DE102019208598A1 - Transmission for a hybrid drive arrangement - Google Patents

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Abstract

Getriebe (100) für eine Hybridantriebsanordnung,
welches mit zwei Antriebsaggregaten (8,9) koppelbar ist, mit
einer Eingangswelle (10) und einer Ausgangswelle (11),
mindestens einem ersten, einem zweiten, einem dritten und einem vierten Schaltelement (SE1, SE2, SE3, SE4),
und einem ersten, einem zweiten und einem dritten Planetengetriebe (5,6,7),
wobei die Eingangswelle (10) mit dem Sonnenrad (S2) des zweiten Planetengetriebes (6) gekoppelt ist,
und wobei die Eingangswelle mittels dem ersten Schaltelement (SE1) koppelbar ist mit dem Sonnenrad (S1) des ersten Planetengetriebes (5),
wobei das zweite Schaltelement (SE2) dazu eingerichtet ist den Planetenträger (P1) des ersten Planetengetriebes (5) abzubremsen oder freizugeben,
wobei das Hohlrad (H1) des ersten Planetengetriebes (5) mittels dem dritten Schaltelement (SE3) koppelbar ist mit dem Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebes (6),
wobei das Hohlrad (H1) des ersten Planetengetriebes (5) mit dem Planetenträger (P3) des dritten Planetengetriebes (7) gekoppelt ist,
wobei das Sonnenrad (S3) des dritten Planetengetriebes (7) mittels des vierten Schaltelement (SE4) koppelbar ist mit der Ausgangswelle,
und wobei die Ausgangswelle (11) mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6) und dem Hohlrad (H3) des dritten Planetengetriebes (7) gekoppelt ist.

Figure DE102019208598A1_0000
Transmission (100) for a hybrid drive arrangement,
which can be coupled with two drive units (8,9), with
an input shaft (10) and an output shaft (11),
at least a first, a second, a third and a fourth switching element (SE1, SE2, SE3, SE4),
and a first, a second and a third planetary gear (5,6,7),
wherein the input shaft (10) is coupled to the sun gear (S2) of the second planetary gear (6),
and wherein the input shaft can be coupled to the sun gear (S1) of the first planetary gear (5) by means of the first shift element (SE1),
wherein the second shift element (SE2) is set up to brake or release the planet carrier (P1) of the first planetary gear (5),
wherein the ring gear (H1) of the first planetary gear (5) can be coupled to the ring gear (H2) of the second planetary gear (6) by means of the third shift element (SE3),
wherein the ring gear (H1) of the first planetary gear (5) is coupled to the planet carrier (P3) of the third planetary gear (7),
wherein the sun gear (S3) of the third planetary gear (7) can be coupled to the output shaft by means of the fourth shift element (SE4),
and wherein the output shaft (11) is coupled to the planet carrier (P2) of the second planetary gear (6) and the ring gear (H3) of the third planetary gear (7).
Figure DE102019208598A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung. Ferner betrifft die Erfindung eine Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe, ein Fahrzeug mit einer Hybridantriebsanordnung und ein Verfahren zum Betrieb der Hybridantriebsanordnung sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.The invention relates to a transmission for a hybrid drive arrangement. The invention also relates to a hybrid drive arrangement with a transmission, a vehicle with a hybrid drive arrangement and a method for operating the hybrid drive arrangement as well as a computer program and a machine-readable storage medium.

Stand der TechnikState of the art

Getriebe für Hybridantriebsanordnungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise zeigt die WO2010/009943 A1 ein Doppelkupplungsgetriebe, welches den Betrieb eines Hybridfahrzeugs verbrennungsmotorisch, elektromotorisch und mit beiden Antriebsaggregaten zusammen ermöglicht. Derartige Getriebe sind komplex, schwer und teuer. Es besteht Bedarf an Getriebetopologien mit reduzierter mechanischer Komplexität, verringertem Raumbedarf und verringertem Gewicht.Transmissions for hybrid drive arrangements are known from the prior art. For example, the WO2010 / 009943 A1 a dual clutch transmission, which enables the operation of a hybrid vehicle with an internal combustion engine, an electric motor and with both drive units together. Such transmissions are complex, heavy and expensive. There is a need for transmission topologies with reduced mechanical complexity, reduced space requirements and reduced weight.

Der Begriff „gekoppelt“ bzw. „angekoppelt“ wird im Folgenden im Sinne einer festen Verbindung benutzt. Im Gegensatz dazu umfasst der Begriff „koppelbar“ im Rahmen der vorliegenden Beschreibung sowohl feste als auch schaltbare Verbindungen. Ist konkret eine schaltbare Verbindung gemeint, wird in der Regel das entsprechende Schaltelement, insbesondere eine Bremse oder eine Kupplung, explizit angegeben. Ist hingegen konkret eine feste, starre oder drehfeste Verbindung gemeint, wird in der Regel der Begriff „gekoppelt“ bzw. „angekoppelt“ verwendet und auf die Verwendung des Begriffs „koppelbar“ verzichtet. Die Verwendung des Begriffs „koppelbar“ ohne Angabe eines konkreten Schaltelementes deutet somit auf den beabsichtigten Einschluss beider Fälle hin. Diese Unterscheidung erfolgt allein zugunsten der besseren Verständlichkeit und insbesondere zur Verdeutlichung, wo das Vorsehen einer schaltbaren Verbindung anstelle einer in der Regel leichter realisierbaren festen Verbindung beziehungsweise Koppelung zwingend erforderlich ist. Die obige Definition des Begriffs „gekoppelt“ bzw. „angekoppelt“ ist daher keinesfalls so eng auszulegen, dass willkürlich zu Umgehungszwecken eingefügte Kupplungen aus seinem Wortsinn herausführten.The term “coupled” or “coupled” is used in the following to mean a fixed connection. In contrast to this, the term “couplable” in the context of the present description includes both fixed and switchable connections. If a switchable connection is specifically meant, the corresponding switching element, in particular a brake or a clutch, is usually specified explicitly. If, on the other hand, a fixed, rigid or non-rotatable connection is specifically meant, the term “coupled” or “coupled” is usually used and the term “couplable” is dispensed with. The use of the term “couplable” without specifying a specific switching element thus indicates the intended inclusion of both cases. This distinction is made solely for the sake of better comprehensibility and, in particular, to clarify where the provision of a switchable connection instead of a fixed connection or coupling that is usually easier to implement is absolutely necessary. The above definition of the term “coupled” or “coupled” is therefore by no means to be interpreted so narrowly that couplings inserted arbitrarily for circumvention purposes lead out of the literal sense of the word.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es wird ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung bereitgestellt, welches mit zwei Antriebsaggregaten koppelbar ist, mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle, mindestens einem ersten, einem zweiten, einem dritten und einem vierten Schaltelement und einem ersten, einem zweiten und einem dritten Planetengetriebe, wobei die Eingangswelle mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes gekoppelt ist, und wobei die Eingangswelle mittels dem ersten Schaltelement koppelbar ist mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes, wobei das zweite Schaltelement dazu eingerichtet ist den Planetenträger des ersten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben, wobei das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mittels dem dritten Schaltelement koppelbar ist mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes, wobei das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes gekoppelt ist, wobei das Sonnenrad des dritten Planetengetriebes mittels des vierten Schaltelement koppelbar ist mit der Ausgangswelle und wobei die Ausgangswelle mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes und dem Hohlrad des dritten Planetengetriebes gekoppelt ist.A transmission for a hybrid drive arrangement is provided, which can be coupled to two drive units, with an input shaft and an output shaft, at least a first, a second, a third and a fourth shift element and a first, a second and a third planetary gear, the input shaft is coupled to the sun gear of the second planetary gear, and wherein the input shaft can be coupled to the sun gear of the first planetary gear by means of the first shifting element, the second shifting element being configured to brake or release the planet carrier of the first planetary gear, the ring gear of the first planetary gear being The third shift element can be coupled to the ring gear of the second planetary gear, the ring gear of the first planetary gear being coupled to the planet carrier of the third planetary gear, the sun gear of the third planetary gear being coupled to the fourth gear ement can be coupled to the output shaft and wherein the output shaft is coupled to the planet carrier of the second planetary gear and the ring gear of the third planetary gear.

Es wird ein Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung bereitgestellt. Für den Betrieb der Hybridantriebsanordnung sind zwei Antriebsaggregate an das Getriebe koppelbar. Das Getriebe umfasst eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle, mindestens ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Schaltelement sowie ein erstes, ein zweites und ein drittes Planetengetriebe. Dabei ist die Eingangswelle mit dem Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes gekoppelt und somit drehfest damit verbunden. Im Rahmen der Beschreibung ist eine Koppelung somit eine Verbindung, welche starr, beispielsweise einstückig, beispielsweise mittels einer Welle, oder mit einer festen Übersetzung oder Getriebestufe ausgeführt ist. Weiter ist das erste Schaltelement dazu eingerichtet, die Eingangswelle mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes zu verbinden oder zu trennen. Das zweite Schaltelement ist dazu eingerichtet den Planetenträger des ersten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben, insbesondere den Planetenträger mit einem Fixpunkt oder dem Gehäuse zu verbinden, zu koppeln oder den Planetenträger bzw. am Gehäuse abzustützen. Das Abbremsen des Planetenträgers umfasst das Reduzieren der Drehzahl des Planetenträgers, insbesondere bis zum Stillstand des Planetenträgers. Das Freigeben des Planetenträgers umfasst das Lösen der Bremse, so dass der Planetenträger entsprechend der auf den Planetenträger wirkenden Kräfte beschleunigt.A transmission for a hybrid drive arrangement is provided. To operate the hybrid drive arrangement, two drive units can be coupled to the transmission. The transmission comprises an input shaft and an output shaft, at least a first, a second, a third and a fourth shift element and a first, a second and a third planetary gear. The input shaft is coupled to the sun gear of the second planetary gear and thus connected to it in a rotationally fixed manner. In the context of the description, a coupling is thus a connection that is rigid, for example in one piece, for example by means of a shaft, or with a fixed translation or gear stage. Furthermore, the first shift element is set up to connect or disconnect the input shaft to the sun gear of the first planetary gear. The second shift element is set up to brake or release the planet carrier of the first planetary gear, in particular to connect the planet carrier to a fixed point or the housing, to couple it or to support the planet carrier or on the housing. Braking the planet carrier includes reducing the speed of the planet carrier, in particular until the planet carrier comes to a standstill. Releasing the planet carrier includes releasing the brake so that the planet carrier accelerates in accordance with the forces acting on the planet carrier.

Weiter ist das Hohlrad des ersten Planetengetriebes des ersten Planetengetriebes mit dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes gekoppelt und somit fest damit verbunden. Zusätzlich ist das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mittels dem dritten Schaltelement koppelbar verbunden mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes.Furthermore, the ring gear of the first planetary gear of the first planetary gear is coupled to the planet carrier of the third planetary gear and is thus firmly connected to it. In addition, the ring gear of the first planetary gear can be coupled to the ring gear of the second planetary gear by means of the third shift element.

Das vierte Schaltelement ist dazu eingerichtet das Sonnenrad des dritten Planetengetriebes mit der Ausgangswelle zu verbinden oder zu trennen. Weiter ist die Ausgangswelle mit dem Planetenträger des zweiten Planetengetriebes und mit dem Hohlrad des dritten Planetengetriebes gekoppelt und somit drehfest damit verbunden. Insbesondere ist die Ausgangswelle mit einem Abtrieb koppelbar. Der Abtrieb ist insbesondere eine Welle oder eine Achse, die die Bewegung der Ausgangswelle auf den mechanischen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, beispielsweise auf ein Differenzial oder auf ein Antriebsrad überträgt. Vorteilhaft wird ein Getriebe bereitgestellt, welches die Drehzahl und das Drehmoment, welches an der Eingangswelle anliegt, bei geschlossenem ersten, zweiten und drittem sowie geöffnetem viertem Schaltelement mit einem entsprechenden ersten Übersetzungsverhältnis in dem Getriebe auf die Ausgangswelle überträgt. Bei geschlossenem ersten, zweiten und vierten sowie geöffnetem dritten Schaltelement ergibt sich ein weiteres Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle. Das erfindungsgemäße Getriebe ist insbesondere besonders geeignet für ein Antriebssystem, das mit einer Spannung von 48V betrieben wird, als auch für Antriebssysteme, die eine höhere Spannung als 48V nutzen.The fourth shift element is set up to connect or disconnect the sun gear of the third planetary gear with the output shaft. The output shaft is also coupled to the planet carrier of the second planetary gear and to the ring gear of the third planetary gear thus rotatably connected to it. In particular, the output shaft can be coupled to an output. The output is in particular a shaft or an axle that transmits the movement of the output shaft to the mechanical drive train of a vehicle, for example to a differential or to a drive wheel. A transmission is advantageously provided which transmits the rotational speed and the torque applied to the input shaft to the output shaft with the first, second and third and the fourth shifting element open with a corresponding first gear ratio in the transmission. When the first, second and fourth shifting element is closed and the third shifting element is open, there is a further transmission ratio between the input shaft and the output shaft. The transmission according to the invention is particularly suitable for a drive system that is operated with a voltage of 48V, as well as for drive systems that use a voltage higher than 48V.

In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein fünftes Schaltelement, das dazu eingerichtet ist, das Sonnenrad des dritten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben.In one embodiment of the invention, the transmission comprises a fifth shift element which is set up to brake or release the sun gear of the third planetary gear.

Für das Getriebe ist ein fünftes Schaltelement vorgesehen, welches das Sonnenrad des dritten Planetengetriebes abzubremsen oder freizugeben, insbesondere das Sonnenrad mit einem Fixpunkt oder dem Gehäuse zu verbinden, zu koppeln oder das Sonnenrad bzw. am Gehäuse abzustützen. Das Abbremsen des Sonnenrads umfasst das Reduzieren der Drehzahl des Sonnenrads, insbesondere bis zum Stillstand des Sonnenrads. Das Freigeben des Sonnenrads umfasst das Lösen der Bremse, so dass das Sonnenrad entsprechend der auf das Sonnenrad wirkenden Kräfte beschleunigt. Beim geschlossenem zweiten, dritten und fünften sowie geöffnetem ersten und vierten Schaltelement ergibt sich eine dritte Übersetzung im Getriebe.A fifth shift element is provided for the transmission, which brakes or releases the sun gear of the third planetary gear, in particular to connect the sun gear to a fixed point or to the housing, to couple it or to support the sun gear or on the housing. Braking the sun gear includes reducing the speed of the sun gear, in particular until the sun gear comes to a standstill. Releasing the sun gear includes releasing the brake so that the sun gear accelerates according to the forces acting on the sun gear. When the second, third and fifth as well as the first and fourth shift element are open, there is a third ratio in the transmission.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe ein sechstes Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, die Eingangswelle koppelbar mit dem Planetenträger des ersten Planetengetriebes zu verbinden.In another embodiment of the invention, the transmission comprises a sixth shifting element which is set up to connect the input shaft to the planet carrier of the first planetary transmission in a couplable manner.

Für das Getriebe ist ein sechstes Schaltelement vorgesehen, welches die Eingangswelle mit dem Planetenträger des ersten Planetengetriebes verbindet oder trennt. Bei geschlossenem ersten, fünften und sechsten sowie geöffnetem zweiten, dritten und vierten Schaltelement ergibt sich eine weitere Übersetzung im Getriebe.A sixth switching element is provided for the transmission, which connects or disconnects the input shaft with the planet carrier of the first planetary transmission. When the first, fifth and sixth shifting elements are closed and the second, third and fourth shifting element is open, there is a further gear ratio in the transmission.

In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst das Getriebe ein siebtes Schaltelement, welches dazu eingerichtet ist, das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes koppelbar zu verbinden und die Eingangswelle über das erste Schaltelement koppelbar mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes zu verbinden.In a further development of the invention, the transmission comprises a seventh shifting element which is designed to connect the sun gear of the first planetary gear to the ring gear of the second planetary gear and to connect the input shaft to the ring gear of the second planetary gear via the first shifting element.

Für das Getriebe ist ein siebtes Schaltelement vorgesehen, welches die Eingangswelle über das erste Schaltelement mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes sowie das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes verbindet oder trennt. Somit ergibt sich bei geöffnetem ersten, vierten, fünften und sechsten Schaltelement und geschlossenem zweiten, dritten und siebten Schaltelement ein weiteres Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle. Bei geschlossenem ersten, dritten und siebten sowie geöffnetem zweiten, vierten, fünften und sechsten Schaltelement ergibt sich eine weitere Übersetzung für den Betrieb des Getriebes. Bei geöffnetem ersten, zweiten, dritten und vierten sowie geschlossenem fünften, sechsten und siebten Schaltelement ergibt sich eine zusätzliche Übersetzung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle.A seventh shift element is provided for the transmission, which connects or disconnects the input shaft via the first shift element with the ring gear of the second planetary gear and the sun gear of the first planetary gear with the ring gear of the second planetary gear. Thus, when the first, fourth, fifth and sixth shifting element is open and the second, third and seventh shifting element is closed, there is a further transmission ratio between the input shaft and the output shaft. When the first, third and seventh shifting element is closed and the second, fourth, fifth and sixth shifting element is open, there is a further gear ratio for the operation of the transmission. When the first, second, third and fourth as well as the fifth, sixth and seventh shifting element are open, there is an additional gear ratio between the input shaft and the output shaft.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst das erste, das zweite, das dritte, das vierte, das fünfte, das sechse und/oder das siebte Schaltelement eine Kupplung. Bei einer derartigen Kupplung kann es sich insbesondere um eine Trockenkupplung, Nasskupplung, Reibkupplung, Schlupfkupplung oder Klauenkupplung handeln. Insbesondere sind das zweite, das dritte, das vierte und/oder das sechste Schaltelement als Klauenkupplung ausgeführt. Dabei wäre es insbesondere vorteilhaft das zweite und das sechste Schaltelement als Doppel-Kupplung auszuführen, bei der beide Schaltelemente geöffnet sind oder wechselweise ein Schaltelement der Doppel-Kupplung geschlossen ist. Insbesondere sind das erste, das fünfte und das siebte Schaltelement als Schlupfkupplung ausgeführt. Insgesamt werden vorteilhafterweise Möglichkeiten für eine steuerbare Verbindung der Eingangswelle mit den Komponenten der Planetengetriebe und der Komponenten von verschiedenen Planetengetriebe miteinander bereitgestellt.In a further embodiment of the invention, the first, the second, the third, the fourth, the fifth, the sixth and / or the seventh shifting element comprises a clutch. Such a clutch can in particular be a dry clutch, wet clutch, friction clutch, slip clutch or dog clutch. In particular, the second, the third, the fourth and / or the sixth shifting element are designed as a claw clutch. It would be particularly advantageous to design the second and the sixth shifting element as a double clutch, in which both shifting elements are open or one shifting element of the double clutch is alternately closed. In particular, the first, the fifth and the seventh shifting element are designed as a slip clutch. Overall, possibilities are advantageously provided for a controllable connection of the input shaft with the components of the planetary gears and the components of different planetary gears with one another.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das zweite und/oder das fünfte Schaltelement eine Bremse.In another embodiment of the invention, the second and / or the fifth switching element comprises a brake.

Das zweite und/oder das fünfte Schaltelement ist als Bremse, insbesondere eine Trocken- oder Nassbremse oder als Klauenkupplung ausgeführt. Vorteilhaft wird eine Möglichkeit zur steuerbaren Freigabe und Abbremsung des Planetenträgers des ersten Planetengetriebes oder des Sonnenrads des dritten Planetengetriebes bereitgestellt.The second and / or the fifth shift element is designed as a brake, in particular a dry or wet brake or as a dog clutch. A possibility for controllable release and braking of the planet carrier of the first planetary gear or of the sun gear of the third planetary gear is advantageously provided.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist ein erstes Antriebsaggregat, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle gekoppelt und/oder ein zweites Antriebsaggregat, insbesondere eine elektrische Maschine, ist mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes und dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes gekoppelt. Insbesondere kann das zweite Antriebsaggregat über das dritte Schaltelement koppelbar sein mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes.In another embodiment of the invention, a first drive unit, in particular an internal combustion engine, is coupled to the input shaft and / or a second drive unit, in particular an electrical machine, is coupled to the ring gear of the first planetary gear and the planet carrier of the third planetary gear. In particular, the second drive unit can be coupled to the ring gear of the second planetary gear via the third shift element.

An der Eingangswelle ist eingangsseitig das erste Antriebsaggregat angekoppelt. Das zweite Antriebsaggregat ist mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes und dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes gekoppelt und somit fest damit verbunden. Insbesondere zusätzlich kann über das dritte Schaltelement das zweite Antriebsaggregat mit dem Hohlrad es zweiten Planetengetriebes verbunden oder getrennt werden.The first drive unit is coupled on the input side to the input shaft. The second drive unit is coupled to the ring gear of the first planetary gear and the planet carrier of the third planetary gear and is thus firmly connected to it. In particular, in addition, the second drive unit can be connected to or disconnected from the ring gear of the second planetary gear via the third shift element.

Vorteilhaft kann für einen generatorischen Betrieb des zweiten Antriebsaggregates, beispielsweise einer elektrischen Maschine, beispielsweise zum Laden einer Batterie, das erste Antriebsaggregat oder der Verbrennungsmotor mittels Schließen des ersten und sechsten Schaltelements und Öffnen des zweiten, dritten, vierten, fünften und siebten Schaltelements mit der elektrischen Maschine verbunden werden. Da dabei beide Antriebsaggregate von der Ausgangswelle abgekoppelt sind und somit kein Drehmoment auf die Ausgangswelle übertragen wird, kann dieses Laden bei beispielsweise stillstehender Ausgangswelle, also beispielsweise während des Stillstands eines Fahrzeugs, erfolgen. Bei beispielsweise stillstehender Ausgangswelle wird eine direkte Übertragung der rotatorischen Energie des ersten Antriebsaggregates zum zweiten Antriebsaggregat oder umgekehrt ermöglicht.For a generator operation of the second drive unit, for example an electric machine, for example for charging a battery, the first drive unit or the internal combustion engine by closing the first and sixth switching element and opening the second, third, fourth, fifth and seventh switching element with the electrical Machine to be connected. Since both drive units are decoupled from the output shaft and no torque is transmitted to the output shaft, this charging can take place when the output shaft is at a standstill, for example, when a vehicle is at a standstill. For example, when the output shaft is at a standstill, direct transmission of the rotational energy from the first drive unit to the second drive unit or vice versa is made possible.

Ein leistungsverzweigter Betrieb des Getriebes (eCVT-Modus) wird durch Schließen des dritten und des sechsten Schaltelements und Öffnen des ersten, des zweiten, des vierten, des fünften und des siebten Schaltelements ermöglicht. Dabei lässt sich das Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle über einen weiten Bereich mittels Vorgabe einer Drehzahl oder eines Drehmomentes des zweiten Antriebaggregates kontinuierlich variieren. Vorteilhaft wird ein leistungsverzweigter Betrieb, oder auch eCVT-Modus genannt, ermöglicht, bei dem sowohl die Vortriebsleistung an der Ausgangswelle, als auch die Ladeleistung für den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine unabhängig voneinander einstellbar sind. Vorteilhaft wird ein Laden im Stand oder im Kriechen (>0km/h bis ca. 10KM/h) und ein sanfter komfortabler Übergang vom Modus Standladen in den Modus Kriechladen und den Modus Fahren mit fester Übersetzung, bzw. im festem Gang ermöglicht.Power-split operation of the transmission (eCVT mode) is made possible by engaging the third and sixth shifting elements and opening the first, second, fourth, fifth and seventh shifting elements. The transmission ratio between the input shaft and the output shaft can be varied continuously over a wide range by specifying a speed or a torque of the second drive unit. A power-split operation, or also called eCVT mode, is advantageously made possible, in which both the propulsive power on the output shaft and the charging power for the generator operation of the electrical machine can be set independently of one another. Charging while stationary or crawling (> 0km / h to approx. 10KM / h) and a smooth, comfortable transition from stationary charging mode to crawling charging mode and driving mode with fixed gear ratio or in fixed gear is advantageously made possible.

Bei geöffneten ersten und drittem Schaltelement ist die Eingangswelle, und somit das erste Antriebsaggregat, von der Ausgangswelle abgekoppelt. Bei zusätzlich geschlossenen vierten Schaltelement ist das zweite Antriebsaggregat über eine erste Übersetzung (erste elektrische Übersetzung) mit der Ausgangswelle verbunden, so dass ein Antreiben der Ausgangswelle nur mittels des zweiten Antriebsaggregates erfolgen kann. Alternativ ergibt sich bei geschlossenem fünften Schaltelement eine zweite Übersetzung (zweite elektrische Übersetzung), bei der nur das zweite Antriebsaggregat mit der Ausgangswelle gekoppelt. Dies ist eine zweite elektrische Übersetzung für einen alleinigen Antrieb mittels des zweiten Antriebsaggregates.When the first and third shift elements are open, the input shaft, and thus the first drive unit, is decoupled from the output shaft. When the fourth shift element is additionally closed, the second drive unit is connected to the output shaft via a first transmission (first electrical transmission), so that the output shaft can only be driven by means of the second drive unit. Alternatively, when the fifth shift element is closed, there is a second gear ratio (second electrical gear ratio) in which only the second drive unit is coupled to the output shaft. This is a second electrical translation for a single drive by means of the second drive unit.

Weiter kann mittels, insbesondere dosiertem, Schließen des ersten, des zweiten, des sechsten und/oder des siebten Schaltelements aus dem Fahren mittels dem zweiten Antriebsaggregat das erste Antriebsaggregat angetrieben und beispielsweise gestartet werden, falls das erste Antriebsaggregat ein Verbrennungsmotor ist. Konkret kann durch Schließen des ersten und des zweiten Schaltelements bei Fahrt mit dem zweiten Antriebsaggregat in der ersten elektrischen Übersetzung das erste Antriebsaggregat für eine Fahrt mit einer vierten Übersetzung gestartet werden. Alternative kann bei der Fahrt mit dem zweiten Antriebsaggregat in der ersten elektrischen Übersetzung durch Schließen des ersten und des siebten Schaltelements das erste Antriebsaggregat für eine Fahrt mit einer siebten Übersetzung gestartet werden. Weiter kann bei der Fahrt mit dem zweiten Antriebsaggregat in der zweiten elektrischen Übersetzung durch Schließen des ersten, des sechsten und/oder des siebten Schaltelements das erste Antriebsaggregat für die Fahrt mit einer vierten, fünften oder sechsten Übersetzung gestartet werden. Dabei ist ein Start des ersten Antriebsaggregats für die Fahrt mit der sechsten Getriebe-Übersetzung besonders komfortabel, ein Komfortstart. Ein Komfortstart zeichnet sich dadurch aus, dass der Start zugkraftunterbrechungsfrei erfolgt.Furthermore, the first drive unit can be driven and, for example, started if the first drive unit is an internal combustion engine by means of, in particular metered, closing of the first, second, sixth and / or seventh shifting element while driving by means of the second drive unit. Specifically, by closing the first and the second switching element when driving with the second drive unit in the first electrical ratio, the first drive unit can be started for a drive with a fourth ratio. Alternatively, when driving with the second drive unit in the first electrical ratio, the first drive unit can be started for a drive with a seventh ratio by closing the first and the seventh switching element. Furthermore, when driving with the second drive unit in the second electrical ratio, the first drive unit can be started for driving with a fourth, fifth or sixth ratio by closing the first, sixth and / or seventh shifting element. Starting the first drive unit for driving with the sixth gear ratio is particularly convenient, a comfort start. A comfort start is characterized by the fact that the start takes place without interruption of traction.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass das erste Antriebsaggregat beispielsweise als elektrische Maschine ausgestaltet ist und das zweite Antriebsaggregat beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltet ist. In einer solchen Konfiguration können sich mittels des Getriebes andere Funktionalitäten und Betriebsmodi für das Zusammenwirken der Komponenten ergeben, die hier nicht weiter ausgeführt werden.There is also the possibility that the first drive unit is configured, for example, as an electrical machine and the second drive unit is configured, for example, as an internal combustion engine. In such a configuration, the transmission can result in other functionalities and operating modes for the interaction of the components, which are not discussed further here.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zugkraftunterbrechungsfrei.In another embodiment of the invention, the transmission ratios of the transmission are changed without interruption of traction.

Ein Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes, insbesondere ein Schalten in einen anderen Gang oder in einen anderen Betriebsmodus des Getriebes erfolgt zugkraftunterbrechungsfrei, wenn insbesondere für den Wechsel aus einem Betriebsmodus des Getriebes in einen anderen eines der Schaltelement seinen Zustand beibehält, ein zweites der Schaltelemente aus einem geschlossenen Zustand in einen geöffneten Zustand überführt wird und ein drittes der Schaltelemente aus einem geöffneten in einen geschlossenen Zustand überführt wird. Vorteilhaft wird ein Getriebe bereitgestellt, bei dem das Wechseln der Gangstufen ohne eine Unterbrechung der Zugkraft ermöglicht wird.Changing the gear ratios of the transmission, especially shifting into one Another gear or another operating mode of the transmission takes place without interruption of traction, especially when one of the shifting elements retains its state for changing from one operating mode of the transmission to another, a second of the shifting elements is transferred from a closed state to an open state and a third is the Switching elements is transferred from an open to a closed state. A transmission is advantageously provided in which the gear steps can be changed without interrupting the tractive force.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Getriebe eine Ansteuerung zur Ansteuerung mindestens eines der Schaltelemente in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals.In another embodiment of the invention, the transmission includes a control for controlling at least one of the shifting elements as a function of a predetermined operating signal.

Es ist eine Ansteuerung vorgesehen welche in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals, beispielsweise ein angefordertes Drehmoment, eine vorgegebene Drehzahl, oder ein bestimmter Betriebspunkt der Antriebsaggregate, mindestens eines der Schaltelemente ansteuert. Die genannten Parameter des Betriebsvorgabesignals können auf die Ausgangswelle des Getriebes, auf die Eingangswelle oder auf die mit den Antriebsaggregaten zu verbindenden Wellen bezogen sein. Vorteilhaft wird eine Steuerung des Getriebes ermöglicht.An activation is provided which activates at least one of the switching elements as a function of a predetermined operating signal, for example a requested torque, a predetermined rotational speed, or a specific operating point of the drive units. The mentioned parameters of the operating default signal can be related to the output shaft of the transmission, to the input shaft or to the shafts to be connected to the drive units. Control of the transmission is advantageously made possible.

Ferner betrifft die Erfindung eine Hybrid-Antriebsanordnung mit einem Getriebe, wobei die Hybridantriebsanordnung ein erstes Antriebsaggregat und ein zweites Antriebsaggregat und/ oder einen Pulswechselrichter und/oder eine elektrische Energiequelle umfasst.The invention also relates to a hybrid drive arrangement with a transmission, the hybrid drive arrangement comprising a first drive unit and a second drive unit and / or a pulse-controlled inverter and / or an electrical energy source.

Es wird eine Hybridantriebsanordnung mit einem bisher beschriebenen Getriebe bereitgestellt. Die Hybridantriebsanordnung umfasst eine erstes und ein zweites Antriebsaggregat. Insbesondere umfasst die Hybridantriebsanordnung einen Pulswechselrichter und/oder eine elektrische Maschine. Das erste Antriebsaggregat ist insbesondere mit der Eingangswelle gekoppelt oder verbunden. Das zweite Antriebsaggregat ist insbesondere mit dem Hohlrad des ersten Planetengetriebes und dem Planetenträger des dritten Planetengetriebes gekoppelt oder verbunden. Der Pulswechselrichter ist insbesondere zur Versorgung des zweiten Antriebsaggregates, insbesondere einer elektrischen Maschine, vorgesehen. Hierzu wandelt das zweite Antriebsaggregat insbesondere die elektrische Energie einer elektrischen Energiequelle, beispielsweise einer Batterie und/oder einer Brennstoffzelle, um. Vorteilhaft wird eine Hybridantriebsanordnung, welche für den Einsatz in einem Fahrzeug eingerichtet ist, bereitgestellt.A hybrid drive arrangement with a transmission described so far is provided. The hybrid drive arrangement comprises a first and a second drive unit. In particular, the hybrid drive arrangement comprises a pulse-controlled inverter and / or an electrical machine. The first drive unit is in particular coupled or connected to the input shaft. The second drive unit is in particular coupled or connected to the ring gear of the first planetary gear and the planet carrier of the third planetary gear. The pulse-controlled inverter is provided in particular to supply the second drive unit, in particular an electrical machine. For this purpose, the second drive unit converts in particular the electrical energy of an electrical energy source, for example a battery and / or a fuel cell. A hybrid drive arrangement which is set up for use in a vehicle is advantageously provided.

Ferner umfasst die Erfindung ein Fahrzeug mit einer beschriebenen Hybridantriebsanordnung. Vorteilhaft wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine Hybridantriebsanordnung umfasst.The invention further comprises a vehicle with a hybrid drive arrangement as described. A vehicle is advantageously provided which comprises a hybrid drive arrangement.

Ferner umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe. Das Verfahren umfasst folgende Schritte:

  • Ermitteln eines Betriebsvorgabesignals;
  • Ansteuern mindestens eines der Schaltelemente zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals (BV).
The invention further comprises a method for operating a hybrid drive arrangement with a transmission. The procedure consists of the following steps:
  • Determining an operating default signal;
  • Activate at least one of the switching elements for setting the functionality of the transmission as a function of the operating specification signal (BV).

Es wird ein Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung mit einem Getriebe bereitgestellt. Dabei wird ein Betriebsvorgabesignal ermittelt. Mindestens eines der Schaltelemente wird zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes oder eines entsprechenden Betriebsmodus in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals geschlossen oder geöffnet. Das Betriebsvorgabesignal wird in Abhängigkeit einer Betriebsstrategie, eines Fahrerwunsches oder Fahrpedals, eines Batteriemanagementsystems oder anderer beispielsweise in einem Fahrzeug verfügbaren Systemen vorgegeben. In Abhängigkeit dieses Betriebsvorgabesignals werden die Schaltelemente zur Einstellung der entsprechenden Funktionalität oder des Betriebsmodus des Getriebes angesteuert, insbesondere die Kupplungen oder Bremsen geschlossen oder geöffnet. Die Funktionalität des Getriebes oder der Betriebsmodus sind insbesondere die unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse der verschiedenen Gangstufen, oder die verschiedenen Modi oder Betriebsmodi, beispielsweise ein generatorischer Betrieb des zweiten Antriebsaggregates bei stillstehender Ausgangswelle oder der eCVT-Modus. Vorteilhaft wird ein Verfahren für den Betrieb der Hybridantriebsanordnung bereitgestellt.A method for operating a hybrid drive arrangement with a transmission is provided. An operating default signal is determined. At least one of the switching elements is closed or opened for setting the functionality of the transmission or a corresponding operating mode as a function of the operating specification signal. The default operating signal is specified as a function of an operating strategy, a driver's request or accelerator pedal, a battery management system or other systems available, for example, in a vehicle. The switching elements for setting the corresponding functionality or the operating mode of the transmission are actuated as a function of this operating specification signal, in particular the clutches or brakes are closed or opened. The functionality of the transmission or the operating mode are, in particular, the different gear ratios of the various gear steps, or the various modes or operating modes, for example a generator operation of the second drive unit when the output shaft is at a standstill or the eCVT mode. A method for operating the hybrid drive arrangement is advantageously provided.

Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des Getriebes entsprechend auf die Hybridantriebsanordnung, das Fahrzeug bzw. das Verfahren und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind. Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.It goes without saying that the features, properties and advantages of the transmission apply or are applicable to the hybrid drive arrangement, the vehicle or the method and vice versa. Further features and advantages of embodiments of the invention emerge from the following description with reference to the accompanying drawings.

FigurenlisteFigure list

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung der Hybridantriebsstranganordnung mit einem Getriebe.
  • 2: eine Schaltmatrix des Getriebes.
  • 3: eine graphische Darstellung der Schaltbarkeitsmatrix der zugkraftunterbrechungsfrei schaltbaren Gänge
  • 4: ein schematisch dargestelltes Fahrzeug mit einer Hybridantriebstranganordnung.
  • 5: ein schematisch dargestelltes Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebstranganordnung.
The invention is to be explained in more detail below with the aid of a few figures, which show:
  • 1 : a schematic representation of the hybrid drive train arrangement with a transmission.
  • 2 : a switching matrix of the transmission.
  • 3 : a graphic representation of the shiftability matrix of the gears that can be shifted without interruption of traction
  • 4th : a schematically shown vehicle with a hybrid drive train arrangement.
  • 5 : a schematically illustrated method for operating a hybrid drive train arrangement.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Die 1 zeigt eine Hybridantriebstranganordnung 200 mit einem ersten Antriebsaggregat 8, insbesondere einem Verbrennungsmotor, und einem zweiten Antriebsaggregat 9, insbesondere einer elektrischen Maschine und einem Getriebe 100. Insbesondere umfasst die Hybridantriebstranganordnung einen Pulswechselrichter 60 zur Versorgung des zweiten Antriebsaggregates 9 mit elektrischer Energie. Weiter umfasst die Hybridantriebstranganordnung 200 insbesondere eine elektrische Energiequelle 70, welche mit dem Pulswechselrichter 60 verbunden ist. Das Getriebe 100 umfasst die Eingangswelle 10 und die Ausgangswelle 11. Weiter umfasst das Getriebe 100 ein erstes Planetengetriebe 5, ein zweites Planetengetriebe 6 und ein drittes Planetengetriebe 7. Weiter umfasst das Getriebe 100 ein erstes Schaltelement SE1, ein zweites Schaltelement SE2, ein drittes Schaltelement SE3 und ein viertes Schaltelement SE4. Das erste Schaltelement SE1, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, die Eingangswelle 10 mit dem Sonnenrad S1 des ersten Planetengetriebes 5 zu verbinden oder zu trennen. Weiter ist das zweite Schaltelement SE2 dazu eingerichtet, den Planetenträger P1 des ersten Planetengetriebes 6 abzubremsen oder freizugeben. Die Eingangswelle 10 ist mit dem Sonnenrad S2 des zweiten Planetengetriebes 6 fest gekoppelt bzw. verbunden. Das Hohlrad H1 des ersten Planetengetriebes 5 ist fest gekoppelt mit dem Planetenträger P3 des dritten Planetengetriebes 7. Zusätzlich ist das Hohlrad H1 des ersten Planetengetriebes 5 mittels des dritten Schaltelements SE3 koppelbar verbunden mit dem Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes 6. Das vierte Schaltelement SE4, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, das Sonnenrad S3 des dritten Planetengetriebes 7 mit der Ausgangswelle 11 zu verbinden oder zu trennen. Die Ausgangswelle 11 ist mit dem Planetenträger P2 des zweiten Planetengetriebes 6 und dem Hohlrad H3 des dritten Planetengetriebes 7 fest verbunden.The 1 Figure 3 shows a hybrid powertrain arrangement 200 with a first drive unit 8th , in particular an internal combustion engine, and a second drive unit 9 , in particular an electric machine and a transmission 100 . In particular, the hybrid drive train arrangement comprises a pulse-controlled inverter 60 to supply the second drive unit 9 with electrical energy. The hybrid drive train arrangement further comprises 200 especially a source of electrical energy 70 , which with the pulse inverter 60 connected is. The gear 100 includes the input shaft 10 and the output shaft 11 . Next includes the transmission 100 a first planetary gear 5 , a second planetary gear 6th and a third planetary gear 7th . Next includes the transmission 100 a first switching element SE1 , a second switching element SE2 , a third switching element SE3 and a fourth switching element SE4 . The first switching element SE1 , in particular a clutch, is set up to the input shaft 10 with the sun gear S1 of the first planetary gear 5 to connect or disconnect. Next is the second switching element SE2 set up to do this, the planet carrier P1 of the first planetary gear 6th to slow down or release. The input shaft 10 is with the sun gear S2 of the second planetary gear 6th permanently coupled or connected. The ring gear H1 of the first planetary gear 5 is firmly coupled to the planet carrier P3 of the third planetary gear 7th . In addition is the ring gear H1 of the first planetary gear 5 by means of the third switching element SE3 can be coupled to the ring gear H2 of the second planetary gear 6th . The fourth switching element SE4 , in particular a clutch, is set up to the sun gear S3 of the third planetary gear 7th with the output shaft 11 to connect or disconnect. The output shaft 11 is with the planet carrier P2 of the second planetary gear 6th and the ring gear H3 of the third planetary gear 7th firmly connected.

Weiter kann das Getriebe ein fünftes Schaltelement SE5, ein sechstes Schaltelement SE6 und ein siebtes Schaltelement SE7 umfassen. Das fünfte Schaltelement SE5, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet das Sonnenrad S3 des dritten Planetengetriebes 7 abzubremsen oder freizugeben. Das sechste Schaltelement SE6, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, die Eingangswelle mit dem Planetenträger P1 des ersten Planetengetriebes 5 zu verbinden oder zu trennen. Das siebte Schaltelement SE7, insbesondere eine Kupplung, ist dazu eingerichtet, die Eingangswelle über das erste Schaltelement SE1 mit dem Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen. Weiter ist das siebte Schaltelement SE7 auch dazu eingerichtet, das Sonnenrad S1 des ersten Planetengetriebes mit dem Hohlrad H2 des zweiten Planetengetriebes 6 zu verbinden oder zu trennen.The transmission can also have a fifth shift element SE5 , a sixth switching element SE6 and a seventh switching element SE7 include. The fifth switching element SE5 , in particular a clutch, is set up for the sun gear S3 of the third planetary gear 7th to slow down or release. The sixth switching element SE6 , in particular a clutch, is set up to connect the input shaft to the planet carrier P1 of the first planetary gear 5 to connect or disconnect. The seventh switching element SE7 , in particular a clutch, is set up to drive the input shaft via the first shift element SE1 with the ring gear H2 of the second planetary gear 6th to connect or disconnect. Next is the seventh switching element SE7 also set up for this, the sun gear S1 of the first planetary gear with the ring gear H2 of the second planetary gear 6th to connect or disconnect.

Des Weiteren können das erste, das fünfte und das siebte Schaltelement SE1, SE5, SE7 jeweils als Lastschaltelemente, wie beispielsweise als Reibkupplung oder als Schlupfkupplung, ausgebildet sein.Furthermore, the first, the fifth and the seventh switching element SE1 , SE5 , SE7 each be designed as power shift elements, such as a friction clutch or a slip clutch.

Des Weiteren können das zweite, das dritte, das vierte und das sechste Schaltelement SE2, SE3, SE4, SE6 als Klauenkupplung ausgebildet sein. Insbesondere können das zweite und das sechste Schaltelement SE2, SE6 als Doppel-Kupplung ausgebildet sein.Furthermore, the second, the third, the fourth and the sixth switching element SE2 , SE3 , SE4 , SE6 be designed as a claw coupling. In particular, the second and the sixth switching element SE2 , SE6 be designed as a double clutch.

In diesem Beispiel umfassen das zweite und das fünfte Schaltelement SE2, SE5 auch eine Bremse.In this example, the second and fifth comprise switching elements SE2 , SE5 also a brake.

Das Getriebe 100 ist weiter dazu eingerichtet, für den Betrieb mit einem ersten Antriebsaggregat 8 über die Eingangswelle 10 gekoppelt oder verbunden zu werden. In der 1 ist dazu dargestellt, dass die Welle des Antriebsaggregates 8 mit der Eingangswelle 10 verbunden ist. Das zweite Antriebsaggregat 9, insbesondere eine elektrische Maschine, ist für den Betrieb des Getriebes 100 wie in der 1 dargestellt mittels eines Stirnrads 15 mit einer weiteren Welle verbunden. Über diese weitere Welle ist das zweite Antriebsaggregat 9 mit dem Hohlrad H1 des ersten Planetengetriebes 5 und mit dem Planetenträger P3 des dritten Planetengetriebes 7 gekoppelt oder verbunden.The gear 100 is also set up for operation with a first drive unit 8th via the input shaft 10 to be paired or connected. In the 1 is shown that the shaft of the drive unit 8th with the input shaft 10 connected is. The second drive unit 9 , in particular an electric machine, is responsible for operating the transmission 100 like in the 1 represented by means of a spur gear 15th connected to another shaft. The second drive unit is via this further shaft 9 with the ring gear H1 of the first planetary gear 5 and with the planet carrier P3 of the third planetary gear 7th paired or connected.

Nicht dargestellt in 1 sind beispielweise ein optionales weiteres Stirnrad an der Ausgangswelle 11. Für eine Optimierung der Übersetzungsverhältnisse kann die Ausgangswelle 11 beispielsweise über einen Abtrieb, insbesondere einen Stirnradsatz, beispielsweise mit einem Differential verbunden werden, über welches die Bewegungen auf die Räder 310 übertragen werden.Not shown in 1 are, for example, an optional additional spur gear on the output shaft 11 . The output shaft can be used to optimize the transmission ratios 11 for example via an output, in particular a spur gear set, for example connected to a differential, via which the movements on the wheels 310 be transmitted.

Für die Ansteuerung der Schaltelemente ist eine Ansteuerung 50 vorgesehen, die das Verfahren zum Betrieb der Hybridantriebsanordnung mit dem Getriebe ausführt. Mittels der Pfeile an der Ansteuerung 50 sind die Steuerleitungen zwischen der Ansteuerung 50 und den Schaltelementen SE1...SE7 angedeutet. Diese Steuerleitungen sind für eine verbesserte Darstellung nicht vollständig eingezeichnet. Die Kommunikation zwischen den Schaltelementen und der Vorrichtung kann jedoch auch mittels eines BUS-Systems oder kabellos erfolgen.A control is required to control the switching elements 50 provided, which carries out the method for operating the hybrid drive arrangement with the transmission. Using the arrows on the control 50 are the control lines between the control 50 and the switching elements SE1 ... SE7 indicated. These control lines are not shown in full for better illustration. The communication between the switching elements and the device can, however, also take place by means of a BUS system or wirelessly.

2 zeigt eine Schaltmatrix des Getriebes. In den Spalten sind die einzelnen Schaltelemente SE1...SE7 angegeben und in der letzten Spalte beispielhaft ein sich zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ergebendes ungefähres Übersetzungsverhältnis i. In den Zeilen sind die unterschiedlichen Gangstufen, Gänge oder Betriebsmodi des Getriebes angegeben. Mittels Kreuze ist in der Schaltmatrix dargestellt, welches der Schaltelemente aktiviert sein muss, damit sich der entsprechende Gang oder Betriebsmodus einstellt. Mit Aktivierung der Schaltelemente ist hierbei insbesondere gemeint, dass eine Kupplung geschlossen wird oder eine Bremse betätigt wird, sodass über die Kupplung eine Kraft von einer Welle auf eine weitere Welle übertragen werden kann und mittels der Bremse eine Kraft auf einen Fixpunkt, insbesondere das Getriebegehäuse, übertragen werden kann. Dabei bedeutet ein Kreuz X, dass das Schaltelement geschlossen und belastet ist. Ein Kreuz in Klammern (X) bedeutet, dass das Schaltelement geschlossen und unbelastet ist. Die Aktivierung dieser Schaltelemente ist optional. Es ergibt sich allerdings dadurch der Vorteil, dass einfacheres und insbesondere zugkraftunterbrechungsfreie Schalten in einen anderen Gang ermöglicht wird. 2 shows a shift matrix of the transmission. The individual switching elements are in the columns SE1 ... SE7 and in the last column an example of an approximate transmission ratio i resulting between the input shaft and the output shaft. The different gears, gears or operating modes of the transmission are indicated in the lines. Crosses in the switching matrix show which of the switching elements must be activated so that the corresponding gear or operating mode is set. Activation of the switching elements means in particular that a clutch is closed or a brake is actuated so that a force can be transmitted from one shaft to another shaft via the clutch and a force can be applied to a fixed point, in particular the gearbox housing, by means of the brake. can be transferred. A cross X means that the switching element is closed and loaded. A cross in brackets (X) means that the switching element is closed and unloaded. The activation of these switching elements is optional. However, this results in the advantage that shifting into another gear is made possible in a simpler and, in particular, traction-free manner.

Aus der Schaltmatrix ist ersichtlich, dass sich je nach Kombination der sieben Schaltelemente sieben Gänge G1...G6, R einstellen lassen, wobei der erste Gang G1 das höchste Übersetzungsverhältnis und der sechste Gang G6 das niedrigste Übersetzungsverhältnis aufweist. Der siebte Gang R ist der Rückwärtsgang. Bei diesen Gängen liegt zwischen Eingangs- und Ausgangswelle 10, 11 in festes Drehzahlverhältnis entsprechend der Übersetzung an und ein erstes und zweites Antriebsaggregat 8, 9 treiben entweder jeweils einzeln oder zusammen die Ausgangswelle 11 an. Insbesondere sind dies verbrennungsmotorische oder hybridische Gänge, beispielsweise wenn das Antriebsaggregat ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat eine elektrische Maschine ist. Diese Gänge ermöglichen auch eine Lastpunktanhebung des Verbrennungsmotors, so dass die elektrische Maschine generatorisch betrieben werden kann und ein Laden einer Batterie während des Betriebs, insbesondere Fahrbetrieb eines Fahrzeugs, erfolgen kann.The shift matrix shows that, depending on the combination of the seven shift elements, there are seven gears G1 ... G6 , R. set, with the first gear G1 the highest gear ratio and sixth gear G6 has the lowest gear ratio. The seventh course R. is the reverse gear. These gears lie between the input and output shaft 10 , 11 in a fixed speed ratio according to the translation and a first and second drive unit 8th , 9 drive the output shaft either individually or together 11 at. In particular, these are internal combustion engine or hybrid gears, for example when the drive unit is an internal combustion engine and the second drive unit is an electrical machine. These gears also enable the load point of the internal combustion engine to be increased, so that the electrical machine can be operated as a generator and a battery can be charged during operation, in particular when a vehicle is being driven.

In der folgenden Zeile der Matrix schließen sich zwei Gänge E1, E2 oder Betriebsmodi an, in denen nur das zweite Antriebsaggregat 9 mit der Ausgangswelle 11 verbunden ist. Hierzu müssen insbesondere das erste und das dritte Schaltelement SE1, SE3 geöffnet sein, damit keine Verbindung zum ersten Antriebsaggregat 8 besteht. Diese sind insbesondere zwei elektromotorischer Gänge, beispielsweise wenn das zweite Antriebsaggregat 9 eine elektrische Maschine ist. Vorteilhaft kann in einem dieser Gänge ein Fahrzeug lokal emissionsfrei betrieben werden.Two corridors close in the following row of the matrix E1 , E2 or operating modes in which only the second drive unit 9 with the output shaft 11 connected is. For this purpose, in particular the first and the third switching element SE1 , SE3 be open so that there is no connection to the first drive unit 8th consists. These are in particular two electromotive gears, for example when the second drive unit 9 is an electrical machine. A vehicle can advantageously be operated locally emission-free in one of these gears.

Durch Schließen des dritten Schaltelements SE3 und entsprechendem Öffnen des ersten, des zweiten, des vierten, des fünften und/oder siebten Schaltelements SE1, SE2, SE4, SE5, SE7 und optionales Schließen oder Öffnen des sechsten Schaltelements SE6 ergibt sich ein leistungsverzweigter Betrieb, der eCVT-Modus, welcher eine voneinander unabhängige Vortriebsleistung an der Ausgangswelle 11 und Ladeleistung des zweiten Antriebsaggregates 9 ermöglicht. Insbesondere eignet sich dieser Betriebsmodus zum hybridischen Anfahren bei niedrigem Batterieladezustand, da ein stufenloses Verändern der Übersetzungsverhältnisse und damit insbesondere stufenloses Beschleunigen bei gleichzeitigem generatorischen Betrieb des zweiten Antriebsaggregates 9 möglich ist.By closing the third switching element SE3 and corresponding opening of the first, the second, the fourth, the fifth and / or the seventh switching element SE1 , SE2 , SE4 , SE5 , SE7 and optional closing or opening of the sixth switching element SE6 the result is a power-split operation, the eCVT mode, which has independent propulsive power on the output shaft 11 and charging power of the second drive unit 9 enables. In particular, this operating mode is suitable for hybrid start-up when the battery state of charge is low, since the gear ratios can be continuously changed and thus in particular continuously accelerated with simultaneous generator operation of the second drive unit 9 is possible.

Ein weiterer Modus CH, oder auch Standladen genannt, ergibt sich, wenn das ersten und das sechse Schaltelement SE1, SE6 geschlossen sind und alle weiteren Schaltelemente SE2, SE3, SE4, SE5, SE7 geöffnet sind. Die Antriebsaggregate 8 und 9 werden dabei miteinander gekoppelt, wobei keine Verbindung zur Ausgangswelle 11 besteht. In diesem Betriebsmodus kann während des Stillstands der Ausgangswelle, insbesondere eines Fahrzeugs, mittels des ersten Antriebsaggregates 8 das zweite 9 angetrieben werden, beispielsweise generatorisch zum Laden einer elektrischen Energiequelle 70, beispielsweise eine Batterie, verwendet werden. Alternativ kann mittels des zweiten Antriebsaggregates 9 auch das erste Antriebsaggregat 8 angetrieben werden und beispielsweise ein Verbrennungsmotorstart oder eine Diagnose des Verbrennungsmotors durchgeführt werden, falls das erste Antriebsaggregat 8 ein Verbrennungsmotor ist und das zweite Antriebsaggregat 9 eine elektrische Maschine ist.Another mode CH, or also called stationary charging, results when the first and the sixth switching element SE1 , SE6 are closed and all other switching elements SE2 , SE3 , SE4 , SE5 , SE7 are open. The drive units 8th and 9 are coupled with each other, with no connection to the output shaft 11 consists. In this operating mode, while the output shaft, in particular a vehicle, is at a standstill, by means of the first drive unit 8th the second 9 are driven, for example as a generator to charge an electrical energy source 70 such as a battery can be used. Alternatively, by means of the second drive unit 9 also the first drive unit 8th are driven and, for example, an internal combustion engine start or a diagnosis of the internal combustion engine can be carried out if the first drive unit 8th is an internal combustion engine and the second drive unit 9 is an electrical machine.

3 zeigt eine graphische Darstellung der Schaltbarkeitsmatrix der schaltbaren Gänge. Auf der linken Seite sind die elektromotorischen Gänge E1, E2, in der Mitte die sieben verbrennungsmotorischen Gänge G1...G6, R und auf der rechten Seite der eCVT-Modus dargestellt. Dabei symbolisiert der durchgezogene Pfeil zugkraftunterbrechungsfreie Übergänge und der gestrichelte Pfeil schaltbare Übergänge zwischen zwei Gängen. So ist es bei den verbrennungsmotorischen Gänge G1 bis R es immer möglich in den nächsthöheren Gang zu schalten. Des Weiteren kann vom ersten Gang G1 in den dritten Gang G3 und von dem vierten Gang G4 in der sechsten Gang G6 zugkraftunterbrechungsfrei gewechselt werden. 3 shows a graphic representation of the shiftability matrix of the shiftable gears. On the left are the electromotive gears E1 , E2 , in the middle the seven internal combustion engine gears G1 ... G6 , R. and on the right the eCVT mode is shown. The solid arrow symbolizes transitions without interruption of traction and the dashed arrow symbolizes switchable transitions between two gears. So it is with the internal combustion engine gears G1 to R. it is always possible to shift into the next higher gear. Furthermore, from first gear G1 into third gear G3 and from fourth gear G4 in sixth gear G6 can be changed without interruption of traction.

Weiter kann vom elektromotorischen ersten Gang E1 der Verbrennungsmotor im vierten Gang G4 und im siebten Gang R gestartet werden. Vom elektromotorischem zweitem Gang E2 kann der Verbrennungsmotor im vierten Gang G4, im fünften Gang G5 und im sechsten Gang G6 gestartet werden. Dabei ist ein Start im sechsten Gang G6 ohne einen zusätzlichen Anlasser möglich, ein sogenannter Komfortstart.You can continue from the electromotive first gear E1 the internal combustion engine in fourth gear G4 and in seventh gear R. be started. From the electromotive second gear E2 the combustion engine can in fourth gear G4 , in fifth gear G5 and in sixth gear G6 be started. There is a start in sixth gear G6 possible without an additional starter, a so-called comfort start.

4 zeigt ein Fahrzeug 300 mit Rädern 310, wobei das Fahrzeug eine Hybridantriebsanordnung 200, wie oben beschrieben, umfasst. 4th shows a vehicle 300 with wheels 310 , wherein the vehicle is a hybrid propulsion arrangement 200 as described above.

5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung 200 mit einem Getriebe 100. Mit Schritt 405 startet das Verfahren. In Schritt 410 wird ein Betriebsvorgabesignal BV ermittelt und in Schritt 420 mindestens eines der Schaltelemente SE1...SE7 zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes 100 in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals BV angesteuert. Mit Schritt 425 endet das Verfahren. Das Betriebsvorgabesignal BV ist hierbei entweder ein Parameter für eine physikalische Größe im Getriebe 100 wie z.B. ein Drehmoment oder eine Drehzahl oder eine zu übertragende Leistung, welche an einer Komponente des Getriebes 100 anliegen oder übertragen werden soll. Diese Komponenten sind insbesondere Eingangswelle 10, Ausgangswelle 11 aber auch die Parameter an den Antriebsaggregaten 8, 9 oder den Schaltelementen SE1...SE7. Darüber hinaus kann das Betriebsvorgabesignal BV auch einen bestimmten Betriebsmodus wie einen der sieben verbrennungsmotorischen Gänge G1...G6, R oder der zwei elektromotorischen Gänge E1, E2, welche nur mit dem zweiten Antriebsaggregat betrieben werden, oder auch die besonderen Funktionen eCVT oder Standladen CH darstellen. In Abhängigkeit dieses Betriebsvorgabesignals BV werden die Schaltelemente SE1 bis SE7 entsprechend der Schaltmatrix angesteuert, um das Getriebe 100 in den entsprechenden Gang oder Betriebsmodus zu schalten. Für eine zugkraftunterbrechungsfreie Umschaltung zwischen den einzelnen Gängen oder Betriebsmodi ist es notwendig, dass eines der Schaltelemente SE1...SE7 seinen Zustand vor und nach der Schaltung beibehält, wobei ein weiteres Schaltelement während des Schaltens aus dem geöffneten in den geschlossenen Zustand übergeht, während ein anderes aus dem geschlossenen in den geöffneten Zustand übergeht. 5 shows a flow chart of a method 400 for operating a hybrid drive arrangement 200 with a gear 100 . With step 405 starts the process. In step 410 an operating default signal BV is determined and in step 420 at least one of the switching elements SE1 ... SE7 for setting the functionality of the transmission 100 controlled as a function of the default operating signal BV. With step 425 the procedure ends. The default operating signal BV is either a parameter for a physical variable in the transmission 100 such as a torque or a speed or a power to be transmitted, which on a component of the transmission 100 pending or should be transferred. In particular, these components are input shaft 10 , Output shaft 11 but also the parameters on the drive units 8th , 9 or the switching elements SE1 ... SE7 . In addition, the operating specification signal BV can also have a specific operating mode such as one of the seven internal combustion engine gears G1 ... G6 , R. or the two electromotive gears E1 , E2 , which are only operated with the second drive unit, or which also represent the special functions eCVT or stationary charger CH. The switching elements are dependent on this operating specification signal BV SE1 to SE7 controlled according to the switching matrix to the transmission 100 to shift into the appropriate gear or operating mode. For a changeover between the individual gears or operating modes without interruption in tractive force, it is necessary that one of the shifting elements SE1 ... SE7 maintains its state before and after switching, with a further switching element transitioning from the open to the closed state during switching, while another switches from the closed to the open state.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • WO 2010/009943 A1 [0002]WO 2010/009943 A1 [0002]

Claims (12)

Getriebe (100) für eine Hybridantriebsanordnung, welches mit zwei Antriebsaggregaten (8,9) koppelbar ist, mit einer Eingangswelle (10) und einer Ausgangswelle (11), mindestens einem ersten, einem zweiten, einem dritten und einem vierten Schaltelement (SE1, SE2, SE3, SE4), und einem ersten, einem zweiten und einem dritten Planetengetriebe (5,6,7), wobei die Eingangswelle (10) mit dem Sonnenrad (S2) des zweiten Planetengetriebes (6) gekoppelt ist, und wobei die Eingangswelle mittels dem ersten Schaltelement (SE1) koppelbar ist mit dem Sonnenrad (S1) des ersten Planetengetriebes (5), wobei das zweite Schaltelement (SE2) dazu eingerichtet ist den Planetenträger (P1) des ersten Planetengetriebes (5) abzubremsen oder freizugeben, wobei das Hohlrad (H1) des ersten Planetengetriebes (5) mittels dem dritten Schaltelement (SE3) koppelbar ist mit dem Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebes (6), wobei das Hohlrad (H1) des ersten Planetengetriebes (5) mit dem Planetenträger (P3) des dritten Planetengetriebes (7) gekoppelt ist, wobei das Sonnenrad (S3) des dritten Planetengetriebes (7) mittels des vierten Schaltelement (SE4) koppelbar ist mit der Ausgangswelle, und wobei die Ausgangswelle (11) mit dem Planetenträger (P2) des zweiten Planetengetriebes (6) und dem Hohlrad (H3) des dritten Planetengetriebes (7) gekoppelt ist.Transmission (100) for a hybrid drive arrangement, which can be coupled with two drive units (8,9), with an input shaft (10) and an output shaft (11), at least a first, a second, a third and a fourth switching element (SE1, SE2, SE3, SE4), and a first, a second and a third planetary gear (5,6,7), wherein the input shaft (10) is coupled to the sun gear (S2) of the second planetary gear (6), and wherein the input shaft can be coupled to the sun gear (S1) of the first planetary gear (5) by means of the first shift element (SE1), wherein the second shift element (SE2) is set up to brake or release the planet carrier (P1) of the first planetary gear (5), wherein the ring gear (H1) of the first planetary gear (5) can be coupled to the ring gear (H2) of the second planetary gear (6) by means of the third shift element (SE3), wherein the ring gear (H1) of the first planetary gear (5) is coupled to the planet carrier (P3) of the third planetary gear (7), wherein the sun gear (S3) of the third planetary gear (7) can be coupled to the output shaft by means of the fourth shift element (SE4), and wherein the output shaft (11) is coupled to the planet carrier (P2) of the second planetary gear (6) and the ring gear (H3) of the third planetary gear (7). Getriebe (100) nach Anspruch 1, mit einem fünften Schaltelement (SE5), das dazu eingerichtet ist, das Sonnenrad (S3) des dritten Planetengetriebes (7) abzubremsen oder freizugebenGear (100) Claim 1 , with a fifth switching element (SE5) which is set up to brake or release the sun gear (S3) of the third planetary gear (7) Getriebe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem sechsten Schaltelement (SE6), das dazu eingerichtet ist, die Eingangswelle (10) koppelbar mit dem Planetenträger (P1) des ersten Planetengetriebes (5) zu verbindenTransmission (100) according to one of the preceding claims, with a sixth shifting element (SE6), which is set up to connect the input shaft (10) to the planet carrier (P1) of the first planetary gear (5) such that it can be coupled Getriebe (100) nach einem der Ansprüche, mit einem siebten Schaltelement (SE7), das dazu eingerichtet ist, das Sonnenrad (S1) des ersten Planetengetriebes (5) mit dem Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebes (6) koppelbar zu verbinden, und die Eingangswelle (10) über das erste Schaltelement (SE1) koppelbar mit dem Hohlrad (H2) des zweiten Planetengetriebes (6) zu verbindenTransmission (100) according to one of the claims, with a seventh shifting element (SE7) which is configured to connect the sun gear (S1) of the first planetary gear (5) to the ring gear (H2) of the second planetary gear (6) in a couplable manner, and to connect the input shaft (10) to the ring gear (H2) of the second planetary gear (6) so that it can be coupled via the first shift element (SE1) Getriebe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste, das zweite, das dritte, das vierte, das fünfte, das sechse und/oder das siebte Schaltelement (SE1 ... SE7) eine Kupplung umfasst, insbesondere umfassen das zweite, das dritte, das vierte und/oder das sechse Schaltelement (SE2, SE3, SE4, SE6) eine Klauen-Kupplung, und insbesondere umfasst das erste, das fünfte und/oder das siebte Schaltelement (SE1, SE5, SE7) eine Schlupfkupplung oder eine Reibkupplung.Transmission (100) according to one of the preceding claims, wherein the first, the second, the third, the fourth, the fifth, the sixth and / or the seventh shifting element (SE1 ... SE7) comprises a clutch, in particular comprise the second, the third, the fourth and / or the sixth shifting element (SE2, SE3, SE4, SE6) a dog clutch, and in particular the first, the fifth and / or the seventh shifting element (SE1, SE5, SE7) comprises a slip clutch or a Friction clutch. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite und/oder das fünfte Schaltelement (SE2, SE5) eine Bremse umfasst.Transmission according to one of the preceding claims, wherein the second and / or the fifth shift element (SE2, SE5) comprises a brake. Getriebe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes Antriebsaggregat (8), insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, mit der Eingangswelle (10) gekoppelt ist und/ oder ein zweites Antriebsaggregat (9), insbesondere eine elektrische Maschine, mit dem Hohlrad (H1) des ersten Planetengetriebes (5) und mit dem Planetenträger (P3) des dritten Planetengetriebes (7) gekoppelt ist.Transmission (100) according to one of the preceding claims, wherein a first drive unit (8), in particular an internal combustion engine, is coupled to the input shaft (10) and / or a second drive unit (9), in particular an electrical machine, is coupled to the ring gear (H1 ) of the first planetary gear (5) and the planet carrier (P3) of the third planetary gear (7) is coupled. Getriebe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ändern der Übersetzungsverhältnisse des Getriebes (100) zugkraftunterbrechungsfrei erfolgt.Transmission (100) according to one of the preceding claims, wherein a change in the transmission ratios of the transmission (100) takes place without interruption of traction. Getriebe (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Ansteuerung (50) zur Ansteuerung mindestens eines der Schaltelemente (SE1...SE7) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Betriebsvorgabesignals (BV).Transmission (100) according to one of the preceding claims, with a control (50) for controlling at least one of the switching elements (SE1 ... SE7) as a function of a predetermined operating setting signal (BV). Hybridantriebsanordnung (200) mit einem Getriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Hybridantriebsanordnung (200) ein erstes Antriebsaggregat (8) und ein zweites Antriebsaggregat (9) und/oder einen Pulswechselrichter (60) und eine elektrische Energiequelle (70) umfasst.Hybrid drive arrangement (200) with a transmission (100) according to one of the Claims 1 to 9 , wherein the hybrid drive arrangement (200) comprises a first drive unit (8) and a second drive unit (9) and / or a pulse inverter (60) and an electrical energy source (70). Fahrzeug (300) mit einer Hybridantriebsanordnung (200) nach Anspruch 10.Vehicle (300) with a hybrid drive arrangement (200) according to Claim 10 . Verfahren (400) zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung (200) mit einem Getriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit den Schritten: Ermitteln (410) eines Betriebsvorgabesignals (BV) Ansteuern (420) mindestens eines der Schaltelemente (SE1..SE7) zur Einstellung der Funktionalität des Getriebes (100) in Abhängigkeit des Betriebsvorgabesignals (BV).Method (400) for operating a hybrid drive arrangement (200) with a transmission (100) according to one of the Claims 1 to 9 with the following steps: determining (410) an operating default signal (BV) actuating (420) at least one of the switching elements (SE1..SE7) for setting the functionality of the transmission (100) as a function of the operating default signal (BV).
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