DE102019217755A1 - Hybrid drive device for a motor vehicle and method for operating a drive device - Google Patents

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Abstract

Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend eine elektrische Maschine (2), eine Eingangswelle (3), wobei die Eingangswelle (3) mittels der elektrischen Maschine (2) antreibbar ist, eine Ausgangswelle (4), die im Wesentlichen parallel zu der Eingangswelle (3) angeordnet ist und die mit einer Abtriebseinheit (5) verbunden ist und ein Planetengetriebe (6), wobei das Planetengetriebe (6) koaxial an der Ausgangswelle (4) angeordnet ist und mit dieser antriebswirksam verbunden ist, wobei die Eingangswelle (3) über ein erstes Zahnradpaar (7) antriebswirksam mit dem Planetengetriebe (6) verbunden ist, über ein zweites Zahnradpaar (8) und ein erstes Koppelelement (14) antriebswirksam mit dem Planetengetriebe (6) verbindbar ist und über ein drittes Zahnradpaar (9) und ein zweites Koppelelement (15) antriebswirksam mit dem Planetengetriebe (6) verbindbar ist.Drive device (1) for a motor vehicle comprising an electrical machine (2), an input shaft (3), the input shaft (3) being drivable by means of the electrical machine (2), an output shaft (4) which is essentially parallel to the input shaft (3) is arranged and which is connected to an output unit (5) and a planetary gear (6), wherein the planetary gear (6) is arranged coaxially on the output shaft (4) and is operatively connected to this, the input shaft (3) is drivingly connected to the planetary gear (6) via a first gear pair (7), via a second gear pair (8) and a first coupling element (14) drivingly connectable to the planetary gear (6) and via a third gear pair (9) and a second coupling element (15) can be connected to the planetary gear (6) in a driving manner.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybrid-Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine elektrische Maschine, einen Verbrennungsmotor, eine Eingangswelle, wobei die Eingangswelle mit beiden Antriebselementen antreibbar ist, eine Ausgangswelle, die parallel zu der Eingangswelle angeordnet ist und die mit einer Abtriebseinheit verbunden ist und ein Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe koaxial an der Ausgangswelle angeordnet ist und mit dieser antriebswirksam verbunden ist. Zudem weist die Antriebsvorrichtung ein nicht schaltbares und drei schaltbare Zahnradpaare auf.The present invention relates to a hybrid drive device for a motor vehicle comprising an electric machine, an internal combustion engine, an input shaft, the input shaft being drivable with both drive elements, an output shaft which is arranged parallel to the input shaft and which is connected to an output unit and a Planetary gear, wherein the planetary gear is arranged coaxially on the output shaft and is connected to the output shaft in a driving manner. In addition, the drive device has one non-switchable and three switchable gear pairs.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinrichtung.The invention also relates to a method for operating a drive device.

Stand der TechnikState of the art

Das Dokument DE 10 2015 218 820 A1 beschreibt einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug umfassend eine relativ zu einer Basis drehbare Antriebswelle zur Einleitung eines Drehmoments eines basisfesten Antriebsaggregats, ein Planetengetriebe mit drei Getriebeelementen, nämlich einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Steg, auf dem ein Satz Planeten, die einerseits mit dem Sonnenrad und andererseits mit dem Hohlrad kämmen, drehbar gelagert ist, und ein Differenzial mit einer Differenzial-Eingangswelle und zwei Differenzial-Ausgangswellen, wobei die Antriebswelle mit einem ersten Getriebeelement verbunden und über eine schaltbare Kupplung mit einem von dem ersten Getriebeelement verschiedenen, zweiten Getriebeelement gekoppelt ist und wobei die Differenzial-Eingangswelle ebenfalls mit einem Getriebeelement verbunden ist. Derart kann die Aufspaltung eines Eingangsmoments auf zwei Pfade, nämlich einen obligatorischen Pfad und einen fakultativen Pfad, erreicht werden, jedoch nur im „zweiten Gang“, wobei die Leistungsaufteilung über das Sonnenrad und das Hohlrad des Planetengetriebes erfolgt. Im „ersten Gang“ erfolgt der Drehmomentfluss lediglich über das Hohlrad. Um eine hohe Leistungsübertragung zu gewährleisten ergibt sich dadurch ein hohes Reaktionsmoment an dem Sonnenrad. Das Zahnradpaar des obligatorischen Pfads und somit der erste Gang kann bei dem in diesem Dokument gezeigten Design nur mit einem erheblichen konstruktiven Aufwand übersetzungsvariabel gestaltet werden. Insbesondere bei einer kleinen Übersetzung kann sich hierbei die Anbindung des Hohlrads kompliziert gestalten, denn wird das Abtriebszahnrad des Zahnradpaars des obligatorischen Pfads zu klein, ist ein zusätzlicher Hohlradträger notwendig und die Komplexität des Aufbaus steigt.The document DE 10 2015 218 820 A1 describes a drive train for a motor vehicle comprising a drive shaft rotatable relative to a base for introducing a torque of a drive unit fixed to the base, a planetary gear with three gear elements, namely a sun gear, a ring gear and a web on which a set of planets, on the one hand the sun gear and on the other hand, mesh with the ring gear, is rotatably mounted, and a differential with a differential input shaft and two differential output shafts, the drive shaft being connected to a first gear element and coupled via a switchable clutch to a second gear element different from the first gear element and wherein the differential input shaft is also connected to a transmission element. In this way, the input torque can be split into two paths, namely an obligatory path and an optional path, but only in “second gear”, with the power being split via the sun gear and the ring gear of the planetary gear. In “first gear” the torque flow only takes place via the ring gear. In order to ensure high power transmission, this results in a high reaction torque on the sun gear. In the design shown in this document, the gear wheel pair of the obligatory path and thus the first gear can only be designed to be variable in translation with considerable constructive effort. The connection of the ring gear can be complicated, especially with a small gear ratio, because if the output gear of the gear pair of the mandatory path becomes too small, an additional ring gear carrier is necessary and the complexity of the structure increases.

Aus der nicht veröffentlichten DE 10 2019 215 274 ist eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die eine elektrische Maschine, eine Eingangswelle, eine Ausgangswelle, ein Planetengetriebe sowie ein erstes Zahnradpaar, ein zweites Zahnradpaar und ein drittes Zahnradpaar umfasst.From the unpublished DE 10 2019 215 274 a drive device for a motor vehicle is known which comprises an electric machine, an input shaft, an output shaft, a planetary gear and a first pair of gears, a second pair of gears and a third pair of gears.

Die Eingangswelle ist mittels der elektrischen Maschine antreibbar. Die elektrische Maschine kann sowohl elektromotorisch wie auch generatorisch betrieben werden. Die Ausgangswelle ist parallel zu der Eingangswelle angeordnet und antriebswirksam mit einer Abtriebseinheit verbunden.The input shaft can be driven by means of the electrical machine. The electric machine can be operated with an electric motor as well as with a generator. The output shaft is arranged parallel to the input shaft and is connected to an output unit in a driving manner.

Das Planetengetriebe ist koaxial an der Ausgangswelle angeordnet und mit dieser antriebswirksam verbunden.The planetary gear is arranged coaxially on the output shaft and connected to it in a driving manner.

Die Eingangswelle ist über das erste Zahnradpaar antriebswirksam mit dem Planetengetriebe verbunden, über das zweite Zahnradpaar und ein erstes Koppelelement antriebswirksam mit dem Planetengetriebe verbindbar und über das dritte Zahnradpaar und ein zweites Koppelelement antriebswirksam mit dem Planetengetriebe verbindbar.The input shaft is drivingly connected to the planetary gear via the first gear pair, drivingly connectable to the planetary gear via the second gear pair and a first coupling element, and drivingly connectable to the planetary gear via the third gear pair and a second coupling element.

Diesem Stand der Technik beschriebene Antriebsvorrichtung arbeitet rein elektrisch und ist nicht für einen Hybridantrieb ausgelegt.This drive device described in the prior art works purely electrically and is not designed for a hybrid drive.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug darzustellen, die bei voller Funktionalität eines Zwei-Gang-Getriebes eine Aufspaltung eines Eingangsdrehmoments auf zwei Drehmomentübertragungspfade, nämlich einem obligatorischen Drehmomentübertragungspfad und einen fakultativen Drehmomentübertragungspfad, in jedem der beiden Gänge erlaubt, wobei die Antriebsenergie von zwei alternativen Antriebselementen kommt.It is an object of the invention to provide an improved drive device for a motor vehicle which, with full functionality of a two-speed transmission, allows an input torque to be split into two torque transmission paths, namely a mandatory torque transmission path and an optional torque transmission path, in each of the two gears, the Drive energy comes from two alternative drive elements.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Hybrid-Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassend eine elektrische Maschine, einen Verbrennungsmotor, eine Eingangswelle, wobei die Eingangswelle mittels der elektrischen Maschine und des Verbrennungsmotors antreibbar ist, eine Ausgangswelle, die parallel zu der Eingangswelle angeordnet ist und die mit einer Abtriebseinheit verbunden ist und ein Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe koaxial an der Ausgangswelle angeordnet ist und mit dieser antriebswirksam verbunden ist, wobei die Eingangswelle über drei Zahnradpaare antriebswirksam mit dem Planetengetriebe verbunden ist.The object is achieved with a hybrid drive device for a motor vehicle comprising an electrical machine, an internal combustion engine, an input shaft, the input shaft being drivable by means of the electrical machine and the internal combustion engine, an output shaft which is arranged parallel to the input shaft and which is connected to a Output unit is connected and a planetary gear, the planetary gear being arranged coaxially on the output shaft and drivingly connected to it, the input shaft being drivingly connected to the planetary gear via three pairs of gears.

Es ist von Vorteil, dass das Planetengetriebe ein Sonnenrad ein Hohlrad und einen Planetenträger, auf dem ein Satz Planetenräder, die einerseits mit dem Sonnenrad und andererseits mit dem Hohlrad kämmen, drehbar gelagert ist, aufweist, wobei ein Zahnradpaar antriebswirksam mit dem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden ist, ein weiteres Zahnradpaar schaltbar mit dem Sonnenrad, das Zahnradpaar 8 über das Schaltelement antriebswirksam mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes verbindbar ist und das Zahnradpaar 9 über das Schaltelement antriebswirksam mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes verbindbar ist und wobei der Planetenträger fest mit der Ausgangswelle verbunden ist.It is advantageous that the planetary gear has a sun gear and a ring gear Planet carrier, on which a set of planetary gears, which mesh on the one hand with the sun gear and on the other hand with the ring gear, is rotatably mounted, with one gear pair being operatively connected to the ring gear of the planetary gear, another gear pair switchable with the sun gear, the gear pair 8th can be effectively connected to the sun gear of the planetary gear via the switching element and the gear pair 9 can be effectively connected to the sun gear of the planetary gear via the switching element and wherein the planet carrier is firmly connected to the output shaft.

Dabei ist die Hybrid-Abtriebsvorichtung durch ein Differentialgetriebe mit einer Differential-Eingangswelle und zwei Differential-Ausgangswellen, die auf angetriebene Räder eines Kraftfahrzeugs abtreiben, gebildet, wobei die Ausgangswelle antriebswirksam mit der Differential-Eingangswelle verbunden ist.The hybrid output device is formed by a differential gear with a differential input shaft and two differential output shafts that drive off the driven wheels of a motor vehicle, the output shaft being operatively connected to the differential input shaft.

Die Zahnradpaare weisen jeweils ein Festrad auf, wobei diese Festräder auf der Eingangswelle der Hybrid-Antriebsvorrichtung angeordnet sind.The gear wheel pairs each have a fixed gear, these fixed gears being arranged on the input shaft of the hybrid drive device.

Die Hybrid-Antriebsvorrichtung weist eine Pilotlagerung auf der Eingangswelle zwischen der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor auf.The hybrid drive device has a pilot bearing on the input shaft between the electric machine and the internal combustion engine.

Zum elektrischen kontinuierlichen Fahren ist es von Vorteil, dass das Zahnradpaar 7a mit einem über ein Schaltelement schaltbares Losrad mit dem Sonnenrad verbindbar ist.For electrical continuous driving, it is advantageous that the gear wheel pair 7a can be connected to the sun gear with an idler gear that can be switched via a switching element.

Die Aufgabe wird zudem gelöst mit einem Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Antriebsvorrichtung, wobei ein rein elektrischer Antrieb über eine Leistungsverzweigung und gleichzeitigen Eintrieb in das Hohlrad als auch in das Sonnenrad des Planetenradsatzes erfolgt.The object is also achieved with a method for operating a hybrid drive device, with a purely electric drive via a power split and simultaneous input into the ring gear and into the sun gear of the planetary gear set.

Das Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Antriebsvorrichtung ist so ausgelegt, dass ein Hybridmodus sowohl in der ersten Gangstufe als auch in der zweiten Gangstufe erfolgt, wobei durch die elektrische Maschine das Hohlrad angetrieben wird und durch den Verbrennungsmotor das Sonnenrad,
wobei entweder die erste oder die zweite Gangstufe eingelegt wird.The method for operating a hybrid drive device is designed in such a way that a hybrid mode takes place both in the first gear stage and in the second gear stage, the ring gear being driven by the electric machine and the sun gear being driven by the internal combustion engine,
either the first or the second gear is engaged.

FigurenlisteFigure list

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung im Stand der Technik,
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Drehmomentflusses bei einem geschalteten ersten Gang in einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung, also Fahren im ersten Gang mit einem Energiewandler
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Drehmomentflusses bei einem kontinuierlich variablen Modus, Fahren im CVT-Modus 1
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung in einer zweiten Gangstufe, Fahren im CVT Modus 2
The invention is described below by way of example with reference to the drawings.
  • 1 shows a schematic representation of a drive device in the prior art,
  • 2 shows a schematic representation of a torque flow when first gear is engaged in a drive device according to the invention, that is, driving in first gear with an energy converter
  • 3 FIG. 11 shows a schematic representation of a torque flow in a continuously variable mode, driving in CVT mode 1
  • 4th shows a schematic representation of a drive device in a second gear stage, driving in CVT mode 2

In 1 ist eine Ausführungsvariante der Antriebsvorrichtung 1 im Stand der Technik dargestellt, wobei die Antriebsvorrichtung 1 als Teil einer elektrischen Achse eines Kraftfahrzeugs zu sehen ist. In 1 ist eine Antriebsvorrichtung 1 in einer „Offset“-Anordnung der Wellen dargestellt.In 1 is a variant of the drive device 1 Shown in the prior art, the drive device 1 can be seen as part of an electric axle of a motor vehicle. In 1 is a driving device 1 shown in an "offset" arrangement of the waves.

Die Antriebsvorrichtung 1 weist eine elektrische Maschine 2, eine Eingangswelle 3, eine Ausgangswelle 4 und ein Planetengetriebe 6 auf.The drive device 1 has an electrical machine 2 , an input shaft 3 , an output shaft 4th and a planetary gear 6th on.

Die elektrische Maschine 2 kann sowohl elektromotorisch wie auch generatorisch betrieben werden. Über die elektrische Maschine 2 ist eine Eingangswelle 3 der Antriebsvorrichtung 1 antreibbar, d.h. über die elektrische Maschine 2 kann Drehmoment auf die Eingangswelle 3 übertragen werden (elektromotorischer Betrieb). Die elektrische Maschine 2 kann jedoch auch über die Eingangswelle 3 angetrieben werden (generatorischer Betrieb).The electric machine 2 can be operated with either an electric motor or a generator. About the electric machine 2 is an input shaft 3 the drive device 1 drivable, ie via the electrical machine 2 can torque to the input shaft 3 are transmitted (electric motor operation). The electric machine 2 however, it can also be via the input shaft 3 driven (generator operation).

Die Ausgangswelle 4 der Antriebsvorrichtung ist parallel versetzt zu der Eingangswelle 3 angeordnet.The output shaft 4th the drive device is offset in parallel with the input shaft 3 arranged.

Das Planetengetriebe 6 weist ein Sonnenrad 10, ein Hohlrad 11 und einen Planetenträger 12 auf dem ein Satz Planetenräder 13 drehbar gelagert ist auf. Die Planetenräder 13 kämmen einerseits mit dem Sonnenrad 10 und andererseits mit dem Hohlrad 11. Das Planetengetriebe 6 ist koaxial an der Ausgangswelle 4 angeordnet und der Planetenträger 12 ist fest mit der Ausgangswelle 4 verbunden.The planetary gear 6th has a sun gear 10 , a ring gear 11 and a planet carrier 12th on which a set of planet gears 13 is rotatably mounted. The planet gears 13 mesh with the sun gear on the one hand 10 and on the other hand with the ring gear 11 . The planetary gear 6th is coaxial on the output shaft 4th arranged and the planet carrier 12th is fixed to the output shaft 4th connected.

Die Ausgangswelle 4 ist weiterhin antriebswirksam mit einer Abtriebseinheit 5 verbunden. Die Abtriebseinheit 5 ist durch ein Differentialgetriebe 16 mit einer Differential-Eingangswelle 17 und zwei Differential-Ausgangswellen 18, 18' gebildet.The output shaft 4th is still effective as a drive with an output unit 5 connected. The output unit 5 is through a differential gear 16 with a differential input shaft 17th and two differential output shafts 18th , 18 ' educated.

Weiterhin weist die Antriebsvorrichtung 1 ein Zahnradpaar 7, ein Zahnradpaar 8 und ein Zahnradpaar 9 auf. Jedes der Zahnradpaare 7, 8, 9 ist verschieden ausgebildet und weist jeweils ein Festrad 19, 19', 19" auf, dass an der Eingangswelle 3 der Antriebsvorrichtung 1 angeordnet ist. Jedes der Festräder 19, 19', 19" kämmt jeweils mit einem Losrad 20, 20', 20". Das Zahnradpaar 7 ist antriebswirksam mit dem Hohlrad 11 des Planetengetriebes 6 verbunden. Das Zahnradpaar 8 ist über ein Schaltelement antriebswirksam mit dem Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 6 verbindbar und das Zahnradpaar 9 ist über ein Schaltelement 15 antriebswirksam mit dem Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 6 verbindbar. Das Zahnradpaar 7, das Zahnradpaar 8 und das Zahnradpaar 9 sind unterschiedlich ausgebildet. Über das Zahnradpaar 7 ist ein obligatorischer Drehmomentübertragungspfad gebildet. Über das Zahnradpaar 8 und das Schaltelement 14 ist ein schalbarer erster Gang und somit ein fakultativer Drehmomentübertragungspfad realisiert. Über das Zahnradpaar 9 und das Schaltelement 15 ist ein zweiter Gang und somit ein weiterer fakultativer Drehmomentübertragungspfad realisiert.Furthermore, the drive device 1 a pair of gears 7th , a pair of gears 8th and a pair of gears 9 on. Each of the gear pairs 7th , 8th , 9 is designed differently and each has a fixed gear 19th , 19 ' , 19 " on that on the input shaft 3 the drive device 1 is arranged. Each of the fixed gears 19th , 19 ' , 19 " combs each with a loose wheel 20th , 20 ', 20 ". The pair of gears 7th is effective as a drive with the ring gear 11 of the planetary gear 6th connected. The gear pair 8th is effective for driving with the sun gear via a switching element 10 of the planetary gear 6th connectable and the gear pair 9 is via a switching element 15th effective drive with the sun gear 10 of the planetary gear 6th connectable. The gear pair 7th , the gear pair 8th and the gear pair 9 are trained differently. About the gear pair 7th a mandatory torque transmission path is formed. About the gear pair 8th and the switching element 14th a shiftable first gear and thus an optional torque transmission path is implemented. About the gear pair 9 and the switching element 15th a second gear and thus a further optional torque transmission path is implemented.

In 2 ist die erfindungsgemäße Lösung mit einem zusätzlichen Antrieb, einem Verbrennungsmotor 2' dargestellt. Der Verbrennungsmotor treibt in die Eingangswelle 3 ein und ist direkt mit den Zahnradsätzen 8 und 9 verbunden. Die Eingangswelle 3 weist zudem ein Pilotlager 22 auf, um die beiden Antriebsquellen zu entkoppeln. Alternativ können die Antriebswellen durch ein Gehäuse getrennt werden. In diesem Fall ist am jeweiligen Wellenende eine Lagerung notwendig. Durch die Pilotlagerung ist eine Trennung nicht erforderlich
Auf der Eingangswelle 3 ist zudem ein weiterer Zahnradsatz 7a vorhanden, wobei ein Festrad 19a ein zugehöriges, schaltbares Losrad 20 antreibt. Das dem Festrad 19a zugeordnete Losrad 20 wird über eine Schalteinrichtung 21 mit dem zugeordneten Festrad 19a verbunden.
Mittels verdickter Linien ist der Drehmomentfluss bei einem elektrisch variablen Betriebsmodus für rein elektrisches Fahren dargestellt. Der Verbrennungsmotor 2' treibt in diesem Modus nicht an. Durch den Pilotlager 22 wird der in der Figur auf der rechten Seite dargestellten Teil der Eingangswelle 3 nicht angetrieben.In 2 is the solution according to the invention with an additional drive, an internal combustion engine 2 ' shown. The internal combustion engine drives into the input shaft 3 one and is right with the gear sets 8th and 9 connected. The input shaft 3 also has a pilot camp 22nd to decouple the two drive sources. Alternatively, the drive shafts can be separated by a housing. In this case, a bearing is necessary at the respective shaft end. Separation is not necessary due to the pilot storage
On the input shaft 3 is also another gear set 7a present, with a fixed gear 19a an associated, switchable idler wheel 20th drives. The fixed gear 19a assigned idler wheel 20th is via a switching device 21 with the assigned fixed gear 19a connected.
The torque flow in an electrically variable operating mode for purely electric driving is shown by means of thick lines. The internal combustion engine 2 ' does not drive in this mode. Through the pilot camp 22nd becomes the part of the input shaft shown in the figure on the right 3 not powered.

Durch die geschlossene Schalteinrichtung 21 wird ein Teil der Leistung der elektrischen Maschine 2 über das Hohlrad 11 und über das Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 6 eingeleitet. Bei dieser Leistungsverzweigung sind vergleichsweise niedrige Kupplungsmomente erforderlich.The closed switching device 21 makes part of the power of the electrical machine 2 via the ring gear 11 and about the sun gear 10 of the planetary gear 6th initiated. With this power split, comparatively low clutch torques are required.

In der 3 ist der Leistungsfluss dargestellt, wenn beide Antriebssysteme, die elektrische Maschine 2 und der Verbrennungsmotor 2' arbeiten. Der Verbrennungsmotor 2' ist über den Radsatz 8 mit dem Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 6 bzw. der dazugehörigen Welle des Sonnenrads 10 verbunden. Im neutralen Zustand wäre keine der beiden Gänge der Zahnradsätze 8 und 9 geschaltet.In the 3 the power flow is shown when both drive systems, the electrical machine 2 and the internal combustion engine 2 ' work. The internal combustion engine 2 ' is about the wheelset 8th with the sun gear 10 of the planetary gear 6th or the associated shaft of the sun gear 10 connected. In the neutral state, neither of the two gears of the gear sets would be 8th and 9 switched.

3 zeigt somit den Energiefluss bei geschaltetem ersten Gang, was bedeutet, dass der Verbrennungsmotor über den Zahnradsatz 8 antreibt, während 4 den Antrieb über den zweiten Gang und den Zahnradsatz 9 darstellt. Über ein Festrad 20 treibt der Verbrennungsmotor 2' in das Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 6 ein. Die elektrische Maschine 2 wiederum treibt über das Hohlrad 11 an. Über den Planetenträger 12 erfolgt der Abtrieb auf das Antriebssystem. 3 thus shows the energy flow when first gear is engaged, which means that the internal combustion engine uses the gear set 8th drives while 4th the drive via second gear and the gear set 9 represents. Via a fixed gear 20th drives the combustion engine 2 ' in the sun gear 10 of the planetary gear 6th a. The electric machine 2 in turn drives via the ring gear 11 at. About the planet carrier 12th the output takes place on the drive system.

Ausgehend von einer rein elektrischen Fahrweise kann der Verbrennungsmotor 2' hinzugeschaltet werden, in dem durch Reibbelege in der Schalteinrichtung 14,15 die Drehzahl der Losräder mit der Drehzahl des Sonnenrads 10 angeglichen werden kann. Dadurch ist auch ein Starten des Verbrennungsmotors möglich, da die elektrische Maschine über das Sonnenrad 10 den Verbrennungsmotor 2' auf eine Zünddrehzahl beschleunigen kann.Based on a purely electric driving style, the internal combustion engine can 2 ' be switched on by friction linings in the switching device 14th , 15th the speed of the idler gears with the speed of the sun gear 10 can be adjusted. This also enables the internal combustion engine to be started, since the electrical machine is via the sun gear 10 the internal combustion engine 2 ' can accelerate to an ignition speed.

Je nach Auslegung kann der Verbrennungsmotor unterstützend wirken. Bei aktivem Drehzahlangleich ist die Anbindung des Verbrennungsmotors 2' auch mit einer formschlüssigen Lösung möglich. Allerdings ist dann ein Startergenerator für den Verbrennungsmotor 2' separat erforderlich. Sobald der Gang eingelegt ist, kann die Verbindung an der Schalteinrichtung 21 am Losrad des Zahnradsatzes 7a unterbrochen werden. Das Stützmoment an dem Sonnenrad 10 liefert dann der Verbrennungsmotor.Depending on the design, the combustion engine can have a supporting effect. When the speed adjustment is active, the internal combustion engine is connected 2 ' also possible with a form-fitting solution. However, there is then a starter generator for the internal combustion engine 2 ' required separately. As soon as the gear is engaged, the connection to the switching device 21 on the idler wheel of the gear set 7a to be interrupted. The supporting moment on the sun gear 10 the internal combustion engine then delivers.

Durch den Aufbau des Getriebes kann im Hybridmodus das gesamte Moment der elektrischen Maschine in die Planeten des Planetengetriebes 6 geleitet werden, wobei keine Leistungsaufteilung erfolgt. Je nach Drehmomentverhältnissen zwischen der elektrischen Maschine 2 und dem Verbrennungsmotor 2' können die Drehmomente am Abtrieb ohne einen Gangwechsel variiert werden.Due to the structure of the transmission, the entire torque of the electric machine can be transferred to the planetary gear in hybrid mode 6th are managed, with no division of services. Depending on the torque ratios between the electrical machine 2 and the internal combustion engine 2 ' the torque at the output can be varied without changing gear.

Soll in den zweiten Gang gewechselt werden und damit ein weiterer Regelbereich vorgewählt werden, muss die Schalteinrichtung 21 am Zahnradsatz 7a kurzzeitig geschlossen werden. Sobald die Neutralstellung der Schalteinheit 14,15 erreicht ist, kann die Zieldrehzahl mit dem Verbrennungsmotor 2' angefahren werden. Das Einlegen des zweiten Gangs kann dabei mit oder ohne Reibbelege erfolgen. Dadurch kann man weitgehend vermeiden, dass eine Zugkraftunterbrechung erfolgt. Sobald der Kraftschluss erfolgt ist, kann der Gang gewechselt werden. Während des Gangwechsels muss über die Schalteinrichtung ein Stützmoment aufgebaut werden damit während dem Gangwechsel keine Zugkraftunterbrechung zu spüren ist. Sobald der zweite Gang eingelegt ist wird das Stützmoment über den Verbrenner gewährleistet. Die Schalteinrichtung 21 kann wieder geöffnet werden.If you want to change to second gear and thus preselect a further control range, the switching device 21 must be on the gear set 7a be closed for a short time. As soon as the neutral position of the switching unit 14th , 15th is reached, the target speed with the internal combustion engine 2 ' be approached. The second gear can be engaged with or without friction pads. As a result, one can largely avoid an interruption in the tractive force. As soon as the frictional connection has taken place, the gear can be changed. During the gear change, a supporting torque must be built up via the shifting device so that no interruption in tractive force can be felt during the gear change. As soon as the second gear is engaged, the supporting torque is guaranteed by the combustion engine. The switching device 21 can be opened again.

Das Laden einer nicht dargestellten Batterie im Stand ist möglich, wenn der Steg des Planetengetriebes 6 blockiert wird. Dazu wird die Schalteinrichtung 14,15 offen betrieben, wobei einer der beiden Gänge eingelegt sein muss. Der Verbrennungsmotor 2' treibt in das Sonnenrad 10. Dabei kann sowohl der erste als auch der zweite Gang eingelegt sein. Der Abtrieb erfolgt über das Hohlrad 11 des Planetengetriebes 6, der die elektrische Maschine 2 antreibt, um die Batterie zu laden.A battery (not shown) can be charged while the vehicle is stationary if the web of the planetary gear 6th blocked. To do this, the Switching device 14th , 15th operated open, whereby one of the two gears must be engaged. The internal combustion engine 2 ' drives into the sun gear 10 . Both first and second gear can be engaged. The output takes place via the ring gear 11 of the planetary gear 6th who made the electric machine 2 drives to charge the battery.

Vielleicht kann man noch irgendwo erwähnen, dass die Architektur mit nur einem Gang oder auch mit mehr Gängen für den Verbrenner umsetzbar ist.Perhaps one can mention somewhere that the architecture can be implemented with just one aisle or with more aisles for the combustion engine.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
AntriebsvorrichtungDrive device
22
Elektrische MaschineElectric machine
2'2 '
VerbrennungsmotorInternal combustion engine
33
EingangswelleInput shaft
44th
AusgangswelleOutput shaft
55
AbtriebseinheitOutput unit
66th
PlanetengetriebePlanetary gear
77th
ZahnradpaarGear pair
7a7a
ZahnradpaarGear pair
88th
ZahnradpaarGear pair
99
ZahnradpaarGear pair
1010
SonnenradSun gear
1111
HohlradRing gear
1212th
PlanetenträgerPlanet carrier
1414th
SchaltelementSwitching element
1515th
SchaltelementSwitching element
1616
DifferentialgetriebeDifferential gear
1717th
Differential-EingangswelleDifferential input shaft
18, 18'18, 18 '
Differential-AusgangswelleDifferential output shaft
19, 19', 19", 19a19, 19 ', 19 ", 19a
FestradFixed gear
2020th
LosräderIdler gears
2222nd
PilotlagerPilot camp

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102015218820 A1 [0003]DE 102015218820 A1 [0003]
  • DE 102019215274 [0004]DE 102019215274 [0004]

Claims (8)

Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug umfassend - eine elektrische Maschine (2), einen Verbrennungsmotor (2') - eine Eingangswelle (3), wobei die Eingangswelle (3) mittels der elektrischen Maschine (2) und des Verbrennungsmotors (2') antreibbar ist, - eine Ausgangswelle (4), die parallel zu der Eingangswelle (3) angeordnet ist und die mit einer Abtriebseinheit (5) verbunden ist und - ein Planetengetriebe (6), wobei das Planetengetriebe (6) koaxial an der Ausgangswelle (4) angeordnet ist und mit dieser antriebswirksam verbunden ist, wobei die Eingangswelle (3) über zwei Zahnradpaare (7, 7a) antriebswirksam mit dem Planetengetriebe (6) verbunden ist, über ein Zahnradpaar (8) und ein Schaltelement (14) antriebswirksam mit dem Planetengetriebe (6) verbindbar ist und über ein Zahnradpaar (9) und ein Schaltelement (15) antriebswirksam mit dem Planetengetriebe (6) verbindbar ist.Hybrid drive device (1) for a motor vehicle comprising - an electrical machine (2), an internal combustion engine (2 ') - An input shaft (3), wherein the input shaft (3) can be driven by means of the electrical machine (2) and the internal combustion engine (2 '), - An output shaft (4) which is arranged parallel to the input shaft (3) and which is connected to an output unit (5) and - A planetary gear (6), wherein the planetary gear (6) is arranged coaxially on the output shaft (4) and is connected to the output shaft (4) in a driving manner, the input shaft (3) drivingly connected to the planetary gear (6) via two gear wheel pairs (7, 7a) is connected, via a pair of gears (8) and a switching element (14) drivingly connected to the planetary gear (6) and via a gear pair (9) and a switching element (15) drivingly connected to the planetary gear (6). Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (6) ein Sonnenrad (10), ein Hohlrad (11) und einen Planetenträger (12) auf dem ein Satz Planetenräder (13), die einerseits mit dem Sonnenrad (10) und andererseits mit dem Hohlrad (11) kämmen, drehbar gelagert ist, aufweist, wobei das Zahnradpaar (7) antriebswirksam mit dem Hohlrad (11) des Planetengetriebes (6) verbunden ist, das Zahnradpaar (7a) mit dem Sonnenrad (10) das Zahnradpaar (8) über das Schaltelement (14) antriebswirksam mit dem Sonnenrad (10) des Planetengetriebes (6) verbindbar ist und das Zahnradpaar (9) über das Schaltelement (15) antriebswirksam mit dem Sonnenrad (10) des Planetengetriebes (6) verbindbar ist und wobei der Planetenradträger (12) fest mit der Ausgangswelle (4) verbunden ist.Hybrid drive device (1) according to Claim 1 , characterized in that the planetary gear (6) has a sun gear (10), a ring gear (11) and a planet carrier (12) on which a set of planet gears (13), on the one hand with the sun gear (10) and on the other hand with the ring gear ( 11) mesh, is rotatably mounted, wherein the gear pair (7) is drivingly connected to the ring gear (11) of the planetary gear (6), the gear pair (7a) with the sun gear (10) the gear pair (8) via the switching element (14) can be effectively connected to the sun gear (10) of the planetary gear (6) and the pair of gears (9) can be connected to the sun gear (10) of the planetary gear (6) via the switching element (15) and the planetary gear carrier (12) is firmly connected to the output shaft (4). Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebseinheit (5) durch ein Differentialgetriebe (16) mit einer Differential-Eingangswelle (17) und zwei Differential-Ausgangswellen (18, 18'), die auf angetriebene Räder eines Kraftfahrzeugs abtreiben, gebildet ist, wobei die Ausgangswelle (4) antriebswirksam mit der Differential-Eingangswelle (17) verbunden ist.Hybrid drive device (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the output unit (5) is formed by a differential gear (16) with a differential input shaft (17) and two differential output shafts (18, 18 ') which drive on the driven wheels of a motor vehicle, the output shaft (4) is operatively connected to the differential input shaft (17). Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpaare (7,7a, 8,9) jeweils ein Festrad (19, 19a, 19', 19") aufweisen, wobei diese Festräder (19, 19a 19', 19") auf der Eingangswelle (3) der Antriebsvorrichtung (1) angeordnet sind.Hybrid drive device (1) according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the gear wheel pairs (7,7a, 8,9) each have a fixed gear (19, 19a, 19 ', 19 "), these fixed gears (19, 19a, 19', 19") on the input shaft (3 ) the drive device (1) are arranged. Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle zwischen der elektrischen Maschine (2) und dem Verbrennungsmotor (2') ein Pilotlager (22) aufweist.Hybrid drive device (1) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the input shaft between the electrical machine (2) and the internal combustion engine (2 ') has a pilot bearing (22). Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradpaar (7a) mit einem über ein Schaltelement (21) schaltbares Losrad (20) mit dem Sonnenrad (10) verbindbar ist.Hybrid drive device (1) according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the pair of gears (7a) can be connected to the sun gear (10) by means of an idler gear (20) which can be switched via a switching element (21). Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein rein elektrischer Antrieb über eine Leistungsverzweigung und gleichzeitigen Eintrieb in das Hohlrad (11) als auch in das Sonnenrad (10) des Planetengetrriebes (6) erfolgt.Method for operating a hybrid drive device (1) according to one of the Claims 1 to 6th , with a purely electric drive via a power split and simultaneous input into the ring gear (11) and into the sun gear (10) of the planetary gear (6). Verfahren zum Betrieb einer Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Hybridmodus sowohl in der ersten Gangstufe als auch in der zweiten Gangstufe erfolgt, wobei durch die elektrische Maschine (2) das Hohlrad (11) angetrieben wird und durch den Verbrennungsmotor (2') das Sonnenrad (10), wobei entweder die erste oder die zweite Gangstufe eingelegt wird.Method for operating a hybrid drive device (1) according to one of the Claims 1 to 6th , a hybrid mode taking place both in the first gear stage and in the second gear stage, the ring gear (11) being driven by the electric machine (2) and the sun gear (10) being driven by the internal combustion engine (2 '), with either the first or the second gear is engaged.
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