DE102020006375A1 - Hybrid propulsion device - Google Patents

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DE102020006375A1
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DE
Germany
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wheel
gear
wheels
pair
drive device
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DE102020006375.6A
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German (de)
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Carsten Gitt
Tobias Haerter
Peter Hahn
Andreas Kolb
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Mercedes Benz Group AG
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Daimler AG
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    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
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    • F16H3/093—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears with two or more countershafts
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
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    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K2006/541—Transmission for changing ratio without reverse ratio using instead electric reversing
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/093—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears with two or more countershafts
    • F16H2003/0931—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears with two or more countershafts each countershaft having an output gear meshing with a single common gear on the output shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
    • F16H2200/0052—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising six forward speeds

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), einer elektrischen Maschine (3) und einem Getriebe, wobei das Getriebe eine Eingangswelle (5) und wenigstens eine Vorgelegewelle (12, 13) aufweist, wobei der Verbrennungsmotor (2) über eine Trennkupplung (4) mit der Eingangswelle (5) direkt koppelbar ist, wobei zumindest sechs schaltbare Radpaarungen (17, 19, 21, 23, 25, 27) mit jeweils einem koaxial zu der Eingangswelle (5) angeordnetem Zahnrad vorgesehen sind, wobei eine erste der Radpaarungen (17) ein als Losrad (10) ausgebildetes und koaxial zu der Eingangswelle (5) angeordnetes erstes Zahnrad und ein als Losrad (16) ausgebildetes und koaxial zu der Vorgelegewelle (12, 13) angeordnetes zweites Zahnrad aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) derart an die erste Radpaarung (17) angebunden ist, dass Drehmomente, ausgehend von der elektrischen Maschine (3) über die erste Radpaarung (17) in das Getriebe eingeleitet werden können, und wobei die erste Radpaarung (17) in axialer Richtung (a) und von der Trennkupplung (4) aus gesehen in der letzten oder vorletzten Radebene angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) axial überlappend zu der Trennkupplung (4) angeordnet ist.The invention relates to a hybrid drive device (1) with an internal combustion engine (2), an electric machine (3) and a transmission, the transmission having an input shaft (5) and at least one countershaft (12, 13), the internal combustion engine ( 2) can be coupled directly to the input shaft (5) via a separating clutch (4), with at least six switchable gear pairs (17, 19, 21, 23, 25, 27) each having a gear wheel arranged coaxially with the input shaft (5) being provided , wherein a first of the wheel pairs (17) has a first gear designed as a loose wheel (10) and arranged coaxially with the input shaft (5) and a second gear designed as a loose wheel (16) and arranged coaxially with the countershaft (12, 13), wherein the electrical machine (3) is connected to the first pair of wheels (17) in such a way that torques, starting from the electrical machine (3) can be introduced into the transmission via the first pair of wheels (17), and wherein d The first wheel pair (17) is arranged in the last or penultimate wheel plane in the axial direction (a) and seen from the separating clutch (4). The hybrid drive device according to the invention is characterized in that the electric machine (3) is arranged so that it overlaps axially with the separating clutch (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Antriebsvorrichtung mit einem Verbrennungsmotor, einer elektrischen Maschine und einem Getriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a hybrid drive device with an internal combustion engine, an electric machine and a transmission according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1.

Zum Stand der Technik beschreibt beispielsweise die DE 10 2013 210 013 A1 eine solche Hybrid-Antriebsvorrichtung, bei welcher die elektrische Maschine einerseits mit der Eingangswelle des Getriebes, jedoch auf der dem Verbrennungsmotor abgewandten Seite einer Trennkupplung verbunden werden kann, was gängigerweise auch als P2-Anbindung bezeichnet wird, als auch mit einer als Abtriebswelle dienenden Vorgelegewelle, was wiederum als P3-Anbindung bezeichnet wird. Der Aufbau weist dabei vier Radebenen für vier einzelne Gänge auf. Die elektrische Maschine ist mit zwei Losrädern auf der Eingangswelle verbunden, welche ihrerseits mit jeweils einem weiteren Losrad auf der Vorgelegewelle eine Radpaarung ausbilden. Die elektrische Maschine lässt sich somit in der oben beschriebenen Art alternativ mit der Eingangswelle des Getriebes oder dessen Vorgelegewelle bzw. Abtriebswelle entsprechend koppeln.For example, describes the prior art DE 10 2013 210 013 A1 such a hybrid drive device, in which the electric machine can be connected on the one hand to the input shaft of the transmission, but on the side of a separating clutch facing away from the internal combustion engine, which is commonly also referred to as a P2 connection, and also to a countershaft serving as the output shaft, which in turn is referred to as P3 binding. The structure has four wheel planes for four individual gears. The electrical machine is connected to two idler gears on the input shaft, which in turn form a wheel pair with another idler gear on the countershaft. The electric machine can thus alternatively be coupled in the manner described above to the input shaft of the transmission or its countershaft or output shaft.

Trotz vergleichsweise wenigen Gangstufen ist der Aufbau dabei relativ groß, vor allem auch in axialer Richtung, also in der entlang der Eingangswelle des Getriebes verlaufenden Richtung.Despite comparatively few gears, the structure is relatively large, especially in the axial direction, ie in the direction running along the input shaft of the transmission.

Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine verbesserte Hybrid-Antriebsvorrichtung anzugeben, welche trotz einer Vielzahl von Gangstufen vor allem in axialer Richtung sehr kompakt baut, und welche darüber hinaus in der Lage ist, im Hybrid-Modus ohne vollständige Zugkraftunterbrechung zu schalten.The object of the present invention is to specify an improved hybrid drive device which, despite a large number of gears, is very compact, especially in the axial direction, and which is also able to switch gears in hybrid mode without a complete interruption in traction .

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Hybrid-Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved by a hybrid drive device having the features in claim 1, and here in particular in the characterizing part of claim 1. Advantageous refinements and developments of the hybrid drive device according to the invention result from the dependent claims.

Die Hybrid-Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung umfasst also neben dem Verbrennungsmotor eine elektrische Maschine sowie ein Getriebe. Das Getriebe umfasst eine Eingangswelle und wenigstens eine Vorgelegewelle. Dabei sind mindestens sechs schaltbare Radpaarungen mit jeweils einem koaxial zu der Eingangswelle angeordneten Zahnrad vorgesehen, wobei eine erste der Radpaarungen zwei Losräder umfasst, eines auf der Eingangswelle und eines auf der wenigstens einen Vorgelegewelle. Die elektrische Maschine ist derart an diese erste Radpaarung angebunden, dass Drehmomente ausgehend von der elektrischen Maschine über die erste Radpaarung in das Getriebe eingeleitet werden können. Durch die Ausgestaltung der ersten Radpaarung über zwei Losräder ist dabei sowohl eine P2-Anbindung als auch eine P3-Anbidnung möglich. Die erste Radpaarung ist dabei entlang der Eingangswelle von der Trennkupplung aus gesehen die letzte oder vorletzte Radpaarung. Erfindungsgemäß ist es so, dass die elektrische Maschine in axialer Richtung die Trennkupplung überlappt. Die überlappende Anordnung im Sinne der Erfindung bedeutet dabei, dass die genannten Elemente in derselben axialen Ebene liegen können oder aber vorzugsweise in axialer Richtung in dieselbe axiale Ebene hineinragen. Die axiale Ebene ist dabei jeweils auf die Eingangswelle bezogen, so dass jede axiale Ebene senkrecht auf einer Drehachse der Eingangswelle und damit auf der axialen Richtung steht.The hybrid drive device according to the invention thus includes, in addition to the internal combustion engine, an electric machine and a transmission. The transmission includes an input shaft and at least one countershaft. At least six shiftable wheel pairs are provided, each with a gear wheel arranged coaxially to the input shaft, with a first of the wheel pairs comprising two loose wheels, one on the input shaft and one on the at least one countershaft. The electrical machine is connected to this first pair of wheels in such a way that torques can be introduced into the transmission from the electrical machine via the first pair of wheels. Due to the configuration of the first pair of wheels via two loose wheels, both a P2 connection and a P3 connection are possible. The first pair of wheels is the last or penultimate pair of wheels along the input shaft as seen from the separating clutch. According to the invention, the electrical machine overlaps the separating clutch in the axial direction. The overlapping arrangement within the meaning of the invention means that the elements mentioned can lie in the same axial plane or preferably protrude in the axial direction into the same axial plane. The axial plane is in each case related to the input shaft, so that each axial plane is perpendicular to an axis of rotation of the input shaft and thus to the axial direction.

Die axiale Richtung ist dabei identisch mit einer Richtung der Drehachse der Eingangswelle.The axial direction is identical to a direction of the axis of rotation of the input shaft.

Mit einem auf einer Welle angeordneten Losrad ist ein koaxial und drehbar zu dieser Welle angeordnetes Zahnrad gemeint, das mittels einer zugehörigen Schalteinrichtung drehfest mit der genannten Welle verbunden werden kann. Die zugehörige Schalteinrichtung ist dabei ebenfalls koaxial zu der genannten Welle angeordnet.A loose wheel arranged on a shaft means a gear wheel which is arranged coaxially and rotatably with respect to this shaft and which can be connected in a rotationally fixed manner to the said shaft by means of an associated switching device. The associated switching device is also arranged coaxially to said shaft.

Mit einem Festrad ist dagegen ein Zahnrad gemeint, das koaxial zu einer Welle angeordnet ist und permanent drehfest mit dieser Welle verbunden ist.A fixed wheel, on the other hand, means a gear wheel which is arranged coaxially to a shaft and is permanently connected to this shaft in a rotationally fixed manner.

Mit einer drehfesten Verbindung zweier drehbar gelagerter Elemente ist generell gemeint, dass die beiden Elemente koaxial zueinander angeordnet sind und derart miteinander verbunden sind, dass sie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen.A non-rotatable connection of two rotatably mounted elements generally means that the two elements are arranged coaxially to one another and are connected to one another in such a way that they rotate at the same angular velocity.

Unter einer Radpaarung sollen genau zwei miteinander kämmende Zahnräder verstanden werden. Die beiden Zahnräder sind dabei im Wesentlichen in einer gemeinsamen axialen Ebene angeordnet.A pair of wheels should be understood to mean exactly two gears meshing with one another. The two gears are essentially arranged in a common axial plane.

Darunter, dass ein erstes Element axial überlappend zu einem zweiten Element angeordnet ist, ist zu verstehen, dass zumindest ein erster Teil des ersten Elementes und ein zweiter Teil des zweiten Elementes einen gleichen axialen Erstreckungsbereich haben.The fact that a first element is arranged in an axially overlapping manner with respect to a second element means that at least a first part of the first element and a second part of the second element have the same axial extent.

Unter einer koaxialen Anordnung eines Elementes in Bezug auf ein anderes Element ist gemeint dass eine Drehachse des Elementes und eine andere Drehachse des anderen Elementes identisch sind.By a coaxial arrangement of one element with respect to another element is meant that an axis of rotation of the element and a other axis of rotation of the other element are identical.

Auf die oben genannte Weise wird ein außerordentlich kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung sichergestellt, welche eine dementsprechend kompakte Bauweise bei durch die spezielle Radsatzarchitektur erreichten sehr geringen Kosten ermöglicht. Außerdem ist trotz des einfachen Aufbaus die volle Funktionalität von sechs oder mehr Gangstufen und ein hoher Komfort bei den Schaltungen gegeben.In the manner mentioned above, an extraordinarily compact construction of the hybrid drive device according to the invention is ensured, which enables a correspondingly compact construction at very low costs achieved by the special wheelset architecture. In addition, despite the simple structure, the full functionality of six or more gears and a high level of comfort in the circuits is given.

Die Hybrid-Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung kann dazu vorzugsweise auf eine anfahrfähige Trennkupplung sowie insbesondere auch auf einen mechanischen Rückwärtsgang verzichten. Hierdurch lässt sich der Durchmesser der Trennkupplung entsprechend gering auslegen, sodass diese platzsparend überlappend zu der elektrischen Maschine und gemäß einer außerordentlich günstigen Weiterbildung hierzu überlappend zu wenigstens einem Abtriebsrad auf der wenigstens einen Vorgelegewelle angeordnet sein kann.For this purpose, the hybrid drive device according to the invention can preferably dispense with a separating clutch capable of starting off and, in particular, also with a mechanical reverse gear. As a result, the diameter of the separating clutch can be designed to be correspondingly small, so that it can be arranged to save space, overlapping the electric machine and, according to an extremely favorable development, overlapping at least one output gear on the at least one countershaft.

Für eine besonders günstige Weiterbildung mit zwei Vorgelegewellen, welche jeweils ein Abtriebsrad aufweisen, können insbesondere die Trennkupplung und die beiden Abtriebsräder axial überlappend angeordnet sein. Dieser Aufbau mit einer bezüglich ihres Durchmessers sehr kleinen Trennkupplung kann insbesondere durch den Verzicht auf die Anfahrfähigkeit der Trennkupplung erreicht werden.For a particularly favorable further development with two countershafts, each of which has a driven gear, the separating clutch and the two driven gears can in particular be arranged in an axially overlapping manner. This design with a very small separating clutch in terms of its diameter can be achieved in particular by dispensing with the ability of the separating clutch to start up.

In einem Hybrid-Fahrzeug mit der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung ist es dann möglich, dass diese zusammen mit einer weiteren rein elektrisch angetriebenen Achse zum Antrieb einer über die Hybrid-Antriebsvorrichtung angetriebenen Achse eingesetzt wird. Anfahrvorgänge sowie eine Rückwärtsfahrt können dann rein elektrisch mit einer oder auch beiden elektrischen Maschinen, also der der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung und der der weiteren rein elektrisch angetriebenen Achse realisiert werden. Die Schaltungen innerhalb des Getriebes können für den Fall des Hybrid-Antriebs mit dem Verbrennungsmotor unf ggf. der elektrischen Maschine ohne Lastunterbrechung erfolgen, indem die elektrische Maschine in der P3-Anbindung während der Schaltung die Drehzahlen und Drehmomente entsprechend ausgleicht bzw. stützt.In a hybrid vehicle with the hybrid drive device according to the invention, it is then possible for this to be used together with another purely electrically driven axle to drive an axle driven via the hybrid drive device. Starting processes and reversing can then be implemented purely electrically with one or both electrical machines, ie the hybrid drive device according to the invention and the other purely electrically driven axle. In the case of the hybrid drive with the internal combustion engine and, if necessary, the electric machine, the shifts within the transmission can take place without load interruption, in that the electric machine in the P3 connection compensates for or supports the speeds and torques accordingly during the shift.

Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in der oben beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung mit zwei Vorgelegewellen sieht es dabei vor, dass zumindest zwei Doppelradebenen vorgesehen sind, was den Aufbau der Radsätze vereinfacht und in axialer Richtung eine sehr kompakte Bauweise des Getriebes erlaubt.According to a further very favorable embodiment of the hybrid drive device according to the invention in the advantageous embodiment described above with two countershafts, at least two double wheel planes are provided, which simplifies the structure of the wheel sets and allows a very compact design of the transmission in the axial direction.

Mit dem Begriff der Doppelradebene sind zwei in einer axialen Ebene liegende Radpaarungen gemeint, wobei die beiden Radpaarungen ein gemeinsames Zahnrad haben. Das gemeinsame Zahnrad ist dabei koaxial zu der Drehachse der Eingangswelle angeordnet und kämmt sowohl mit einem Rad der einen Radpaarung als auch mit einem anderen Rad der anderen Radpaarung.The term double wheel plane means two wheel pairs lying in an axial plane, with the two wheel pairs having a common gear wheel. The common gear wheel is arranged coaxially to the axis of rotation of the input shaft and meshes both with a wheel of one pair of wheels and with another wheel of the other pair of wheels.

Von den zwei vorgesehenen Doppelradebenen wird eine von zwei der 6 schaltbaren Radpaarungen gebildet. Die andere wird von zwei anderen der 6 schaltbaren Radpaarungen gebildet. Somit sind gemäß dieser Weiterbildung 4 der schaltbaren Radpaarungen in lediglich 2 axialen Ebenen angeordnet.One of two of the 6 switchable wheel pairs is formed by the two planned double wheel planes. The other is formed by two other of the 6 switchable wheel pairs. Thus, according to this development, 4 of the shiftable wheel pairs are arranged in only 2 axial planes.

Die elektrische Maschine kann dabei direkt über ein mit ihrer Rotorwelle drehfest verbundenes, also mit der gleichen Drehzahl umlaufendes, Ritzel angebunden werden oder über ein entsprechendes Getriebeelement, welches prinzipiell jede Art von Getriebeelemente wie beispielsweise, ein Zwischenrad, ein Zwischengetriebe, ein Kettenantrieb oder dergleichen sein kann, an die erste Radpaarung angebunden sein. Die Anbindung kann dabei entweder im zweiten Zahnrad der erste Radpaarung oder alternativ dazu auch am ersten Zahnrad der Radpaarung, also entweder an dem koaxial zur Vorgelegewelle oder an dem koaxial zur Eingangswelle des Getriebes angeordneten Zahnrad der ersten Radpaarung erfolgen. Hierdurch ist eine weitere Optimierung hinsichtlich des zur Verfügung stehenden Bauraums möglich. Durch die Ausgestaltung der beiden Zahnräder der ersten Radpaarung als Losräder ermöglichen dabei beide Varianten sowohl eine P2- als auch eine P3-Anbindung.The electric machine can be connected directly via a pinion that is non-rotatably connected to its rotor shaft, i.e. rotating at the same speed, or via a corresponding transmission element, which in principle can be any type of transmission element such as an intermediate wheel, an intermediate gear, a chain drive or the like can be connected to the first pair of wheels. The connection can be made either in the second gear of the first pair of wheels or alternatively also on the first gear of the pair of wheels, ie either on the coaxial to the countershaft or on the gear of the first pair of wheels arranged coaxially to the input shaft of the transmission. As a result, further optimization with regard to the available installation space is possible. By configuring the two gear wheels of the first pair of wheels as loose wheels, both variants allow both a P2 and a P3 connection.

Vorzugsweise kann die elektrische Maschine dabei an der in axialer Richtung von der Trennkupplung aus gesehen letzten Radpaarung angebunden sein, sodass diese sich in axialer Richtung entlang des sehr kompakten Aufbaus des Getriebes erstreckt und in der eingangs geschilderten Art und Weise überlappend zu der Trennkupplung und gemäß den beschriebenen Ausgestaltungen vorzugsweise auch in axialer Richtung überlappend zu dem wenigstens einen Abtriebsrad angeordnet sein.Preferably, the electric machine can be connected to the last wheel pair viewed in the axial direction from the separating clutch, so that it extends in the axial direction along the very compact structure of the transmission and overlaps the separating clutch in the manner described above and according to the described configurations preferably also be arranged overlapping in the axial direction to the at least one output gear.

Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung können dabei genau sechs schaltbare Radpaarungen mit einem koaxial zur Eingangswelle angeordneten Zahnrad vorgesehen sein. Ein solches Getriebe erlaubt in einem sehr einfachen Aufbau, insbesondere bei dem oben beschriebenen Verzicht auf den mechanischen Rückwärtsgang, mit den sechs Radpaarungen die Realisierung von sechs Gangstufen. Dabei lassen sich die genau sechs Radpaarungen bei der Ausgestaltung mit zwei Vorgelegewellen beispielsweise auf drei Doppelradebenen oder auf zwei Doppelradebenen sowie zwei Einzelradebenen verteilen, um so die einzelnen Radebenen und benötigte Schaltkupplungen bezüglich ihrer Anordnung in axialer Richtung optimal und mit der gewünschten kurzen Bauform des Getriebes in Axialrichtung realisieren zu können.According to a further very favorable embodiment, exactly six switchable gear pairs can be provided with a gear wheel arranged coaxially to the input shaft. In a very simple design, such a transmission allows six gear stages to be realized with the six wheel pairs, in particular when the mechanical reverse gear is dispensed with as described above. The exactly six wheel In the design with two countershafts, the pairings can be distributed, for example, over three double wheel planes or two double wheel planes and two single wheel planes, in order to be able to optimally implement the individual wheel planes and required clutches with regard to their arrangement in the axial direction and with the desired short design of the transmission in the axial direction.

Bei der Ausführungsvariante mit zwei Vorgelegewellen kann es ferner vorgesehen sein, dass koaxial zu jeder der Vorgelegewellen wenigstens zwei schaltbare Losräder angeordnet sind, vorzugsweise jeweils axial benachbart zueinander. Durch diesen Aufbau kann der Aktuator für die Schaltung zwischen die beiden zueinander benachbarten Losräder verlagert werden, was den Aufbau nochmals einfacher und hinsichtlich der Ansteuerung und Aktuatorik kompakter macht.In the embodiment variant with two countershafts, it can also be provided that at least two switchable loose wheels are arranged coaxially with each of the countershafts, preferably in each case axially adjacent to one another. With this structure, the actuator for the shift can be shifted between the two mutually adjacent loose wheels, which makes the structure even simpler and more compact in terms of control and actuators.

Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung kann es ferner vorsehen, dass in axialer Richtung auf die Trennkupplung folgend wenigstens zwei Festräder auf der Eingangswelle angeordnet sind, welche entsprechende Radpaarungen, vorzugsweise jeweils in einer Doppelradebene, ausbilden. Dieser Aufbau ist außerordentlich kompakt und effizient und kann insbesondere mit der oben genannten Kombination zur Anbindung der elektrischen Maschine an die letzte oder vorletzte Radpaarung als erste Radpaarung im Sinne der Erfindung die Kompaktheit des Aufbaus weiter unterstützten.Another very favorable embodiment of the hybrid drive device according to the invention can also provide that at least two fixed wheels are arranged on the input shaft following the separating clutch in the axial direction, which form corresponding wheel pairs, preferably each in a double wheel plane. This structure is extremely compact and efficient and can further support the compactness of the structure in the context of the invention, in particular with the above-mentioned combination for connecting the electric machine to the last or penultimate pair of wheels as the first pair of wheels.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher dargestellt sind.Further advantageous refinements and developments of the hybrid drive device according to the invention also result from the exemplary embodiments, which are illustrated in more detail below with reference to the figures.

Dabei zeigen:

  • 1 eine erste mögliche Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen;
  • 2 eine zweite mögliche Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen;
  • 3 eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen;
  • 4 eine vierte mögliche Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen;
  • 5 eine fünfte mögliche Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen; und
  • 6 eine sechste mögliche Variante der erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsvorrichtung in einem Aufbau mit zwei Vorgelegewellen.
show:
  • 1 a first possible variant of the hybrid drive device according to the invention in a structure with two countershafts;
  • 2 a second possible variant of the hybrid drive device according to the invention in a structure with two countershafts;
  • 3 a third variant of the hybrid drive device according to the invention in a structure with two countershafts;
  • 4 a fourth possible variant of the hybrid drive device according to the invention in a structure with two countershafts;
  • 5 a fifth possible variant of the hybrid drive device according to the invention in a structure with two countershafts; and
  • 6 a sixth possible variant of the hybrid drive device according to the invention in a structure with two countershafts.

In den nachfolgenden Figuren ist schematisch jeweils eine Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 in einem erfindungsgemäßen Aufbau dargestellt. Die Radsatzpläne, welche zur Darstellung des darin verbauten Getriebes dienen, sind dabei weder maßstäblich zu verstehen noch liegen alle Bauteile zwingend in der Blattebene, in der sie dargestellt sind. Auch die Größenordnungen der Komponenten zueinander müssen dabei nicht dem realen Aufbau entsprechen.In the following figures, a hybrid drive device 1 is shown schematically in a structure according to the invention. The wheel set diagrams, which are used to show the gearbox installed in them, are not to be understood to be to scale, nor are all the components necessarily in the plane of the page in which they are shown. The dimensions of the components in relation to each other do not have to correspond to the real structure.

1 zeigt eine Hybrid-Antriebsvorrichtung, welche einerseits einen Verbrennungsmotor 2 umfasst, von welchem hier nur ein Ausschnitt angedeutet ist. Andererseits ist eine elektrische Maschine 3 vorgesehen. Der Verbrennungsmotor 2 ist über eine Trennkupplung 4 mit einer Eingangswelle 5 eines Getriebes der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 verbunden. Die direkte Verbindung kann dabei optional eine Einrichtung 6 zur Tilgung und/oder Dämpfung von Drehschwingungen, beispielsweise ein Zweimassenschwungrad, zwischen einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 und der Trennkupplung 4 umfassen, sodass direkt hier in der Art zu verstehen ist, dass keine weiteren Getriebeelemente wie Kupplungen, Übersetzungen oder dergleichen zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 2 und der Trennkupplung 4 angeordnet sind. 1 shows a hybrid drive device, which on the one hand comprises an internal combustion engine 2, of which only a section is indicated here. On the other hand, an electrical machine 3 is provided. Internal combustion engine 2 is connected to an input shaft 5 of a transmission of hybrid drive device 1 via a separating clutch 4 . The direct connection can optionally include a device 6 for absorbing and/or damping torsional vibrations, for example a dual-mass flywheel, between a crankshaft of the internal combustion engine 2 and the separating clutch 4, so that it is to be understood directly here that no further transmission elements such as clutches , Translations or the like between the crankshaft of the internal combustion engine 2 and the separating clutch 4 are arranged.

In axialer Richtung a der Eingangswelle 5 folgt von der Trennkupplung 4 aus gesehen koaxial zur Eingangswelle 5 ein erstes Festrad 7, ein zweites Festrad 8, ein erstes Losrad 9 sowie ein zweites Losrad 10 sowie zwischen diesen beiden Losrädern 9, 10 eine Schalteinrichtung 11, mit denen die Losräder 9, 10 jeweils drehfest mit der Eingangswelle 5 verbunden werden können. Drehfest im Sinne der Erfindung bedeutet dabei, dass die Elemente mit der gleichen Drehzahl umlaufen.In the axial direction a of the input shaft 5, viewed from the separating clutch 4, a first fixed wheel 7, a second fixed wheel 8, a first idler wheel 9 and a second idler wheel 10 follow coaxially to the input shaft 5, as well as between these two idler wheels 9, 10 a switching device 11, with which the idler gears 9, 10 each rotatably connected to the input shaft 5 can be connected. In the context of the invention, rotationally fixed means that the elements rotate at the same speed.

Jeweils parallel zu der Eingangswelle 5 sind zwei Vorgelegewellen 12, 13 angeordnet. Beide Vorgelegewellen 12, 13 weisen in einer axialen Ebene mit der Trennkupplung 4 Abtriebsräder 14, 15 auf, welche ihrerseits beispielsweise mit einem hier nicht dargestellten Differential direkt oder über wenigstens ein zwischengeordnetes Getriebeelement kämmen.Two countershafts 12, 13 are arranged parallel to the input shaft 5 in each case. Both countershafts 12, 13 have driven gears 14, 15 in an axial plane with the separating clutch 4, which in turn mesh with a differential, not shown here, directly or via at least one intermediate gear element.

Das zweite Losrad 10, welches in axialer Richtung a aus Blickrichtung der Trennkupplung 4 entlang der Eingangswelle 5 das letzte Zahnrad darstellt, bildet mit einem Losrad 16 der ersten Vorgelegewelle 12 eine erste Radpaarung 17 aus. Das erste Losrad 9 auf bzw. koaxial zur Eingangswelle 5 bildet mit einem Festrad 18 eine zweite Radpaarung 19 aus. Das in axialer Richtung a in Blickrichtung von der Trennkupplung aus vor diesem ersten Losrad 9 der zweiten Radpaarung 19 angeordnete zweite Festrad 8 bildet mit einem Losrad 20 auf der ersten Vorgelegewelle eine dritte Radpaarung 21 aus und mit einem weiteren Losrad 22, dieses mal auf der anderen der Vorgelegewelle 13, eine vierte Radpaarung 23. Vergleichbares gilt für das erste Festrad 7 der Eingangswelle 5, welches mit einem Losrad 24 auf der ersten Vorgelegewelle 12 eine fünfte Radpaarung 25 und mit einem Losrad 26 auf der zweiten Vorgelegewelle 13 eine sechste Radpaarung 27 ausbildet.The second loose wheel 10 , which is the last gear wheel along the input shaft 5 in the axial direction a as viewed from the separating clutch 4 , forms a first wheel pair 17 with a loose wheel 16 on the first countershaft 12 . The first loose wheel 9 on or coaxially with the input shaft 5 forms a second wheel pair 19 with a fixed wheel 18 out of. The second fixed wheel 8 arranged in the axial direction a in the direction of view from the separating clutch in front of this first idler wheel 9 of the second wheel pair 19 forms a third wheel pair 21 with an idler wheel 20 on the first countershaft and with another idler wheel 22, this time on the other of the countershaft 13, a fourth wheel pair 23. The same applies to the first fixed wheel 7 of the input shaft 5, which forms a fifth wheel pair 25 with a loose wheel 24 on the first countershaft 12 and a sixth wheel pair 27 with a loose wheel 26 on the second countershaft 13.

Eine Schalteinrichtung 28 für das Losrad 16 der ersten Radpaarung 17, also für das zweite Zahnrad der Radpaarung 17, ist zwischen der Radebene der ersten Radpaarung 17 und der Radebene der zweiten Radpaarung 19 in axialer Richtung a gesehen angeordnet. Vorzugsweise liegt die Schalteinrichtung 28 dabei in axialer Richtung a in einer axialen Ebene mit der Schalteinrichtung 11, welche als Doppelschalteinrichtung zwischen den beiden Losrädern 9, 10 auf der Eingangswelle 5 ausgebildet ist. Eine axiale Ebene bezeichnet dabei eine senkrecht zur axialen Richtung a beziehungsweise zur Eingangswelle 5 liegende Ebene.A switching device 28 for the idler gear 16 of the first pair of wheels 17, ie for the second gear of the pair of wheels 17, is arranged between the gear plane of the first pair of wheels 17 and the gear plane of the second pair of wheels 19 in the axial direction a. The shifting device 28 is preferably located in the axial direction a in an axial plane with the shifting device 11 , which is designed as a double shifting device between the two loose wheels 9 , 10 on the input shaft 5 . An axial plane denotes a plane lying perpendicularly to the axial direction a or to the input shaft 5 .

Zwischen den beiden als Doppelradebenen ausgebildeten axialen Radebenen mit der dritten und der vierten Radpaarung 21, 23 bzw. der fünften und der sechsten Radpaarung 25, 27 befinden sich zwei weitere Doppelschalteinrichtungen 29, 30, welche vorzugsweise wieder in einer axialen Ebene liegen. In derselben axialen Ebene wie die Trennkupplung 4 liegen außerdem, wie bereits erwähnt, die beiden Abtriebsräder 14, 15 der jeweiligen Vorgelegewellen 12, 13.Between the two axial gear planes configured as double gear planes with the third and fourth pair of wheels 21, 23 and the fifth and sixth pair of wheels 25, 27, there are two further double shifting devices 29, 30, which are preferably again in one axial plane. As already mentioned, the two output gears 14, 15 of the respective countershafts 12, 13 are also located in the same axial plane as the separating clutch 4.

Die Anbindung der elektrischen Maschine 3 erfolgt nun so, dass ein Ritzel 31, welches drehfest mit einer Rotorwelle 32 der elektrischen Maschine verbunden ist, über ein optionales Zwischenrad 33 so an die erste Radpaarung 17 angebunden ist, dass Drehmoment von der elektrischen Maschine 3 in das Getriebe eingeleitet werden kann. Je nach Stellung der Schalteinrichtungen 11, 28 lässt sich dabei eine sogenannte P2-Anbindung realisieren, bei welcher die elektrische Maschine 3 über das Ritzel 31, das Zwischenrad 33, das lose auf der ersten Vorgelegewelle 12 umlaufende Losrad 16 der ersten Radpaarung und das mit der Eingangswelle über die Schalteinrichtung 11 gekoppelten Losrad 10 auf die Eingangswelle 5, und zwar auf der dem Verbrennungsmotor 2 abgewandten Seite der Trennkupplung 4, entsprechend wirkt. Je nach Schaltstellung innerhalb des Getriebes erfolgt dann der Abtrieb über die erste Vorgelegewelle12 und deren Abtriebsrad 14 oder die zweite Vorgelegewelle 13 und deren Abtriebsrad 15. Alternativ dazu wird der Aufbau zu einer sogenannten P3-Anbindung umgeschaltet, in dem bei geöffneter Schalteinrichtung 11 und dementsprechend auf der Eingangswelle 5 umlaufendem Losrad 10 und mit der ersten Vorgelegewelle 12 über die Schalteinrichtung 28 gekoppeltem Losrad 16 der ersten Radpaarung 17 die erste Vorgelegewelle 12 und damit ihr Abtriebsrad 14 von der elektrischen Maschine 3 angetrieben wird.The electrical machine 3 is now connected in such a way that a pinion 31, which is non-rotatably connected to a rotor shaft 32 of the electrical machine, is connected to the first wheel pair 17 via an optional intermediate wheel 33 in such a way that torque from the electrical machine 3 is transferred to the Transmission can be initiated. Depending on the position of the switching devices 11, 28, a so-called P2 connection can be implemented, in which the electric machine 3 via the pinion 31, the intermediate wheel 33, the loose wheel 16 of the first wheel pair rotating loosely on the first countershaft 12 and the one with the Input shaft coupled via the switching device 11 loose wheel 10 on the input shaft 5, on the side facing away from the internal combustion engine 2 of the separating clutch 4, acts accordingly. Depending on the shift position within the transmission, the output then takes place via the first countershaft 12 and its output gear 14 or the second countershaft 13 and its output gear 15 The idler gear 10 rotating on the input shaft 5 and the idler gear 16 of the first wheel pair 17 coupled to the first countershaft 12 via the switching device 28, the first countershaft 12 and thus its output gear 14 being driven by the electric machine 3.

Das Getriebe der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 kann beispielsweise so ausgestaltet sein, dass es als Sechsganggetriebe ohne mechanischen Rückwärtsgang genutzt wird. Dabei kann über die erste Radpaarung 17 die erste Gangstufe realisiert werden und über die zweite Radpaarung 19 die zweite Gangstufe. Über die fünfte Radpaarung 25 lässt sich dann die dritte Gangstufe und über die dritte Radpaarung 21 die vierte Gangstufe realisieren. Bei all diesen Gangstufen 1 bis 4 erfolgt der Abtrieb entsprechend über die erste Vorgelegewelle 12 und ihr Abtriebsrad 14, welches als Festrad drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 12 verbunden ist. Über die beiden weiteren Radpaarungen der beiden Doppelradebenen um die Festräder 7, 8 auf der Eingangswelle 5 lassen sich dann die fünfte und die sechste Gangstufe realisieren, beispielsweise indem über die sechste Radpaarung 27 die fünfte Gangstufe und die vierte Radpaarung 23 die sechste Gangstufe geschaltet wird.The transmission of the hybrid drive device 1 can, for example, be designed in such a way that it is used as a six-speed transmission without a mechanical reverse gear. The first gear can be realized via the first pair of wheels 17 and the second gear can be realized via the second pair of wheels 19 . The third gear can then be realized via the fifth pair of wheels 25 and the fourth gear can be realized via the third pair of wheels 21 . In all of these gears 1 to 4, the output takes place correspondingly via the first countershaft 12 and its output gear 14, which is non-rotatably connected to the first countershaft 12 as a fixed gear. The fifth and sixth gears can then be realized via the two other wheel pairs of the two double wheel planes around the fixed wheels 7, 8 on the input shaft 5, for example by the sixth gear pair 27 shifting to the fifth gear and the fourth wheel pair 23 to the sixth gear.

Die elektrische Maschine 3 ist dabei anders als es in 1 und den nachfolgenden Figuren dargestellt ist, in axialer Richtung überlappend zu der Trennkupplung 4 und damit insbesondere auch zu den Antriebsrädern 14, 15 der Vorgelegewellen 12, 13 angeordnet. Dies ermöglicht einen außerordentlich kompakten Aufbau, bei dem die elektrische Maschine durch die Anbindung an die letzte oder gegebenenfalls auch vorletzte Radebene in axialer Richtung a von der Trennkupplung 4 aus gesehen und ihre gleichzeitige axiale Überlappung der Trennkupplung 4, also ein Hineinragen in die Radebene der Trennkupplung 4 und insbesondere der Abtriebsräder 14,15, einen außerordentlich kompakten Aufbau gewährleistet.The electrical machine 3 is different than it is in 1 and is shown in the following figures, overlapping in the axial direction to the separating clutch 4 and thus in particular also to the drive wheels 14, 15 of the countershafts 12, 13. This enables an extraordinarily compact design, in which the electrical machine is connected to the last or possibly penultimate wheel plane in the axial direction a as seen from the separating clutch 4 and its simultaneous axial overlapping of the separating clutch 4, i.e. protruding into the wheel plane of the separating clutch 4 and in particular the driven gears 14,15, ensures an extremely compact structure.

Der Aufbau der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 in 2 kombiniert nun die beiden axialen Radebenen der ersten Radpaarung 17 und der zweiten Radpaarung 19 in eine weitere Doppelradebene, was den Aufbau, insbesondere in axialer Richtung a, noch kompakter macht. An die Stelle der beiden Losräder 9, 10 tritt nun ein einziges Losrad 10, welches koaxial zur Eingangswelle 5 angeordnet und mit der nun als Einfachschalteinrichtung ausgebildeten Schalteinrichtung 11 mit dieser drehfest verbindbar ist. Die erste Radebene 17 wird nun aus diesem Losrad 10 und dem Losrad 16 mit der ihm zugeordneten Schalteinrichtung 28 gebildet, wobei als weiteren Unterschied das Losrad 16 und die Schalteinrichtung 28 nun auf der anderen, also der zweiten Vorgelegewelle 3, angeordnet sind. An die Stelle des Festrads 18 auf der ersten Vorgelegewelle 12 der zweiten Radpaarung tritt nun ebenfalls ein Losrad 34, welches über eine Schalteinrichtung 35 drehfest mit der ersten Vorgelegewelle 12 verbunden werden kann. Die Anbindung der elektrischen Maschine 3 an die erste Radpaarung 17 erfolgt auch hier über das Losrad 16, also deren zweites Zahnrad, analog zur Darstellung in 1, ist jedoch in der unteren Hälfte dargestellt. Durch die Verwendung der Losräder 34, 10 und 16 in einer Radebene und der Möglichkeit, diese mit den zugeordneten Wellen 12, 5, 13 jeweils drehfest zu verbinden, ergibt sich für die P3-Anbindung nun sowohl die Möglichkeit, diese über die erste Vorgelegewelle 12 und ihr Abtriebsrad 14 als auch diese über die zweite Vorgelegewelle 13 und ihr Abtriebsrad 15 zu realisieren.The structure of the hybrid drive device 1 in 2 now combines the two axial wheel planes of the first wheel pair 17 and the second wheel pair 19 in a further double wheel plane, which makes the structure, particularly in the axial direction a, even more compact. Instead of the two idler gears 9, 10, there is now a single idler gear 10, which is arranged coaxially with the input shaft 5 and can be connected to the shifting device 11, which is now designed as a single shifting device, in a torque-proof manner. The first gear plane 17 is now formed from this loose wheel 10 and the loose wheel 16 with the switching device 28 assigned to it, with the loose wheel 16 and the switching device 28 now being on the other, ie the second countershaft as a further difference wave 3, are arranged. Instead of the fixed wheel 18 on the first countershaft 12 of the second pair of wheels, there is now also a loose wheel 34 which can be connected to the first countershaft 12 in a rotationally fixed manner via a switching device 35 . The electrical machine 3 is also connected to the first wheel pair 17 here via the loose wheel 16, i.e. its second gear wheel, analogously to the illustration in FIG 1 , but is shown in the lower half. The use of idler gears 34, 10 and 16 in one gear plane and the possibility of connecting them to the associated shafts 12, 5, 13 in a torque-proof manner means that the P3 connection can now be connected via the first countershaft 12 and its output gear 14 as well as to realize this via the second countershaft 13 and its output gear 15.

Die Gangstufen lassen sich wiederum entsprechend analog zur Erläuterung der Hybrid-Antriebsvorrichtung gemäß 1 realisieren.The gear steps can in turn be explained analogously to the explanation of the hybrid drive device according to FIG 1 realize.

In der Darstellung der 3 wird der in 2 gezeigte Aufbau der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 nochmals aufgegriffen. Die Anbindung der elektrischen Maschine 3 erfolgt auch hier wieder über das Ritzel 31 der Rotorwelle 32 und das Zwischenrad 33 an die erste Radpaarung 17, jedoch nicht mehr an das Losrad 16 auf einer der Vorgelegewellen, hier der zweiten Vorgelegewelle 13, sondern auf das Losrad 10 auf der Eingangswelle 3. Der Aufbau fällt dabei nicht mehr in eine Ebene und ist deshalb bezüglich der Ausbildung einer Radpaarung zwischen dem Zwischenrad 33 und dem Losrad 9 mit der gestrichelten Klammer entsprechend dargestellt. Alles weitere sowie die Schaltmöglichkeiten und die Möglichkeiten zur Anbindung der elektrischen Maschine 3 sind wieder analog zu denen bei der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 gemäß 2.In the representation of 3 will the in 2 shown structure of the hybrid drive device 1 taken up again. The electric machine 3 is also connected here via the pinion 31 of the rotor shaft 32 and the intermediate wheel 33 to the first pair of wheels 17, but no longer to the loose wheel 16 on one of the countershafts, here the second countershaft 13, but to the loose wheel 10 on the input shaft 3. The structure no longer falls in one plane and is therefore shown with the dotted brackets accordingly with regard to the formation of a wheel pairing between the intermediate wheel 33 and the idler wheel 9. Everything else as well as the switching options and the options for connecting the electric machine 3 are again analogous to those in the hybrid drive device 1 according to FIG 2 .

Die Anbindung der elektrischen Maschine über ihr Ritzel 31 oder das Zwischenrad 33, welches hier jeweils als optional zu verstehen ist, könnte auch bei der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 gemäß 1 so erfolgen, dass die Anbindung an die erste Radpaarung 17 nicht über deren zweites Zahnrad, also das Losrad 16, sondern über deren erstes Zahnrad, also das Losrad 10, entsprechend erfolgt, im Wesentlichen also analog zu dem eben beschriebenen Ausführungsbeispiel der 3.The connection of the electrical machine via its pinion 31 or the intermediate wheel 33, which is to be understood here as optional, could also be used in the hybrid drive device 1 according to FIG 1 take place in such a way that the connection to the first pair of wheels 17 is not via the second gear, i.e. the loose wheel 16, but via the first gear, i.e. the loose wheel 10, correspondingly, essentially analogously to the exemplary embodiment just described 3 .

Bei der Ausführungsvariante in der 4 ist es nun so, dass der Aufbau in axialer Richtung gesehen vom Verbrennungsmotor 2 bzw. der Trennkupplung 4 entlang der Eingangswelle 5 wieder in den beiden ersten Radebenen mit den Festrädern 7, 8 sowie in der Ebene der Trennkupplung 4 und der axial überlappend zu dieser und vorzugsweise in derselben Ebene angeordneten Abtriebsräder 14, 15 dem der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 gemäß den bisherigen Figuren entspricht. Im weiteren Verlauf in axialer Richtung ist nun die erste Radpaarung 17 mit den Losrädern 10 und 16 analog zur Ausführungsvariante der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 gemäß 1 ausgebildet, wobei die Radebene mit der ersten Radpaarung 17 hier von der Trennkupplung 4 aus gesehen in axialer Richtung a nicht wie bisher die letzte sondern die vorletzte Radebene ist. Die Anbindung der elektrischen Maschine 3 erfolgt auch hier wieder über ein Zwischenrad 33 und kann dabei, wie es gestrichelt dargestellt ist, über das zweite Zahnrad der ersten Radpaarung 17, also das Losrad 16 oder wie es strichpunktiert dargestellt ist über das erste Zahnrad der Radpaarung 17, also hier das Losrad 10, entsprechend erfolgen. Eine weitere Radebene schließt sich dann in axialer Richtung a von der Trennkupplung 4 aus gesehen entlang der Eingangswelle 5 an. Anders als bisher umfasst diese nun ein Festrad 36 auf der Eingangswelle 5 und ein Losrad 37 mit zugeordneter Schalteinrichtung 38 auf einer der Vorgelegewellen, hier der zweiten Vorgelegewelle 13, während die erste Radpaarung 17 wiederum analog zur Darstellung in 1 zwischen der Eingangswelle 5 und der ersten Vorgelegewelle 12 ausgebildet ist.In the variant in the 4 Is it now the case that the structure, viewed in the axial direction from the combustion engine 2 or the separating clutch 4 along the input shaft 5, is again in the first two wheel planes with the fixed gears 7, 8 and in the plane of the separating clutch 4 and the axially overlapping to this and driven wheels 14, 15, which are preferably arranged in the same plane, corresponds to that of the hybrid drive device 1 according to the previous figures. In the further course in the axial direction, the first pair of wheels 17 with the idler wheels 10 and 16 is analogous to the embodiment variant of the hybrid drive device 1 according to FIG 1 formed, wherein the wheel plane with the first wheel pair 17 seen here from the separating clutch 4 in the axial direction a is not the last but the penultimate wheel plane as before. The electric machine 3 is also connected here via an intermediate wheel 33 and can, as shown in dashed lines, via the second gear of the first pair of wheels 17, i.e. the loose wheel 16, or as shown in dot-dash lines via the first gear of the pair of wheels 17 , So here the loose wheel 10, take place accordingly. A further gear plane then follows along the input shaft 5 in the axial direction a, viewed from the separating clutch 4 . Unlike before, this now includes a fixed wheel 36 on the input shaft 5 and an idler wheel 37 with an associated shifting device 38 on one of the countershafts, here the second countershaft 13, while the first wheel pair 17 is again analogous to the illustration in 1 between the input shaft 5 and the first countershaft 12 is formed.

In der Darstellung der 5 ist es nun so, dass dieser in 4 dargestellte Aufbau bezüglich der letzten und der vorletzten Radebene in axialer Richtung a entlang der Eingangswelle 5 von der Trennkupplung 4 aus gesehen vertauscht worden ist, sodass also das Festrad 36 sich in axialer Richtung a an die Festräder 7 und 8 auf der Eingangswelle 5 anschließt und die erste Radpaarung 17 mit dem Losrad 10 und dem Losrad 16 wieder die letzte Radebene ausbildet. Auch hier kann die Anbindung der elektrischen Maschine 3 wahlweise an das Losrad 10 oder 16 erfolgen, je nachdem, wie es sich hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus besser geeignet ist.In the representation of 5 is it now that this in 4 shown structure has been reversed with regard to the last and the penultimate gear plane in the axial direction a along the input shaft 5 as seen from the separating clutch 4, so that the fixed gear 36 is connected to the fixed gears 7 and 8 on the input shaft 5 in the axial direction a and the first pair of wheels 17 with the loose wheel 10 and the loose wheel 16 forms the last gear plane again. Here, too, the electric machine 3 can be connected either to the loose wheel 10 or 16, depending on how it is more suitable in terms of the structural design.

Der Aufbau gemäß der 6 entspricht dann wiederum dem Aufbau der 5, wobei die zweite Radpaarung 19 wiederum das Losrad 9 auf der Eingangswelle 5 und ein Festrad 39 umfasst. Analog zur Darstellung in 1 ist dieser Aufbau dann lediglich dahingehend verändert, dass das Festrad 39 anders als das Festrad 18 in der Darstellung der 1 von der ersten Vorgelegewelle 12 auf hier die zweite Vorgelegewelle 13 wandert. Die elektrische Maschine 3 kann wiederum über das Losrad 16 oder das Losrad 10 der ersten Radpaarung 17 eingebunden werden, was ja bereits bei der Erläuterung der Darstellung in 1 beschrieben worden ist, auch wenn es dort nicht explizit gezeigt ist.The structure according to 6 then again corresponds to the structure of 5 , The second pair of wheels 19 in turn comprising the loose wheel 9 on the input shaft 5 and a fixed wheel 39 . Analogous to the representation in 1 this structure is then only changed to the effect that the fixed wheel 39 is different from the fixed wheel 18 in the representation of 1 from the first countershaft 12 to the second countershaft 13 here. The electrical machine 3 can in turn be integrated via the idler wheel 16 or the idler wheel 10 of the first pair of wheels 17, which has already been explained in the explanation of the representation in 1 has been described, even if it is not explicitly shown there.

Alle Varianten der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 gemäß den 1 bis 6 erlauben es dabei sechs Gänge ohne einen mechanischen Rückwärtsgang zu realisieren. Die Hybrid-Antriebsvorrichtung 1 kann vorzugsweise zum Antrieb einer ersten angetriebenen Achse eines Fahrzeugs eingesetzt werden, bei welchem eine zweite angetriebene Achse rein elektrisch angetrieben ist. Das Fahrzeug könnte dann prinzipiell über weitere angetriebene oder nicht angetriebene Achsen verfügen, wobei der Aufbau als Pkw typischerweise zwei Achsen vorsieht. Ein solcher Hybrid-Pkw ist dabei der bevorzugte, nicht jedoch ausschließliche Einsatzzweck der Hybrid-Antriebsvorrichtung 1.All variants of the hybrid drive device 1 according to the 1 until 6 allow six gears to be realized without a mechanical reverse gear. The hybrid powertrain Device 1 can preferably be used to drive a first driven axle of a vehicle in which a second driven axle is driven purely electrically. In principle, the vehicle could then have additional driven or non-driven axles, with the structure as a passenger car typically providing two axles. Such a hybrid car is the preferred, but not the exclusive, purpose of use for the hybrid drive device 1.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102013210013 A1 [0002]DE 102013210013 A1 [0002]

Claims (11)

Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) mit einem Verbrennungsmotor (2), einer elektrischen Maschine (3) und einem Getriebe, wobei das Getriebe eine Eingangswelle (5) und wenigstens eine Vorgelegewelle (12, 13) aufweist, wobei der Verbrennungsmotor (2) über eine Trennkupplung (4) mit der Eingangswelle (5) direkt koppelbar ist, wobei zumindest sechs schaltbare Radpaarungen (17, 19, 21, 23, 25, 27) mit jeweils einem koaxial zu der Eingangswelle (5) angeordnetem Zahnrad vorgesehen sind, wobei eine erste der Radpaarungen (17) ein als Losrad (10) ausgebildetes und koaxial zu der Eingangswelle (5) angeordnetes erstes Zahnrad und ein als Losrad (16) ausgebildetes und koaxial zu der Vorgelegewelle (12, 13) angeordnetes zweites Zahnrad aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) derart an die erste Radpaarung (17) angebunden ist, dass Drehmomente, ausgehend von der elektrischen Maschine (3) über die erste Radpaarung (17) in das Getriebe eingeleitet werden können, und wobei die erste Radpaarung (17) in axialer Richtung (a) und von der Trennkupplung (4) aus gesehen in der letzten oder vorletzten Radebene angeordnet ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) axial überlappend zu der Trennkupplung (4) angeordnet ist.Hybrid drive device (1) with an internal combustion engine (2), an electric machine (3) and a transmission, the transmission having an input shaft (5) and at least one countershaft (12, 13), the internal combustion engine (2) having a Separating clutch (4) can be coupled directly to the input shaft (5), with at least six switchable gear pairs (17, 19, 21, 23, 25, 27) each having a gear wheel arranged coaxially with the input shaft (5) being provided, with a first of the wheel pairs (17) has a first gear designed as a loose wheel (10) and arranged coaxially with the input shaft (5) and a second gear designed as a loose wheel (16) and arranged coaxially with the countershaft (12, 13), the electrical machine (3) is connected to the first pair of wheels (17) in such a way that torques, starting from the electric machine (3) via the first pair of wheels (17), can be introduced into the transmission, and the first pair of wheels (17) in axial direction (a) and viewed from the separating clutch (4) in the last or penultimate wheel plane is arranged characterized in that the electric machine (3) is arranged axially overlapping the separating clutch (4). Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennkupplung (4) und ein koaxial zu der wenigstens einen Vorgelegewelle (12, 13) angeordnetes Abtriebsrad (14, 15) axial überlappend angeordnet sind.Hybrid drive device (1) after claim 1 , characterized in that the separating clutch (4) and a coaxial to the at least one countershaft (12, 13) arranged output gear (14, 15) are arranged overlapping axially. Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Vorgelegewellen (12, 13) mit jeweils wenigstens einem Abtriebsrad (14, 15) vorgesehen sind, wobei die Trennkupplung (4) und die wenigstes zwei Abtriebsräder (14, 15) axial überlappend angeordnet sind.Hybrid drive device (1) after claim 1 , characterized in that at least two countershafts (12, 13) each having at least one output gear (14, 15) are provided, the separating clutch (4) and the at least two output gears (14, 15) being arranged so as to overlap axially. Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Doppelradebenen vorgesehen sind.Hybrid drive device (1) after claim 3 , characterized in that at least two double wheel planes are provided. Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) derart an die erste Radpaarung (17) angebunden ist, dass Drehmomente, ausgehend von der elektrischen Maschine (3) am zweiten Zahnrad (16) der ersten Radpaarung (17) einleitbar sind.Hybrid drive device (1) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the electrical machine (3) is connected to the first pair of wheels (17) such that torques, starting from the electrical machine (3) on the second gear (16) of the first pair of wheels (17) can be introduced. Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) derart an die erste Radpaarung (17) angebunden ist, dass Drehmomente, ausgehend von der elektrischen Maschine (3) am ersten Zahnrad (10) der ersten Radpaarung (17) einleitbar sind.Hybrid drive device (1) according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the electrical machine (3) is connected to the first pair of wheels (17) such that torques, starting from the electrical machine (3) on the first gear (10) of the first pair of wheels (17) can be introduced. Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) an der, in axialer Richtung von der Trennkupplung (4) aus gesehen, letzten Radebene (27) angebunden ist.Hybrid drive device (1) according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the electrical machine (3) is connected to the last wheel plane (27), viewed in the axial direction from the separating clutch (4). Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass genau sechs schaltbare Radpaarungen (17, 19, 21, 23, 25, 27) mit jeweils einem koaxial zur Eingangswelle (5) angeordneten Zahnrad vorgesehen sind.Hybrid drive device (1) according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that exactly six switchable pairs of wheels (17, 19, 21, 23, 25, 27) are provided, each with a coaxial to the input shaft (5) arranged gear. Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zu jeder der Vorgelegewellen (12, 13) wenigstens zwei schaltbare Losräder (20, 24; 22, 26), jeweils axial benachbart, angeordnet sind.Hybrid drive device (1) after claim 3 , characterized in that at least two switchable loose wheels (20, 24; 22, 26), each axially adjacent, are arranged coaxially with each of the countershafts (12, 13). Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) direkt oder mittelbar über eine Zwischenrad (33) oder ein Zwischengetriebe an die erste Radpaarung (17) angebunden ist.Hybrid drive device (1) according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the electrical machine (3) is connected directly or indirectly via an intermediate wheel (33) or an intermediate gear to the first pair of wheels (17). Hybrid-Antriebsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in axialer Richtung (a) auf die Trennkupplung (4) folgend wenigstens zwei Festräder (7, 8) koaxial zu der Eingangswelle (5) angeordnet sind, welche jeweils Teil einer Doppelradebene sind.Hybrid drive device (1) after claim 4 , characterized in that in the axial direction (a) on the separating clutch (4) following at least two fixed gears (7, 8) are arranged coaxially to the input shaft (5), which are each part of a double gear plane.
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