Schalteinrichtung 25 gekoppelt ist.The first switching device 20th , K1 is implemented as a coupling. The first switching device 20th , K1 is between the gearbox input 33 and the second sun gear 10 , which is also the first ring gear 11 represents, acting used. By forming the first switching device 20th , K1 as a clutch, is the transmission input 33 , and thus in the operation of the motor vehicle 2 the crankshaft 30th of the internal combustion engine 3rd , in an activated position of the switching device 20th , K1 rotatably with the second sun gear 10 and the first ring gear 11 coupled and in a deactivated position of the switching device 20th , K1 from the second sun gear 10 and the first ring gear 11 rotationally decoupled, ie freely rotatable relative to this. The activated position of the first switching device 20th , K1 is thus a closed clutch position, whereas the deactivated position is an open clutch position. In addition, the electrical machine is according to the invention 4th between the first switching device 20th , K1 and the second sun gear 10 via a torque transmission component 37 effectively involved, that is, among other things, that when the first switching device is activated 20th , K1 a direct connection between the internal combustion engine 3rd and the electric machine 4th is present. The first switching device 20th , K1 also conducts torque with a torque transmission component 32 connected to the second switching device 21 , K2 or to the combined switching device 25th is coupled.

Eine zweite Schalteinrichtung 21, K2 ist ebenfalls als Kupplung realisiert. Die zweite Schalteinrichtung 21, K2 ist zwischen dem Getriebeeingang 33 und dem zweiten Hohlrad 12 des zweiten Planetenradsatzes 8 wirkend eingesetzt. Demnach ist der Getriebeeingang 33, und somit im Betrieb des Kraftfahrzeuges 2 die Kurbelwelle 30 des Verbrennungsmotors 3, in der aktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung 21, K2 drehfest mit dem zweiten Hohlrad 12 verbunden und in einer deaktivierten Stellung der zweiten Schalteinrichtung 21, K2 von dem zweiten Hohlrad 12 drehentkoppelt, d. h. frei relativ zu diesem verdrehbar angeordnet. Somit ist die aktivierte Stellung der zweiten Schalteinrichtung 21, K2 eine geschlossene Kupplungsstellung und die deaktivierte Stellung der zweiten Schalteinrichtung 21, K2 eine geöffnete Kupplungsstellung.A second switching device 21 , K2 is also implemented as a coupling. The second switching device 21 , K2 is between the gearbox input 33 and the second ring gear 12th of the second planetary gear set 8th used effectively. Accordingly, the transmission input is 33 , and thus in the operation of the motor vehicle 2 the crankshaft 30th of the internal combustion engine 3rd , in the activated position of the second switching device 21 , K2 non-rotatably with the second ring gear 12th connected and in a deactivated position of the second switching device 21 , K2 from the second ring gear 12th rotationally decoupled, ie arranged freely rotatable relative to this. This is the activated position of the second switching device 21 , K2 a closed clutch position and the deactivated position of the second switching device 21 , K2 an open clutch position.

Eine dritte Schalteinrichtung 22, B1 ist als Bremse realisiert und mit einem Gehäuse 34 der Getriebeeinheit 1 gekoppelt. Das Gehäuse 34 stellt einen fahrzeugrahmenfesten Bereich 35 dar. Die dritte Schalteinrichtung 22, B1 ist jene Bremse, die mit dem ersten Sonnenrad 9 zusammenwirkt. Die dritte Schalteinrichtung 22, B1 ist somit fähig, das erste Sonnenrad 9 gegenüber einem fahrzeugrahmenfesten Bereich 35 des Kraftfahrzeuges 2 abzubremsen / festzuhalten. In einer aktivierten Stellung der dritten Schalteinrichtung 22, B1 wirkt die dritte Schalteinrichtung 22, B1 derart auf das erste Sonnenrad 9, dass dieses in seiner Verdrehung relativ zu dem fahrzeugrahmenfesten Bereich 35 des Kraftfahrzeuges 2 blockiert sind. In einer deaktivierten Stellung der dritten Schalteinrichtung 22, B1 hingegen ist die dritte Schalteinrichtung 22, B1 derart angeordnet, dass sie eine freie Rotation des ersten Sonnenrades 9 relativ zu dem Bereich 35 freigibt / zulässt.A third switching device 22nd , B1 is implemented as a brake and with a housing 34 the gear unit 1 coupled. The case 34 provides an area fixed to the vehicle frame 35 The third switching device 22nd , B1 is the brake that works with the first sun gear 9 cooperates. The third switching device 22nd , B1 is thus capable of the first sun gear 9 compared to an area fixed to the vehicle frame 35 of the motor vehicle 2 to slow down / to hold. In an activated position of the third switching device 22nd , B1 the third switching device acts 22nd , B1 so on the first sun gear 9 that this is in its rotation relative to the area fixed to the vehicle frame 35 of the motor vehicle 2 are blocked. In a deactivated position of the third switching device 22nd , B1 however, is the third switching device 22nd , B1 arranged to allow free rotation of the first sun gear 9 relative to the area 35 enables / allows.

Eine vierte Schalteinrichtung 23, B2 ist als Bremse realisiert und zusammen mit der zweiten Schalteinrichtung 21, K2 als eine kombinierte Schalteinrichtung 25 realisiert. Die vierte Schalteinrichtung 23, B2 ist mit dem Gehäuse 34 der Getriebeeinheit 1 gekoppelt. Das Gehäuse 34 stellt einen fahrzeugrahmenfesten Bereich 35 dar. Die vierte Schalteinrichtung 23, B2 wirkt im Wesentlichen ähnlich wie die dritte Schalteinrichtung 22, B1. Insbesondere ist die vierte Schalteinrichtung 23, B2 jedoch mit dem zweiten Hohlrad 12 des zweiten Planetenradsatzes 8 verbunden, so dass diese in einer aktivierten Stellung der vierten Schalteinrichtung 23, B2 an dem fahrzeugrahmenfesten Bereich 35 gehalten wird und sich in einer deaktivierten Stellung der vierten Schalteinrichtung 23, B2 relativ zu diesem bewegen kann. Die vierte Schalteinrichtung 23, B2 wirkt indirekt auf den zweiten Planetenradträger 14.A fourth switching device 23 , B2 is implemented as a brake and together with the second switching device 21 , K2 as a combined switching device 25th realized. The fourth switching device 23 , B2 is with the case 34 the gear unit 1 coupled. The case 34 provides an area fixed to the vehicle frame 35 The fourth switching device 23 , B2 acts essentially in a similar way to the third switching device 22nd , B1 . In particular, is the fourth switching device 23 , B2 but with the second ring gear 12th of the second planetary gear set 8th connected so that this is in an activated position of the fourth switching device 23 , B2 on the area fixed to the vehicle frame 35 is held and in a deactivated position of the fourth switching device 23 , B2 can move relative to this. The fourth switching device 23 , B2 acts indirectly on the second planet carrier 14th .

Der erste Planetenradsatz 7 umfasst einen ersten Planetenradträger 13 der drehfest mit dem zweiten Hohlrad 12 des zweiten Planetenradsatzes 8 gekoppelt ist.The first planetary gear set 7th comprises a first planet carrier 13th the non-rotatably with the second ring gear 12th of the second planetary gear set 8th is coupled.

Bei der nachstehenden Beschreibung der einzelnen in 2 gezeigten Betriebsmodi wird deutlich, dass die zweite und vierte Schalteinrichtung 21, K2 bzw. 23, B2 nicht beide gleichzeitig aktiviert werden, da hierbei das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 3 direkt über die zweite Schalteinrichtung 21, K2 und die vierte Schalteinrichtung 23, B2 in den fahrzeugrahmenfesten Bereich 35 geleitet werden würde. Wie aus 2 ersichtlich ist, können mit dem Hybridgetriebe 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel durch Schalten der vier Schalteinrichtungen 20, 21, 22, 23 zehn Betriebsmodi umgesetzt werden. Dabei sind in 2 in der ersten Spalte die unterschiedlichen Betriebsmodi Standladen , EM1 , EM2 , ICE1 , ICE2, ICE3 , ICE4 , EVT , EM-R1 und EM-R2 aufgelistet. Im Betriebsmodus Standladen kann die elektrische Maschine 4 bei stehendem Fahrzeug 2 direkt mit dem Verbrennungsmotor 3 gekoppelt und durch diesen angetrieben werden, um elektrische Leistung zu generieren. EM1 und EM2 beschreiben zwei Betriebsmodi, in welchen das Fahrzeug 2 nur durch die elektrische Maschine 4 angetrieben wird, und ICE1 , ICE2 , ICE3 und ICE4 vier Betriebsmodi mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen i , in welchen das Fahrzeug 2 nur durch den Verbrennungsmotor 3 angetrieben wird. Die beiden Betriebsmodi EM-R1 und EM-R2 stellen zwei rein elektrische Rückwärtsgänge dar und der Betriebsmodus EVT erlaubt eine Rekuperation bei fahrendem Fahrzeug 2. In der zweiten Spalte sind die in den unterschiedlichen Betriebsmodi durch das Hybridgetriebe 1 umgesetzten Übersetzungsverhältnisse i dargestellt, wohingegen in der dritten Spalte aufgelistet ist, ob der Verbrennungsmotor ICE 3 an- oder abgekoppelt bzw. betrieben oder nicht betrieben wird. Die vierte Spalte zeigt die Betriebsmodi der elektrischen Maschine 4. Dabei wird zwischen einem Generator-Modus Gen , in welchem die elektrische Maschine 4 angetrieben wird und so elektrische Leistung erzeugt, und einem Motor-Modus Mot , in welchem die elektrische Maschine 4 als Motor betrieben wird und Drehmoment erzeugt, unterschieden. Die übrigen Spalten zeigen jeweils die Stellungen der einzelnen Schalteinrichtungen 20, 21, 22, 23, wobei ein leeres Feld die deaktivierte Stellung darstellt und ein x für die aktivierte Stellung steht.In the following description of each in 2 operating modes shown, it is clear that the second and fourth switching device 21 , K2 or. 23 , B2 not both are activated at the same time, since this is the drive torque of the internal combustion engine 3rd directly via the second switching device 21 , K2 and the fourth switching device 23 , B2 in the area fixed to the vehicle frame 35 would be directed. How out 2 can be seen with the hybrid transmission 1 according to the first embodiment by switching the four switching devices 20th , 21 , 22nd , 23 ten operating modes can be implemented. In 2 in the first column the different operating modes stationary charging, EM1, EM2, ICE1, ICE2, ICE3, ICE4, EVT, EM-R1 and EM-R2 are listed. In the stationary charging operating mode, the electric machine can 4th when the vehicle is stationary 2 directly with the combustion engine 3rd coupled and driven by this to generate electrical power. EM1 and EM2 describe two operating modes in which the vehicle 2 only by the electric machine 4th is driven, and ICE1, ICE2, ICE3 and ICE4 four operating modes with different gear ratios i in which the vehicle 2 only by the internal combustion engine 3rd is driven. The two operating modes EM-R1 and EM-R2 represent two purely electric reverse gears and the operating mode EVT allows recuperation when the vehicle is moving 2 . In the second column are those in the different operating modes through the hybrid transmission 1 converted gear ratios i, whereas the third column lists whether the internal combustion engine ICE 3rd is connected or disconnected or operated or not operated. The fourth column shows the operating modes of the electrical machine 4th . It is between a generator mode Gen, in which the electric machine 4th is driven and thus generates electrical power, and a motor mode Mot, in which the electrical machine 4th is operated as a motor and generates torque. The remaining columns each show the positions of the individual switching devices 20th , 21 , 22nd , 23 , where an empty field represents the deactivated position and an x stands for the activated position.

Durch Aktivierung der ersten Schalteinrichtung 20, K1 sowie durch Deaktivierung der zweiten Schalteinrichtung 21, K2 sowie durch Deaktivierung der dritten und vierten Schalteinrichtungen 22, 23, B1, B2 wird die elektrische Maschine im Generatorbetrieb betrieben und der Verbrennungsmotor 3 lädt die Batterie auf. Im aktivierten Zustand der vierten Schalteinrichtung 23, B2 und im deaktivierten Zustand der ersten und zweiten Schalteinrichtung 20, 21, K1, K2 sowie der dritten Schalteinrichtung 22, B1 wird die elektrische Maschine 4 im motorischen Betrieb betrieben, wobei der Verbrennungsmotor 3 deaktiviert ist. Durch Aktivierung der dritten Schalteinrichtung 22, B1 sowie Deaktivierung der ersten und zweiten Schalteinrichtung 20, 21, K1, K2 sowie Deaktivierung der vierten Schalteinrichtung 23, B2 wird die elektrische Maschine in einem kleineren Übersetzungsverhältnis von 1.46 betrieben, wobei der Verbrennungsmotor 3 dabei deaktiviert ist. Im 1. bis 4. Gang des Verbrennungsmotors 3 werden Übersetzungsverhältnisse von 2.65, 1.46, 1.00 und 0.73 angesteuert bzw. sind ansteuerbar, wobei in der Tabelle der 2 aufgeführt ist, welche Kupplungen bzw. Bremsen jeweils angesteuert werden müssen, um die jeweiligen Übersetzungsverhältnisse zu bewirken. Im Electric-Variabel-Transmission-Gang (EVT-Gang) wird ein Übersetzungsverhältnis von 1.61 bewirkt, wobei sich nur die zweite Schalteinrichtung 21, K2 im aktivierten Zustand befindet. Des Weiteren sind Rückwärtsgänge durch die elektrische Maschine 4 bewirkbar, wenn der Verbrennungsmotor 3 deaktiviert ist und die dritte Schalteinrichtung 22, B1 oder die vierte Schalteinrichtung 23, B2 aktiviert ist.By activating the first switching device 20th , K1 as well as by deactivating the second switching device 21 , K2 as well as by deactivation the third and fourth switching devices 22nd , 23 , B1 , B2 the electric machine is operated in generator mode and the internal combustion engine 3rd charges the battery. In the activated state of the fourth switching device 23 , B2 and in the deactivated state of the first and second switching device 20th , 21 , K1 , K2 and the third switching device 22nd , B1 becomes the electric machine 4th operated in motor mode, the internal combustion engine 3rd is deactivated. By activating the third switching device 22nd , B1 and deactivation of the first and second switching devices 20th , 21 , K1 , K2 and deactivation of the fourth switching device 23 , B2 the electric machine is operated in a smaller gear ratio of 1.46, with the internal combustion engine 3rd is deactivated. in the 1 . up to 4th gear of the internal combustion engine 3rd transmission ratios of 2.65, 1.46, 1.00 and 0.73 are controlled or can be controlled, whereby in the table the 2 it is listed which clutches or brakes must be activated in each case in order to effect the respective gear ratios. In the electric variable transmission gear (EVT gear), a gear ratio of 1.61 is achieved, with only the second shifting device 21 , K2 is in the activated state. Furthermore, reverse gears are provided by the electric machine 4th can be brought about when the internal combustion engine 3rd is deactivated and the third switching device 22nd , B1 or the fourth switching device 23 , B2 is activated.

Vorstehend wurde das Hybridgetriebe 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel mit genau vier Schalteinrichtungen 20, 21, 22, 23 erklärt. Nachfolgend sollen nun weitere Ausführungsbeispiele des Hybridgetriebes 1 präsentiert werden. Dabei wird lediglich auf die Unterschiede zu dem Hybridgetriebe 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen und eine vollständige Beschreibung des Aufbaus wird weggelassen.The hybrid transmission was mentioned above 1 according to the first embodiment with exactly four switching devices 20th , 21 , 22nd , 23 explained. Further exemplary embodiments of the hybrid transmission are now intended below 1 to get presented. Only the differences to the hybrid transmission are mentioned here 1 in accordance with the first embodiment, and a complete description of the structure will be omitted.

In 3 ist das Hybridgetriebe 1 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel ausgeführt. Dabei wird die vierte Schalteinrichtung 23, B2 weggelassen, wobei eine direkte Verbindung zwischen dem Gehäuse 34 und dem Hohlrad 12 somit nicht ansteuerbar ist. Der weitere Aufbau der in der 3 gezeigten Getriebeeinheit 1 ist identisch zu der in der 1 gezeigten Getriebeeinheit 1.In 3rd is the hybrid transmission 1 executed according to a second embodiment. This is the fourth switching device 23 , B2 omitted, with a direct connection between the housing 34 and the ring gear 12th is therefore not controllable. The further structure of the 3rd shown gear unit 1 is identical to that in the 1 shown gear unit 1 .

4 zeigt die Betriebsmodi, welche mit dem Hybridgetriebe 1 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel umsetzbar sind. Die Anzahl der Betriebsmodi reduziert sich im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel von zehn auf sieben. Insbesondere entfallen der zweite elektrische Vorwärts- und der zweite elektrische Rückwärtsgang EM2 , EM-R2 sowie der vierte Betriebsmodus für exklusiven Antrieb durch den Verbrennungsmotor 3 ICE4 . Durch Aktivierung der ersten Schalteinrichtung 20, K1 ist der Standladenmodus bewirkbar und im Antriebszustand der elektrischen Maschine 4 ist ein Übersetzungsverhältnis 1.46 bzw. in den drei unterschiedlichen Verbrennungsmotor-Antriebszuständen sind Übersetzungsverhältnisse von 1.46, 1.00 und 0.73 bewirkbar, wobei der EVT-Gang ein Übersetzungsverhältnis von 1.61 bewirkt und durch den Rückwärtsgang der elektrischen Maschine ein Übersetzungsverhältnis von 1.46 bewirkbar ist. 4th shows the operating modes that can be used with the hybrid transmission 1 can be implemented according to the second embodiment. The number of operating modes is reduced from ten to seven in comparison with the first exemplary embodiment. In particular, the second electric forward and the second electric reverse gear EM2, EM-R2 and the fourth operating mode for exclusive drive by the internal combustion engine are omitted 3rd ICE4. By activating the first switching device 20th , K1 the stationary charging mode can be brought about and in the drive state of the electric machine 4th a gear ratio of 1.46 or, in the three different internal combustion engine drive states, gear ratios of 1.46, 1.00 and 0.73 can be achieved, the EVT gear causing a gear ratio of 1.61 and the reverse gear of the electric machine being able to produce a gear ratio of 1.46.

5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, welches einer weiteren Vereinfachung des Hybridgetriebes 1 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt. Zusätzlich zu der Entfernung der vierten Schalteinrichtung 23, B2 wird dabei die dritte Schalteinrichtung 22, B1 entfernt, wobei die dritte Schaltrichtung 22, B1 durch eine drehfeste Verbindung mit dem Gehäuse 34 ersetzt wird. Somit ist das erste Sonnenrad 9 dauerhaft an dem fahrzeugrahmenfesten Bereich 35 angebunden. D.h. eine Rotation des ersten Sonnenrads 9 wird dauerhaft unterbunden. 5 shows a third embodiment, which is a further simplification of the hybrid transmission 1 according to the second embodiment. In addition to the removal of the fourth switching device 23 , B2 becomes the third switching device 22nd , B1 removed, the third switching direction 22nd , B1 by means of a non-rotatable connection with the housing 34 is replaced. So is the first sun gear 9 permanently on the area fixed to the vehicle frame 35 tied up. That is, a rotation of the first sun gear 9 is permanently prevented.

Wie in 6 zu erkennen, reduziert sich die Anzahl der umsetzbaren Betriebsmodi weiter auf vier. Im Vergleich mit dem zweiten Ausführungsbeispiel entfallen zusätzlich die Betriebsmodi Standladen , ICE3 und EVT , d.h. das mit dem Hybridgetriebe 1 nach dem dritten Ausführungsbeispiel ausgestattete Fahrzeug 2 kann nur noch mit einer Übersetzungsstufe rein elektrisch vorwärts (EM1) bzw. rückwärts (EM-R1) fahren und hat lediglich zwei Gangstufen für den Antrieb durch den Verbrennungsmotor 3.As in 6th the number of operational modes that can be implemented is further reduced to four. In comparison with the second exemplary embodiment, the stationary charging, ICE3 and EVT operating modes, ie the one with the hybrid transmission, are also omitted 1 vehicle equipped according to the third exemplary embodiment 2 can drive purely electrically forwards (EM1) or backwards (EM-R1) with only one gear ratio and has only two gears for the drive by the combustion engine 3rd .

Ein Hybridgetriebe 1 nach einem vierten Ausführungsbeispiel ist in 7 abgebildet. Im Vergleich zu dem in 1 gezeigten Hybridgetriebe 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel wird hier die erste Schalteinrichtung 20, K1 weggelassen. Das zweite Sonnenrad 10 ist somit dauerhaft drehfest über das Drehmomentübertragungsbauteil 37 mit der elektrischen Maschine 4 gekoppelt und ist nicht mehr mit dem Verbrennungsmotor 3 verbindbar.A hybrid transmission 1 according to a fourth embodiment is in 7th pictured. Compared to the in 1 hybrid transmission shown 1 according to the first embodiment, the first switching device is here 20th , K1 omitted. The second sun gear 10 is thus permanently non-rotatable via the torque transmission component 37 with the electric machine 4th coupled and is no longer with the internal combustion engine 3rd connectable.

Mit dieser Konfiguration lassen sich die in 8 dargestellten Betriebsmodi umsetzen. Dabei entfallen im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel drei Gangstufen ICE2 , ICE3 und ICE4 für den exklusiven Antrieb durch den Verbrennungsmotor 3.With this configuration, the in 8th implement the operating modes shown. In comparison with the first exemplary embodiment, three gears ICE2, ICE3 and ICE4 are omitted for the exclusive drive by the internal combustion engine 3rd .

In 9 und 10 ist eine Modifikation des Hybridgetriebes 1 nach dem vierten Ausführungsbeispiel sowie die damit umsetzbaren Betriebsmodi abgebildet. Dabei wird die als schaltbare Kupplung ausgeführte zweie Schalteinrichtung 21, K2 als Freilaufkupplung 24, FW2 ausgeführt. Dadurch entfällt im Vergleich mit dem vierten Ausführungsbeispiel die Möglichkeit, das Fahrzeug 2 mit zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen rein elektrisch rückwärtsfahren zu lassen.In 9 and 10 is a modification of the hybrid transmission 1 mapped according to the fourth exemplary embodiment and the operating modes that can be implemented with it. The second switching device, designed as a switchable clutch, is used 21 , K2 as a one-way clutch 24 , FW2 executed. In comparison with the fourth exemplary embodiment, this eliminates the possibility of using the vehicle 2 to reverse drive purely electrically with two different gear ratios.

In der fünften Spalte von 10 sind hierfür die Schaltstellungen der Freilaufkupplung 24, FW2 für die umsetzbaren Betriebsmodi aufgelistet. Dabei entspricht L einer geschlossenen Schaltstellung locked und UL einer geöffneten Schaltstellung unlocked .In the fifth column of 10 are the switching positions of the overrunning clutch 24 , FW2 listed for the operational modes that can be implemented. L corresponds to a closed switch position locked and UL corresponds to an open switch position unlocked.

Die 11 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges 2, umfassend ein erstes und ein zweites Antriebsrad 40 und eine Getriebeeinheit 1, die an den Verbrennungsmotor 3 angeflanscht ist. Hierbei ist zu erkennen, dass die Getriebeeinheit 1 mit dem Antriebsstrang an einer Vorderachse des Kraftfahrzeuges 2 wirkend eingesetzt ist.The 11 shows a schematic representation of a motor vehicle 2 , comprising first and second drive wheels 40 and a gear unit 1 attached to the internal combustion engine 3rd is flanged. It can be seen here that the gear unit 1 with the drive train on a front axle of the motor vehicle 2 is used effectively.

In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein DHT-Konzept (Dedicated Hybrid Transmission (Getriebeeinheit 1)) vorgeschlagen mit folgenden Elementen: zwei Planetenradsätzen 7, 8; vier Schaltelementen 20, 21, 22, 23 (zwei Bremsen und zwei Kupplungen); und einer elektrischen Maschine 4. Mit den Elementen des vorgeschlagenen DHT-Konzeptes werden folgende Funktionen erfüllt: vier ICE-Gänge (Vorwärts-Gänge / Gänge für Verbrennungsmotor 3); zwei EM-Gänge (Gänge für elektrische Maschine 4); zwei EM-Rückwärtsgänge; Laden im Stillstand; Boosten und Rekuperation in allen Gängen möglich; serieller Betrieb mit einer zusätzlichen Antriebsachse: erste Antriebsachse mit Verbrennungsmotor 3, der elektrische Maschine 4 antreibt, wobei die elektrische Maschine 4 eine Batterie lädt und/oder Strom zu E-Achse sendet, und zweite Antriebsache, die das Fahrzeug 2 antreibt. Keine ICE-Trennkupplung wird benötigt, da K1 und K2 diese Funktion erfüllen. Die elektrische Maschine 4 kann koaxial oder achsparallel (mit Kette oder Stirnrad) angeordnet sein.In other words, according to the invention, a DHT concept (dedicated hybrid transmission (gear unit 1 )) proposed with the following elements: two planetary gear sets 7th , 8th ; four switching elements 20th , 21 , 22nd , 23 (two brakes and two clutches); and an electric machine 4th . The following functions are fulfilled with the elements of the proposed DHT concept: four ICE gears (forward gears / gears for combustion engine 3rd ); two EM gears (gears for electrical machine 4th ); two EM reverse gears; Charging at a standstill; Boost and recuperation possible in all gears; serial operation with an additional drive axle: first drive axle with combustion engine 3rd , the electric machine 4th drives, the electric machine 4th a battery charges and / or sends power to the e-axle, and the second drive axle, which is the vehicle 2 drives. No ICE disconnect clutch is required because K1 and K2 fulfill this function. The electric machine 4th can be arranged coaxially or axially parallel (with a chain or spur gear).

Des Weiteren umfasst das DHT-Konzept (Dedicated-Hybrid-Transmission) zwei Planetenradsätze, die vorteilhaft gestaffelt sein können. Das bedeutet, dass das Sonnenrad des zweiten Satzes mit dem Hohlrad des ersten Satzes ein einziges Teil bildet und dass sich beide Planetenradsätze in einem Plan d. h. in einer Ebene befinden, was den axialen Bauraum in vorteilhafter Weise reduziert. Zusätzlich sind vier Schaltelemente, also zwei Bremsen und zwei Kupplungen, vorgesehenen und zusätzlich eine Elektromaschine.Furthermore, the DHT concept (Dedicated Hybrid Transmission) includes two planetary gear sets, which can advantageously be staggered. This means that the sun gear of the second set forms a single part with the ring gear of the first set and that both planetary gear sets are in a plan d. H. located in one plane, which reduces the axial installation space in an advantageous manner. In addition, four switching elements, i.e. two brakes and two clutches, are provided, and an electric machine is also provided.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
GetriebeeinheitGear unit
22
KraftfahrzeugMotor vehicle
33
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
44th
elektrische Maschineelectric machine
55
GetriebeausgangTransmission output
66th
PlanetengetriebePlanetary gear
77th
erster Planetenradsatzfirst planetary gear set
88th
zweiter Planetenradsatzsecond planetary gear set
99
erstes Sonnenradfirst sun gear
1010
zweites Sonnenradsecond sun gear
1111
erstes Hohlradfirst ring gear
1212th
zweites Hohlradsecond ring gear
1313th
erster Planetenradträgerfirst planet carrier
1414th
zweiter Planetenradträgersecond planet carrier
20, K120, K1
erste Schalteinrichtungfirst switching device
21, K221, K2
zweite Schalteinrichtungsecond switching device
22, B122, B1
dritte Schalteinrichtungthird switching device
23, B223, B2
vierte Schalteinrichtungfourth switching device
24, FW224, FW2
FreilaufkupplungOne-way clutch
2525th
kombinierte Schalteinrichtungcombined switching device
3030th
Kurbelwellecrankshaft
3131
DrehschwingungsdämpferTorsional vibration damper
3232
DrehmomentübertragungskomponenteTorque transmission component
3333
GetriebeeingangTransmission input
3434
Gehäusecasing
3535
fahrzeugrahmenfester Bereicharea fixed to the vehicle frame
3636
DrehmomentausgangsbauteilTorque output component
3737
DrehmomentübertragungsbauteilTorque transmission component
3838
zentrale Drehachsecentral axis of rotation
4040
Antriebsraddrive wheel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016221045 A1 [0006, 0007]DE 102016221045 A1 [0006, 0007]
  • EP 2146855 B1 [0008]EP 2146855 B1 [0008]
  • WO 2016/075336 [0009]WO 2016/075336 [0009]
  • DE 102018130498 A1 [0010]DE 102018130498 A1 [0010]

Claims (12)

Getriebeeinheit (1) für ein hybrides Kraftfahrzeug (2), um Drehmoment zwischen einerseits einem Verbrennungsmotor (3) und/oder einer elektrischen Maschine (4) und andererseits einem Getriebeausgang (5) zu verbringen oder zwischen dem Verbrennungsmotor (3) und der elektrischen Maschine (4) zu verbringen, umfassend ein im Drehmomentfluss vorhandenes Planetengetriebe (6) mit mindestens einem ersten Planetenradsatz (7) und einem zweiten Planetenradsatz (8), wobei jeder der Planetenradsätze (7, 8) ein Sonnenrad (9, 10) umfasst, das mit wenigstens einem Planetenrad des entsprechenden Planetenradsatzes (7, 8) kämmt, das wiederum mit einem Hohlrad (11, 12) des jeweiligen Planetenradsatzes (7, 8) kämmt, wobei eine Ausgestaltung derart vorhanden ist, dass das Drehmoment von einem Planetenradträger (13, 14) einer der beiden Planetenradsätze (7, 8) an den Getriebeausgang (5) weitergegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (10) des einen Planetenradsatzes (8) das Hohlrad (11) des anderen Planetenradsatzes (7) darstellt.Gear unit (1) for a hybrid motor vehicle (2) to pass torque between an internal combustion engine (3) and / or an electrical machine (4) on the one hand and a gear output (5) on the other hand, or between the internal combustion engine (3) and the electrical machine (4), comprising a planetary gear (6) present in the torque flow with at least a first planetary gear set (7) and a second planetary gear set (8), each of the planetary gear sets (7, 8) comprising a sun gear (9, 10) which meshes with at least one planetary gear of the corresponding planetary gear set (7, 8), which in turn meshes with a ring gear (11, 12) of the respective planetary gear set (7, 8), the configuration being such that the torque from a planetary gear carrier (13, 14) one of the two planetary gear sets (7, 8) is passed on to the transmission output (5), characterized in that the sun gear (10) of one planetary gear set (8) is the ring gear (11) of the represents the planetary gear set (7). Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Planetenradsätze (7, 8) je einen Planetenradträger (13, 14) besitzen, die miteinander verbunden sind.Gear unit (1) Claim 1 , characterized in that the two planetary gear sets (7, 8) each have a planetary gear carrier (13, 14) which are connected to one another. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Planetenradsatz (7) radial innenliegend vom zweiten Planetenradsatz (8) angeordnet ist und/oder dass beide Planetenradsätze (7, 8) zumindest teilweise axial überlappend angeordnet sind.Gear unit (1) Claim 1 or 2 , characterized in that the first planetary gear set (7) is arranged radially on the inside of the second planetary gear set (8) and / or that both planetary gear sets (7, 8) are arranged at least partially axially overlapping. Getriebeeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (10) des zweiten Planetenradsatzes (8) dauerhaft drehfest mit der elektrischen Maschine (4) verbunden ist.Gear unit (1) according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the sun gear (10) of the second planetary gear set (8) is permanently non-rotatably connected to the electrical machine (4). Getriebeeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schalteinrichtung (20; K1) zwischen dem Verbrennungsmotor (3) und dem Hohlrad (11) des ersten Planetenradsatzes (7) angeordnet ist.Gear unit (1) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that a first switching device (20; K1) is arranged between the internal combustion engine (3) and the ring gear (11) of the first planetary gear set (7). Getriebeeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schalteinrichtung (21; K2) zwischen dem Verbrennungsmotor (3) und dem Hohlrad (12) des zweiten Planetenradsatzes (8) angeordnet ist.Gear unit (1) according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that a second switching device (21; K2) is arranged between the internal combustion engine (3) and the ring gear (12) of the second planetary gear set (8). Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schalteinrichtung (21; K2) als Freilaufkupplung (FW2) ausgeführt ist.Gear unit (1) Claim 6 , characterized in that the second switching device (21; K2) is designed as an overrunning clutch (FW2). Getriebeeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Schalteinrichtung (22; B1) zum Festlegen des Sonnenrads (9) des ersten Planetenradsatzes (7) vorhanden ist.Gear unit (1) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that a third switching device (22; B1) for fixing the sun gear (9) of the first planetary gear set (7) is present. Getriebeeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (9) des ersten Planetenradsatzes (7) drehfest an einem fahrzeugrahmenfesten Bereich (35) festgelegt ist.Gear unit (1) according to one of the Claims 1 to 7th , characterized in that the sun gear (9) of the first planetary gear set (7) is fixed in a rotationally fixed manner on an area (35) fixed to the vehicle frame. Getriebeeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Schalteinrichtung (23, B2) zum Festlegen des Hohlrads (12) des zweiten Planetenradsatzes (8) vorhanden ist.Gear unit (1) according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that a fourth switching device (23, B2) for fixing the ring gear (12) of the second planetary gear set (8) is present. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (4) achsparallel oder koaxial zu einer Kurbelwelle (30) des Verbrennungsmotors (3) angeordnet ist.Gear unit (1) Claim 1 , characterized in that the electrical machine (4) is arranged axially parallel or coaxially to a crankshaft (30) of the internal combustion engine (3). Kraftfahrzeug (2) mit einem Verbrennungsmotor (3) und einer mit ihrem Getriebeeingang (33) an eine Kurbelwelle (30) des Verbrennungsmotors (3) angeschlossenen oder anschließbaren Getriebeeinheit (1), die nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.Motor vehicle (2) with an internal combustion engine (3) and a transmission unit (1) connected or connectable to a crankshaft (30) of the internal combustion engine (3) with its transmission input (33), which according to one of the Claims 1 to 11 is trained.
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