DE102020005101A1

DE102020005101A1 - Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102020005101A1
Application number: DE102020005101.4A
Authority: DE
Inventors: Tobias Schilder
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-08-20
Filing date: 2020-08-20
Publication date: 2022-02-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (12), welche eine Abtriebswelle (16) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (18), welche einen Stator (20) und einen von dem Stator (20) antreibbaren Rotor (22) aufweist, mit einem Getriebe (34), dessen Zwischenwelle (36) permanent drehmomentübertragend mit dem Rotor (22) gekoppelt ist, und mit einem Achsgetriebe (30), welches ein Eingangszahnrad (46) aufweist, wobei ein Schaltelement (44), welches verstellbar ist zwischen einem seriellen Schaltzustand (S), in welchem die Zwischenwelle (36) mittels des Schaltelements (44) drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle (16) gekoppelt ist, während das Eingangszahnrad (46) von der Abtriebswelle (16) und von der Zwischenwelle (36) entkoppelt ist, und einem Elektrozustand (E), in welchem die Zwischenwelle (36) mittels des Schaltelements (44) drehmomentübertragend mit dem Eingangszahnrad (46) gekoppelt ist, während die Zwischenwelle (36) von der Abtriebswelle (16) entkoppelt und die Abtriebswelle (16) von dem Eingangszahnrad (46) entkoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit einer solchen Hybridantriebseinrichtung.
Eine solche Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise bereits der EP 2 664 508 A2 als bekannt zu entnehmen. Die Hybridantriebseinrichtung umfasst eine Verbrennungskraftmaschine, welche eine Abtriebswelle aufweist. Außerdem umfasst die Hybridantriebseinrichtung eine elektrische Maschine, welche einen Stator und einen von dem Stator antreibbaren Rotor umfasst. Die Hybridantriebseinrichtung umfasst außerdem ein Getriebe, dessen Zwischenelement permanent drehmomentübertragend mit dem Rotor gekoppelt ist. Des Weiteren weist die Hybridantriebseinrichtung ein Achsgetriebe auf.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Hybridantriebseinrichtung und ein Kraftfahrzeug zu schaffen, so dass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Hybridantriebseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um eine Hybridantriebseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hybridantriebseinrichtung wenigstens ein Schaltelement aufweist, welches zwischen einem seriellen Schaltzustand, einem Elektrozustand und einem Hybridzustand verstellbar beziehungsweise umschaltbar ist. Der serielle Schaltzustand, der Elektrozustand und der Hybridzustand sind unterschiedliche Schaltzustände, in die das Schaltelement gebracht beziehungsweise zwischen welchen das Schaltelement verstellt beziehungsweise umgeschaltet werden kann. In dem seriellen Schaltzustand ist die Zwischenwelle mittels des Schaltelements drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle gekoppelt, während das Eingangszahnrad von der Abtriebswelle und von der Zwischenwelle entkoppelt ist. In dem Elektrozustand ist die Zwischenwelle mittels des Schaltelements drehmomentübertragend mit dem Eingangszahnrad gekoppelt, während die Zwischenwelle von der Abtriebswelle entkoppelt und die Abtriebswelle von dem Eingangszahnrad entkoppelt ist. In dem Hybridzustand sind die Abtriebswelle und die Zwischenwelle mittels des Schaltelements drehmomentübertragend miteinander gekoppelt, während die Abtriebswelle und die Zwischenwelle mittels des Schaltelements drehmomentübertragend mit dem Eingangszahnrad gekoppelt sind. Mit anderen Worten ist es in dem Hybridzustand vorgesehen, dass die Abtriebswelle und die Zwischenwelle mittels des Schaltelements drehmomentübertragend miteinander und gleichzeitig drehmomentübertragend mit dem Eingangszahnrad gekoppelt sind.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist unter dem Merkmal, dass zwei Bauelemente drehmomentübertragend miteinander gekoppelt sind, zu verstehen, dass zwischen den Bauelementen ein Drehmoment übertragen werden kann, so dass beispielsweise eines der Bauelemente von dem anderen Bauelement angetrieben werden kann. Außerdem ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung unter dem Merkmal, dass die Bauelemente voneinander entkoppelt sind, zu verstehen, dass dann, wenn die Bauelement voneinander entkoppelt sind, die Bauelemente nicht oder weniger stark miteinander gekoppelt sind, als wenn die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander gekoppelt sind. Somit kann beispielsweise dann, wenn die Bauelemente voneinander entkoppelt sind, höchstens ein erstes, vorzugsweise gegenüber null größeres Drehmoment zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden. Sind die Bauelemente drehmomentübertragend miteinander gekoppelt, so kann ein gegenüber dem ersten Drehmoment größeres und vorzugsweise gegenüber null größeres, zweites Drehmoment zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden. Besonders vorzugsweise ist es vorgesehen, dass dann, wenn die Bauelemente voneinander entkoppelt sind, kein Drehmoment zwischen den Bauelementen über das Schaltelement übertragen werden kann.
Des Weiteren ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung unter dem Merkmal, dass zwei Komponenten permanent drehmomentübertragend miteinander gekoppelt sind, zu verstehen, dass in einem von einer der Komponenten zu der anderen Komponente verlaufenden Drehmomentenfluss, über welchen Drehmomente zwischen den Komponenten übertragen werden können, keine Schalteinrichtung angeordnet ist, welche zwischen einem die Komponenten drehmomentübertragend miteinander koppelnden ersten Zustand und die Komponenten voneinander entkoppelnden zweiten Zustand umgeschaltet werden könnte, sondern die Komponenten sind stets drehmomentübertragend miteinander gekoppelt.
Des Weiteren ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter dem Merkmal, dass zwei Elemente drehfest miteinander verbunden sind, zu verstehen, dass die Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und dass dann, wenn die Elemente drehfest miteinander verbunden sind und angetrieben werden, sich die Elemente gemeinsam beziehungsweise gleichzeitig mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere um eine gemeinsame Drehachse und/oder relativ zu einem Gehäuse der Hybridantriebseinrichtung, drehen. Mit anderen Worten, wird beispielsweise eines der drehfest miteinander verbundenen Elemente angetrieben, indem ein Drehmoment auf das eine Elemente ausgeübt wird, so wird das andere Elemente von dem einen Elemente angetrieben, derart, dass sich die drehfest miteinander verbundenen Elemente, welche koaxial zueinander angeordnet sind, mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit, insbesondere um die Drehachse und/oder relativ zu dem Gehäuse, drehen.
Das Schaltelement ist beispielsweise ein formschlüssiges Schaltelement, insbesondere eine auch als Klaue bezeichnete Klauenkupplung. Dadurch kann ein besonders effizienter Betrieb dargestellt werden.
Die erfindungsgemäße Hybridantriebseinrichtung ermöglicht die Realisierung eines besonders vorteilhaften Rollmomentenausgleichs zwischen der auch als Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine. Außerdem ist eine achsparallele Anordnung für einen Quereinbau darstellbar. Unter dem Quereinbau ist insbesondere zu verstehen, dass in fertig hergestelltem Zustand des Kraftfahrzeugs die axiale Richtung der Abtriebswelle und/oder die axiale Richtung des Rotors in Fahrzeugquerrichtung beziehungsweise parallel zur Fahrzeugquerrichtung verlaufen. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die axiale Richtung der Abtriebswelle und die axiale Richtung des Rotors parallel zueinander verlaufen oder zusammenfallen, so dass es vorgesehen sein kann, dass die Abtriebswelle und der Rotor desachsiert voneinander angeordnet sind, oder die Abtriebswelle und der Rotor können koaxial zueinander angeordnet sein. Darüber hinaus kann bei der Erfindung eine kurze axiale Bauform, insbesondere durch Wellenführung in Kombination mit dem Schaltelement, dargestellt werden. Das Schaltelement ist zumindest ein Dreifachschaltelement, das zumindest zwischen den drei Schaltzuständen verstellt werden kann. Außerdem lässt sich bei der Erfindung ein besonders vorteilhafter mechanischer Durchtrieb von der Verbrennungskraftmaschine zu wenigstens einem Rad oder zu wenigstens oder genau zwei Rädern des Kraftfahrzeugs, insbesondere einer Achse des Kraftfahrzeugs, realisieren, wobei die Räder der Achse über das Achsgetriebe von der Abtriebswelle und vorzugsweise auch von dem Rotor angetrieben werden können. Des Weiteren lässt sich eine besonders vorteilhafte, auch als Disconnect-Fähigkeit bezeichnete Trennbarkeit darstellen, da beispielsweise die Abtriebswelle beziehungsweise die Zwischenwelle und somit der Rotor bedarfsgerecht von dem Achsgetriebe entkoppelt werden können. Des Weiteren ist ein serieller Betriebsmodus darstellbar, insbesondere in seinem seriellen Schaltzustand und/oder unter Verwendung eines weiteren elektrischen Triebstrangs, der beispielsweise einer weiteren, insbesondere als P4-Achse ausgebildeten Achse des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist.
Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn der Rotor über genau eine Zahnradpaarung permanent drehmomentübertragend mit der Zwischenwelle gekoppelt ist. Dadurch ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden. Insbesondere können bei der Erfindung die folgenden Vorteile realisiert werden:

- Rollmomentenausgleich zwischen der Verbrennungskraftmaschine und elektrischen Maschine mit einem Zahneingriff
- achsparallele Anordnung für Quereinbau
- sehr kurze Bauform
- mechanischer Durchtrieb von Verbrennungskraftmaschine zum Rad mit hohem Wirkungsgrad, wobei dies über genau einen Zahneingriff oder über wenigstens oder genau zwei Zahneingriffe darstellbar ist, wodurch ein hoher Achsversatz realisierbar ist
- Trennfähigkeit mit geringem Schleppmoment, insbesondere durch Verwendung einer Klauenkupplung als das Schaltelement
- serieller Betriebsmodus
- Motorstart als Schleppstart mit Reibkupplung oder durch verlustarme Klauenzuschaltung

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Dabei Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Hybridantriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug;
2 ausschnittsweise eine schematische Darstellung der Hybridantriebseinrichtung zur Erläuterung eines Schaltelements der Hybridantriebseinrichtung;
3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Hybridantriebseinrichtung;
4 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Hybridantriebseinrichtung;
5 eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform der Hybridantriebseinrichtung;
6 eine schematische Darstellung einer fünften Ausführungsform der Hybridantriebseinrichtung; und
7 eine schematische Darstellung einer sechsten Ausführungsform der Hybridantriebseinrichtung.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Hybridantriebseinrichtung 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen und ganz insbesondere für einen Personenkraftwagen. Die Hybridantriebseinrichtung 10 umfasst eine auch als Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine, welche mehrere Zylinder 14 aufweist. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine 12 eine Abtriebswelle 16, über welche die Verbrennungskraftmaschine 12 wenigstens ein Drehmoment zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Beispielsweise ist die Verbrennungskraftmaschine 12 eine Hubkolbenmaschine, so dass die Abtriebswelle 16 vorzugsweise eine Kurbelwelle ist. Insbesondere können von der Verbrennungskraftmaschine 12 über die Abtriebswelle 16 wenigstens oder genau zwei Räder des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Achse des Kraftfahrzeugs, angetrieben werden, wobei durch Antreiben der zwei Räder das Kraftfahrzeug insgesamt angetrieben werden kann.
Die Hybridantriebseinrichtung 10 umfasst außerdem eine elektrische Maschine 18, welche einen Stator 20 und einen Rotor 22 aufweist. Der Rotor 22 kann von dem Stator 20 angetrieben und dadurch um eine Maschinendrehachse, insbesondere relativ zu einem Gehäuse 24 der Hybridantriebseinrichtung 10, gedreht werden. Der Rotor 22 umfasst dabei eine Rotorwelle 26, welche um die Maschinendrehachse relativ zu dem Gehäuse 24 drehbar ist. Die Abtriebswelle 16 ist um eine Maschinendrehachse relativ zu einem Gehäuseelement 28 der Verbrennungskraftmaschine 12 drehbar. Das Gehäuseelement 28 ist beispielsweise ein Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine 12. Es ist denkbar, dass die Motordrehachse und die Maschinendrehachse zusammenfallen, so dass dann die Abtriebswelle 16 und der Rotor 22 beziehungsweise die Abtriebswelle 16 und die Rotorwelle 26 koaxial zueinander angeordnet sind. Bei der ersten Ausführungsform ist auch vorgesehen, dass die Maschinendrehachse und die Motordrehachse parallel zueinander verlaufen und voneinander beabstandet sind, das desachsiert voneinander sind. Über den Rotor 22, insbesondere über die Rotorwelle 26, kann die elektrische Maschine 18 wenigstens ein Drehmoment zum Antreiben des wenigstens einen Rads beziehungsweise der zwei zuvor genannten Räder der Achse bereitstellen, so dass beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine 18 das Kraftfahrzeug, insbesondere rein, elektrisch antreiben kann, und/oder die elektrische Maschine 18 kann die Verbrennungskraftmaschine 12 beim Antreiben des Kraftfahrzeugs unterstützen. Es ist erkennbar, dass, da die Hybridantriebseinrichtung 10 der zuvor genannten Achse zugeordnet ist, die Verbrennungskraftmaschine 12 und die elektrische Maschine 18 derselben Achse zugeordnet sind.
Der Achse ist somit auch ein Achsgetriebe 30 der Hybridantriebseinrichtung 10 zugeordnet, wobei das Achsgetriebe 30 auch als Differential oder Differentialgetriebe bezeichnet beziehungsweise als Different oder Differentialgetriebe ausgebildet sein kann. Insbesondere kann das Achsgetriebe 30 als ein Kegelraddifferential ausgebildet sein. Wie in 1 anhand von Pfeilen 32 erkennbar ist, können die Räder der Achse über das Achsgetriebe 30 von der Verbrennungskraftmaschine 12 und der elektrischen Maschine 18 angetrieben werden. Dabei veranschaulichen die Pfeile 32 insbesondere, dass ein Antriebsdrehmoment, welches aus dem von der Verbrennungskraftmaschine 12 beziehungsweise von der elektrischen Maschine 18 bereitgestellten Drehmoment resultiert, mittels des Achsgetriebes 30 auf die Räder der Achse übertragen beziehungsweise aufgeteilt werden kann. Wie aus dem allgemeinen Stand der Technik bereits hinlänglich bekannt ist, ist das Achsgetriebe 30 dazu ausgebildet, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs unterschiedliche Drehzahlen der Räder der Achse zuzulassen.
Die Hybridantriebseinrichtung 10 umfasst außerdem ein Getriebe 34, welches eine Zwischenwelle 36 aufweist. Dabei ist die Zwischenwelle 36 permanent drehmomentübertragend mit dem Rotor 22, insbesondere mit der Rotorwelle 26, gekoppelt. Aus 1 ist erkennbar, dass der Rotor 22 beziehungsweise die Rotorwelle 26 über genau eine Zahnradpaarung 38 permanent drehmomentübertragend mit der Zwischenwelle 36 gekoppelt ist. Dabei umfasst die Zahnradpaarung 38 ein erstes Zahnrad 40, welches permanent drehfest mit der Rotorwelle 26 beziehungsweise mit dem Rotor 22 verbunden ist. Unter dem Merkmal, dass zwei Bauteile permanent drehfest miteinander verbunden sind, ist zu verstehen, dass die Bauteile koaxial zueinander angeordnet und derart drehmomentübertragend miteinander gekoppelt sind, dass in einem Drehmomentenfluss, über welchen Drehmomente zwischen den drehfest miteinander verbundenen Bauelementen übertragen werden können, keine Schalteinrichtung angeordnet ist, die zwischen einem die Bauteile drehmomentübertragend beziehungsweise drehfest miteinander koppelnden beziehungsweise verbindenden ersten Zustand und einem die Bauteile voneinander entkoppelnden zweiten Zustand umgeschaltet werden könnte. Die Zahnradpaarung 38 umfasst außerdem ein zweites Zahnrad 42, welches permanent drehfest mit der Zwischenwelle 36 verbunden ist. Dabei kämmen die Zahnräder 40 und 42 miteinander direkt. Mit anderen Worten steht das Zahnrad 40 permanent in direktem Eingriff mit dem Zahnrad 42 beziehungsweise umgekehrt.
Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb realisieren zu können, weist die Hybridantriebseinrichtung 10 ein Schaltelement 44 auf. Das Schaltelement 44 ist - wie besonders gut in Zusammenschau mit 2 erkennbar ist - zwischen einem seriellen Schaltzustand S als erstem Schaltzustand, einem Elektrozustand E als zweitem Schaltzustand und einem Hybridzustand H als dritten Schaltzustand verstellbar beziehungsweise umschaltbar. Insbesondere kann das Schaltelement 44 beispielsweise, insbesondere relativ zu dem Gehäuse 24 und/oder translatorisch, zwischen wenigstens einer den ersten Schaltzustand bewirkenden, ersten Stellung, wenigstens einer den zweiten Schaltzustand bewirkenden, zweiten Stellung und wenigstens einer den dritten Schaltzustand bewirkenden, dritten Stellung bewegt werden. In dem seriellen Schaltzustand S ist die Zwischenwelle 36 mittels des Schaltelements 44 drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle 16 gekoppelt. Bei der ersten Ausführungsform sind die Abtriebswelle 16 und die Zwischenwelle 36 koaxial zueinander angeordnet, wobei in dem seriellen Schaltzustand S die Abtriebswelle 16 und die Zwischenwelle 36 mittels des Schaltelements 44 drehfest miteinander verbunden sind.
Das Achsgetriebe 30 weist ein Eingangszahnrad 46 auf, welches beispielsweise permanent drehfest mit einem Gehäuse 48 des Achsgetriebes 30 verbunden ist. Durch Antreiben des Eingangszahnrads 46 wird das Achsgetriebe 30 angetrieben, wodurch über das Achsgetriebe 30 die Räder der Achse angetrieben werden können. Somit kann beispielsweise das Antriebsdrehmoment auf das Eingangszahnrad 46 übertragen werden, wodurch das Achsgetriebe 30 angetrieben wird und das Antriebsdrehmoment auf die Räder der Achse aufteilt. Dabei ist es vorgesehen, dass es in dem seriellen Schaltzustand S das Eingangszahnrad 46 von der Abtriebswelle 16 und auch von der Zwischenwelle 36 und somit von dem Rotor 22 entkoppelt ist. Bei der ersten Ausführungsform ist das Schaltelement 44 vorzugsweise als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet. In dem seriellen Schaltzustand S sind sowohl der Rotor 22 beziehungsweise die Zwischenwelle 36 als auch die Abtriebswelle 16 von den Rädern der Achse abgekoppelt, so dass das Achsgetriebe 30 beziehungsweise die Räder weder von der Verbrennungskraftmaschine 12 noch von der elektrischen Maschine 18 angetrieben werden kann.
In dem Elektrozustand E ist die Zwischenwelle 36 mittels des Schaltelements 44 drehmomentübertragend mit dem Eingangszahnrad 46 gekoppelt, während die Zwischenwelle 36 von der Abtriebswelle 16 entkoppelt ist beziehungsweise umgekehrt, und während die Abtriebswelle 16 von dem Eingangszahnrad 46 entkoppelt ist. Somit können in dem Elektrozustand E die Räder der Achse mittels der elektrischen Maschine 18, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden, während die Räder der Achse nicht von der Verbrennungskraftmaschine 12 angetrieben werden können.
In dem Hybridzustand H sind sowohl die Abtriebswelle 16 als auch die Zwischenwelle 36 und somit der Rotor 22 mittels des Schaltelements 44 drehmomentübertragend miteinander gekoppelt, indem die Abtriebswelle 16 und die Zwischenwelle 36 mittels des Schaltelements 44 drehfest miteinander verbunden sind. Gleichzeitig sind die Abtriebswelle 16 und die Zwischenwelle 36 drehmomentübertragend mit dem Eingangszahnrad 46 gekoppelt, so dass in dem Hybridzustand H die Räder und somit das Kraftfahrzeug beispielsweise gleichzeitig sowohl mittels der Verbrennungskraftmaschine 12 als auch mit der elektrischen Maschine 18 angetrieben werden können.
Es ist denkbar, dass das Schaltelement in einen Neutralzustand N schaltbar ist. Der Neutralzustand N ist beispielsweise ein vierter Schaltzustand, wobei es denkbar ist, dass das Schaltelement 44, insbesondere translatorisch und/oder relativ zu dem Gehäuse 24, in wenigstens eine den vierten Schaltzustand bewirkende, vierte Stellung bewegt werden kann. In dem Neutralzustand sind sowohl die Abtriebswelle 16 als auch die Zwischenwelle 36 voneinander und gleichzeitig von dem Eingangszahnrad 46 entkoppelt.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Abtriebswelle 16 und die Zwischenwelle 36 und somit die Verbrennungskraftmaschine 12 und die elektrische Maschine 18 über einen Zahneingriff direkt miteinander verbindbar, indem beispielsweise der serielle Schaltzustand S eingestellt wird.
Bei der ersten Ausführungsform umfasst die Hybridantriebseinrichtung 10 ein zusätzlich zu dem Eingangszahnrad 46 vorgesehenes Zahnrad 48, welches vorliegend koaxial zur Abtriebswelle 16 angeordnet ist. Insbesondere kann das Zahnrad 48 ein Losrad sein, welches auf der Abtriebswelle 16 angeordnet sein kann. In dem seriellen Schaltzustand S ist das Losrad von der Abtriebswelle 16 entkoppelt und kann somit relativ zu der Abtriebswelle 16 drehen, während das Losrad auch von der Zwischenwelle 36 entkoppelt ist. In dem Elektrozustand E ist das Losrad (Zahnrad 48) von der Abtriebswelle 16 entkoppelt und drehfest mit der Zwischenwelle 16 verbunden. In dem Hybridzustand H ist das Losrad (Zahnrad 48) drehfest mit der Zwischenwelle 36 und drehfest mit der Abtriebswelle 16, insbesondere mittels des Schaltelements 44, verbunden. Das Zahnrad 48 kann mit dem Eingangszahnrad 46, insbesondere permanent, direkt kämmen, oder das Eingangszahnrad 46 ist über wenigstens ein Zwischenzahnrad mit dem Eingangszahnrad 46, insbesondere permanent, drehmomentübertragend gekoppelt oder drehmomentübertragend koppelbar. Ferner ist es denkbar, dass das Zahnrad 48 mit dem Eingangszahnrad 46 über ein Zugmittel, wie beispielsweise eine Kette, insbesondere permanent, drehmomentübertragend gekoppelt ist.
Bei der ersten Ausführungsform umfasst die Hybridantriebseinrichtung 10 einen Torsionsdämpfer, welcher auch als Torsionsschwingungsdämpfer oder Drehschwingungsdämpfer bezeichnet wird. Bei der ersten Ausführungsform ist der Torsionsdämpfer 50 bezogen auf einen von der Abtriebswelle 16 über das Schaltelement 44 zu dem Eingangszahnrad 46 verlaufenden Drehmomentenfluss in dem Drehmomentenfluss und dabei zwischen der Abtriebswelle 16 und dem Eingangszahnrad 36, insbesondere zwischen dem Schaltelement 46 und dem Eingangszahnrad 46 und ganz insbesondere zwischen dem Schaltelement 46 und dem Zahnrad 48 angeordnet. Der einfach auch als Dämpfer bezeichnete Torsionsdämpfer 50 ist abtriebsseitig angeordnet und kann für einen Rollmomentenausgleich sorgen.
Das Schaltelement 44 ist beispielsweise eine Schiebemuffe oder umfasst eine Schmiebemuffe, die beispielsweise seriell in die Schaltzustände beziehungsweise in die Stellungen verstellt beziehungsweise bewegt werden kann. In welcher Reihenfolge die Schiebemuffe in die Stellungen bewegt werden kann, kann je nach Applikationswunsch umgesetzt werden. Vorzugsweise ist die Schiebemuffe beziehungsweise das Schaltelement 44 in der folgenden Reihenfolge in die Schaltzustände beziehungsweise in die Schaltstellungen verstellbar beziehungsweise bewegbar, so dass vorzugsweise die Schaltzustände in der folgenden Reihenfolge sequenziell, das heißt nacheinander eingestellt werden können: S-E-H. Hierdurch können besonders kurze Schaltzeiten realisiert werden, um zwischen den Schaltzuständen umzuschalten.
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Hybridantriebseinrichtung 10. Bei der zweiten Ausführungsform ist der Torsionsdämpfer 50 bezogen auf den zuvor genannten, von der Abtriebswelle 16 über das Schaltelement 44 zu dem Eingangszahnrad 46 verlaufenden Drehmomentenfluss in dem Drehmomentenfluss und dabei zwischen der Abtriebswelle 16 und dem Eingangszahnrad 46, insbesondere zwischen der Abtriebswelle 16 und dem Schaltelement 44, angeordnet, so dass beispielsweise Drehschwingungen der Abtriebswelle 16 besonders vorteilhaft mittels des Torsionsdämpfers 50 gedämpft werden können.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Hybridantriebseinrichtung 10. Bei der vierten Ausführungsform sind das Eingangszahnrad 46 und das Zahnrad 48 über ein insbesondere als Kette 52 ausgebildetes Zugmittel, insbesondere permanent, drehmomentübertragend miteinander verbunden. Hierbei sind beispielsweise das Eingangszahnrad 46 und das Zahnrad 48 als Kettenräder ausgebildet, die jeweils entlang ihrer jeweiligen Umfangsrichtung zumindest teilweise von dem Zugmittel 52 umschlungen und dadurch drehmomentübertragend mit dem Zugmittel 52 gekoppelt sind. Insbesondere ist mittels des Zugmittels 52 eine von 1 unterschiedliche und insbesondere gegenüber 1 größere Übersetzung zwischen den Kettenrädern geschaffen, wobei die Übersetzung beispielsweise größer als 2 ist.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Hybridantriebseinrichtung 10. Bei der vierten Ausführungsform ist beispielsweise durch das Zugmittel 52 eine Übersetzung von 1 geschaffen. Dabei ist in einem von dem Zahnrad 48 zu dem Achsgetriebe 30 verlaufenden Drehmomentenfluss ein Planetenradsatz 54 zwischen dem Zahnrad 48 und dem Achsgetriebe 30, insbesondere zwischen dem Zugmittel 52 und dem Achsgetriebe 30, angeordnet. Der Planetenradsatz 54 umfasst ein Sonnenrad 56, einen Planetenträger 58, ein Hohlrad 60 und Planetenräder 62, welche drehbar an dem Planetenträger 58 gelagert sind. Das Hohlrad 60 ist permanent drehfest mit dem Gehäuse 24 verbunden, und das Sonnenrad 56 ist permanent drehfest mit dem Eingangszahnrad 46 verbunden. Des Weiteren ist der Planetenträger 58 permanent drehfest mit einem Achsgetriebegehäuse 51 des Achsgetriebes 30 verbunden, an dessen Achsgetriebegehäuse 51 Ausgleichsräder 64 des Achsgetriebes 60 drehbar gelagert sind. Die Ausgleichsräder 64 kämmen mit Abtriebsrädern 66 des Achsgetriebes 30, wobei die Abtriebsräder 66 von den Ausgleichsrädern 64 antreibbar sind und wobei die Räder der Achse von den Abtriebsrädern 66 antreibbar sind. Während beispielsweise mittels des Zugmittels 52 eine Übersetzung von 1 realisiert ist, ist durch den Planetenradsatz 54 eine von 1 unterschiedliche und insbesondere gegenüber 1 größere Übersetzung, insbesondere zwischen der Abtriebswelle 16 beziehungsweise der Zwischenwelle 36 und dem Achsgetriebe 30 beziehungsweise dem Achsgetriebegehäuse 51, geschaffen. Ferner ist es denkbar, dass das Zugmittel 52 eine gegenüber 1 leicht größere Übersetzung aufweist. Somit kann eine Momentenbelastung an dem Zugmittel 52 gering gehalten werden.
6 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Hybridantriebseinrichtung 10. Bei der fünften Ausführungsform ist ein zweistufiger Stirnradabtrieb vorgesehen, über den die Zwischenwelle 36 beziehungsweise die Abtriebswelle 16 drehmomentübertragend mit dem Achsgetriebe 30 koppelbar beziehungsweise gekoppelt ist. Der Stirnradabtrieb umfasst dabei das Zahnrad 48 und ein drittes Zahnrad 68, welches in direktem Eingriff mit dem Zahnrad 48 steht. Die Zahnräder 48 und 68 bilden somit eine erste Zahnradpaarung des Stirnradabtriebs. Der Stirnradabtrieb weist eine zweite Zahnradpaarung auf, welche das Eingangszahnrad 46 und ein viertes Zahnrad 70 aufweist, wobei das Eingangszahnrad 46 und das Zahnrad 70 direkt ineinander eingreifen. Dabei ist das Eingangszahnrad 46 permanent drehfest mit dem Achsgetriebegehäuse 51 verbunden. Außerdem ist das Zahnrad 70 permanent drehfest mit dem Zahnrad 68 verbunden. Somit ist das Achsgetriebe 30 beziehungsweise dessen Achsgetriebegehäuse 51 über die genau zwei Zahnradpaarungen des Stirnradabtriebs von der Abtriebswelle 16 beziehungsweise von der Zwischenwelle 36 antreibbar. Hierdurch kann ein besonders großer Achsabstand zwischen dem Achsgetriebe 30 und der Abtriebswelle 16 beziehungsweise der Rotorwelle 26 realisiert werden.
Schließlich zeigt 7 eine sechste Ausführungsform, bei welcher ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist. Bei der sechsten Ausführungsform ist das Achsgetriebe 30, insbesondere dessen Achsgetriebegehäuse 51, von der Abtriebswelle 16 beziehungsweise von der Zwischenwelle 36 über genau eine Stirnradpaarung antreibbar, welche das Zahnrad 48 und das direkt in das Zahnrad 48 eingreifende Eingangszahnrad 46 umfasst.
Bezugszeichenliste

10: Hybridantriebseinrichtung
12: Verbrennungskraftmaschine
14: Zylinder
16: Abtriebswelle
18: elektrische Maschine
20: Stator
22: Rotor
24: Gehäuse
26: Rotorwelle
28: Gehäuseelement
30: Achsgetriebe
32: Pfeil
34: Getriebe
36: Zwischenwelle
38: Zahnradpaarung
40: Zahnrad
42: Zahnrad
44: Schaltelement
46: Eingangszahnrad
48: Zahnrad
50: Torsionsdämpfer
51: Achsgetriebegehäuse
52: Zugmittel
54: Planetenradsatz
56: Sonnenrad
58: Planetenträger
60: Hohlrad
62: Planetenrad
64: Ausgleichsrad
66: Abtriebsrad
68: Zahnrad
70: Zahnrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2664508 A2 [0002]

Claims

Hybridantriebseinrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (12), welche eine Abtriebswelle (16) aufweist, mit einer elektrischen Maschine (18), welche einen Stator (20) und einen von dem Stator (20) antreibbaren Rotor (22) aufweist, mit einem Getriebe (34), dessen Zwischenwelle (36) permanent drehmomentübertragend mit dem Rotor (22) gekoppelt ist, und mit einem Achsgetriebe (30), welches ein Eingangszahnrad (46) aufweist, gekennzeichnet durch ein Schaltelement (44), welches verstellbar ist zwischen: - einem seriellen Schaltzustand (S), in welchem die Zwischenwelle (36) mittels des Schaltelements (44) drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle (16) gekoppelt ist, während das Eingangszahnrad (46) von der Abtriebswelle (16) und von der Zwischenwelle (36) entkoppelt ist; - einem Elektrozustand (E), in welchem die Zwischenwelle (36) mittels des Schaltelements (44) drehmomentübertragend mit dem Eingangszahnrad (46) gekoppelt ist, während die Zwischenwelle (36) von der Abtriebswelle (16) entkoppelt und die Abtriebswelle (16) von dem Eingangszahnrad (46) entkoppelt ist; und - einem Hybridzustand (H), in welchem die Abtriebswelle und die Zwischenwelle (36) mittels des Schaltelements (44) drehmomentübertragend miteinander und gleichzeitig drehmomentübertragend mit dem Eingangszahnrad (46) gekoppelt sind.
Hybridantriebseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (44) in einen Neutralzustand schaltbar ist, in welchem die Abtriebswelle (16) und die Zwischenwelle (36) voneinander und gleichzeitig von dem Eingangszahnrad (46) entkoppelt sind.
Hybridantriebseinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein permanent mit dem Eingangszahnrad (46) in Eingriff stehendes Zahnrad (48), wobei: - in dem Elektrozustand (E)die Zwischenwelle (36) mittels des Schaltelements (44) drehfest mit dem Zahnrad (48) verbunden ist, während die Zwischenwelle (36) von der Abtriebswelle (16) entkoppelt und die Abtriebswelle (16) von dem Eingangszahnrad (46) und von dem Zahnrad (48) entkoppelt ist; und - in dem Hybridzustand (H) die Abtriebswelle (16) und die Zwischenwelle (36) mittels des Schaltelements (44) drehmomentübertragend miteinander und gleichzeitig drehfest mit dem Zahnrad (48) gekoppelt sind.
Hybridantriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: - in dem seriellen Schaltzustand (S) die Zwischenwelle (36) mittels des Schaltelements (44) drehfest mit der Abtriebswelle (16) verbunden ist, während das Eingangszahnrad (46) von der Abtriebswelle (16) und von der Zwischenwelle (36) entkoppelt ist; und - in dem Hybridzustand (H) die Abtriebswelle (16) und die Zwischenwelle (36) mittels des Schaltelements (44) drehfest miteinander verbunden und gleichzeitig drehmomentübertragend mit dem Eingangszahnrad (46) gekoppelt sind.
Hybridantriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (16) und die Zwischenwelle (36) koaxial zueinander angeordnet sind.
Kraftfahrzeug, mit einer Hybridantriebseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.