DE102019131580A1 - Gear unit with two axially overlapping planetary gear sets and a motor vehicle with such a gear unit - Google Patents
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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
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
Zusammenfassend scheint die
Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik die
Zusätzlich ist aus der Druckschrift
Zusätzlich wird auf die
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.
- - 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.
- - 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.
- - 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
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
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
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.
-
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.
Gemäß der Ausbildung als Hybridgetriebe weist die Getriebeeinheit
Der erste Planetenradsatz
Das Drehmomentausgangsbauteil
Das erstes Hohlrad
Die elektrische Maschine
Eingangsseitig kann eine Drehmomentübertragungskomponente
Wie in
Die erste Schalteinrichtung
Eine zweite Schalteinrichtung
Eine dritte Schalteinrichtung
Eine vierte Schalteinrichtung
Der erste Planetenradsatz
Bei der nachstehenden Beschreibung der einzelnen in
Durch Aktivierung der ersten Schalteinrichtung
Vorstehend wurde das Hybridgetriebe
In
Wie in
Ein Hybridgetriebe
Mit dieser Konfiguration lassen sich die in
In
In der fünften Spalte von
Die
In anderen Worten ausgedrückt, ist erfindungsgemäß ein DHT-Konzept (Dedicated Hybrid Transmission (Getriebeeinheit
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)
Priority Applications (1)
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