DE102020203774A1 - Hybridgetriebe mit zwei Planetenradsätzen - Google Patents

Hybridgetriebe mit zwei Planetenradsätzen Download PDF

Info

Publication number
DE102020203774A1
DE102020203774A1 DE102020203774.4A DE102020203774A DE102020203774A1 DE 102020203774 A1 DE102020203774 A1 DE 102020203774A1 DE 102020203774 A DE102020203774 A DE 102020203774A DE 102020203774 A1 DE102020203774 A1 DE 102020203774A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
planetary gear
gear set
transmission
motor vehicle
shift
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020203774.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Stefan Beck
Matthias Horn
Michael Wechs
Johannes Kaltenbach
Thomas Martin
Uwe Griesmeier
Fabian Kutter
Jens Moraw
Gerhard Niederbrucker
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102020203774.4A priority Critical patent/DE102020203774A1/de
Publication of DE102020203774A1 publication Critical patent/DE102020203774A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • 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
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/62—Gearings having three or more central gears
    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4816—Electric machine connected or connectable to gearbox internal shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4825—Electric machine connected or connectable to gearbox input 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
    • F16H2200/0043—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising four forward speeds
    • 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
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2007—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with two sets of orbital gears
    • 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
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2035—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with two engaging means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeantriebswelle (24) zum Wirkverbinden einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs mit dem Getriebe; zwei gekoppelten Planetenradsätzen (RS1, RS2) mit Planetenradsatzelementen, umfassend jeweils ein Hohlrad (26, 32), einen Planetenradträger (28, 34) und ein Sonnenrad (30, 36); mehreren Wellen, die jeweils mit den Planetenradsatzelementen der Planetenradsätze verbunden sind; mehreren Schaltelementen (A, B, C, D, E, F) zum Verbinden der mehreren Wellen, um Gangstufen einzurichten; und einem Abtrieb (38), wobei ein erstes Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes und ein erstes Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes antriebswirksam mit dem Abtrieb verbunden sind; ein zweites Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes mittels eines Schaltelements (E) der mehreren Schaltelemente antriebswirksam mit einem zweiten Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes verbindbar ist und mittels eines Schaltelements (B) der mehreren Schaltelemente antriebswirksam mit der ersten Getriebeantriebswelle verbindbar ist; ein drittes Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der ersten Getriebeantriebswelle verbunden ist; ein drittes Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes festgesetzt ist; und das zweite Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes mittels eines Schaltelements (A) der mehreren Schaltelemente festsetzbar ist und der zweite Planetenradsatz mittels eines Schaltelements (C) der mehreren Schaltelemente verblockbar ist. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) mit einem solchen Getriebe und ein Kraftfahrzeug (10) mit einem solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe, einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang.
  • Fahrzeuge werden zunehmend mit Hybridantrieben, d. h. mit wenigstens zwei verschiedenen Antriebsquellen ausgestattet. Hybridantriebe können zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen beitragen. Es haben sich weitgehend Antriebsstränge mit einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren als Parallelhybrid oder als Mischhybrid durchgesetzt. Derartige Hybridantriebe weisen im Kraftfluss eine im Wesentlichen parallele Anordnung des Verbrennungsmotors und des Elektroantriebs auf. Hierbei werden sowohl eine Überlagerung der Antriebsmomente als auch eine Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb ermöglicht. Da sich die Antriebsmomente des Elektroantriebs und des Verbrennungsmotors je nach Ansteuerung addieren können, ist eine vergleichsweise kleinere Auslegung des Verbrennungsmotors und/oder dessen zeitweise Abschaltung möglich. Hierdurch kann eine signifikante Reduzierung der CO2-Emissionen ohne nennenswerte Leistungs- bzw. Komforteinbußen erreicht werden. Die Möglichkeiten und Vorteile eines Elektroantriebs können somit mit den Reichweiten-, Leistungs- und Kostenvorteilen von Brennkraftmaschinen verbunden werden.
  • Ein Nachteil der oben genannten Hybridantriebe besteht in einem im Allgemeinen komplexeren Aufbau, da beide Antriebsquellen vorzugsweise mit nur einem Getriebe Antriebsleistung auf eine Antriebswelle übertragen. Hierdurch sind derartige Getriebe meist aufwendig und kostenintensiv in der Produktion. Eine Reduzierung der Komplexität im Aufbau eines Hybridgetriebes geht meistens mit einer Einbuße an Variabilität einher.
  • Dieser Nachteil kann zumindest teilweise mittels dedizierter Hybridgetriebe oder „Dedicated Hybrid Transmissions“ (DHT) überwunden werden, bei denen eine elektrische Maschine in das Getriebe integriert wird, um den vollen Funktionsumfang darzustellen. Beispielsweise kann im Getriebe insbesondere der mechanische Getriebeteil vereinfacht werden, etwa durch Entfall des Rückwärtsgangs, wobei stattdessen mindestens eine elektrische Maschine genutzt wird.
  • Dedizierte Hybridgetriebe können aus bekannten Getriebekonzepten hervorgehen, also aus Doppelkupplungsgetrieben, Wandler-Planetenradgetrieben, stufenlosen Getrieben (CVT) oder automatisierten Schaltgetrieben. Die elektrische Maschine wird dabei zum Teil des Getriebes.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2012 212 257 A1 ist ein Planetenradgetriebe für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt, mit drei gekoppelten Planetenradsätzen, mit mehreren Schaltelementen und mit wenigstens einer Elektromaschine, die einer Welle innerhalb des Getriebes zugeordnet ist. Bei einem ersten Planetenradsatz ist das Hohlrad mit einem gehäusefesten Bauteil verbindbar und der Planetenradträger mit dem Hohlrad eines zweiten Planetenradsatzes antriebsverbunden, wobei bei dem zweiten Planetenradsatz der Planetenradträger mit dem Hohlrad eines dritten Planetenradsatzes verbunden und das Sonnenrad von einer Getriebeeingangswelle antreibbar ist. Bei dem dritten Planetenradsatz ist der Planetenradträger mit einer Getriebeausgangswelle verbunden. Damit das Planetenradgetriebe eine kompakte Bauform aufweist und kostengünstig in der Herstellung sowie effizient im Betrieb ist, ist vorgesehen, dass das Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes mit dem gehäusefesten Bauteil verbunden ist und dass das Sonnenrad des dritten Planetenradsatzes mit dem gehäusefesten Bauteil sowie mit dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes verbindbar ist. Bei diesem bekannten Planetenradgetriebe ist ein Zustart der Verbrennungsmaschine unter Erhaltung einer Zugkraft nicht möglich.
  • Vor diesem Hintergrund stellt sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein kompaktes Getriebe zu schaffen, das eine einfache Ansteuerung erlaubt und vorteilhaft mit einer elektrischen zweiten Achse kombinierbar ist. Ferner soll das Getriebe technisch einfach hybridisierbar sein.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Getriebe für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, mit:
    • einer ersten Getriebeantriebswelle zum Wirkverbinden einer Verbrennungsmaschine des Kraftfahrzeugs mit dem Getriebe;
    • zwei gekoppelten Planetenradsätzen mit Planetenradsatzelementen, umfassend jeweils ein Hohlrad, einen Planetenradträger und ein Sonnenrad;
    • mehreren Wellen, die jeweils mit den Planetenradsatzelementen der Planetenradsätze verbunden sind;
    • mehreren Schaltelementen zum Verbinden der mehreren Wellen, um Gangstufen einzurichten; und
    • einem Abtrieb, wobei
    • ein erstes Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes und ein erstes Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes antriebswirksam mit dem Abtrieb verbunden sind;
    • ein zweites Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes mittels eines Schaltelements der mehreren Schaltelemente antriebswirksam mit einem zweiten Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes verbindbar ist und mittels eines Schaltelements der mehreren Schaltelemente antriebswirksam mit der ersten Getriebeantriebswelle verbindbar ist;
    • ein drittes Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der ersten Getriebeantriebswelle verbunden ist;
    • ein drittes Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes festgesetzt ist; und
    • das zweite Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes mittels eines Schaltelements der mehreren Schaltelemente festsetzbar ist und der zweite Planetenradsatz mittels eines Schaltelements der mehreren Schaltelemente verblockbar ist.
  • Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit:
    • einer Verbrennungsmaschine, die mit der ersten Getriebeantriebswelle verbindbar ist; und
    • einem Getriebe wie zuvor definiert.
  • Die obige Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit:
    • einem Getriebe wie zuvor definiert mit einer zweiten Getriebeantriebswelle und einer ersten elektrischen Antriebsmaschine, die mit der zweiten Getriebeantriebswelle verbindbar ist.
  • Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug, mit:
    • einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang wie zuvor definiert; und
    • einem Energiespeicher zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Insbesondere können der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang und das Kraftfahrzeug entsprechend den für das Getriebe in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein.
  • Mittels der zwei gekoppelten Planetenradsätze können vorzugsweise bis zu vier Übersetzungsstufen für das Getriebe eingerichtet werden. Ferner kann das Getriebe technisch einfach hybridisiert werden. Insbesondere kann eine erste elektrische Antriebsmaschine vorzugsweise am ersten Planetenradsatz antriebswirksam mit dem Getriebe verbunden werden. In einem Hybridbetrieb sind die vier Gangstufen mit jeweils zwei Unterübersetzungen schaltbar, was vorzugsweise zu einer guten Übersetzungsreihe führt. Die zwei gekoppelten Radsätze erlauben eine kompakte Bauweise des Getriebes bei einer geringen Bauteilbelastung. Die Übersetzungsstufen werden mit nur wenigen Eingriffen erreicht, sodass das Getriebe einen guten Verzahnungswirkungsgrad und insbesondere wenig Getriebeverluste aufweist. Vorzugsweise sind drei Doppelschaltelemente möglich, sodass eine Ansteuerung des Getriebes vereinfacht ist. Es versteht sich, dass die Verbrennungsmaschine fest mit dem Getriebe verbunden sein kann. Das Getriebe ermöglicht in einem Hybridmodus das Zustarten der Verbrennungsmaschine in allen Gangstufen und insbesondere unter Erhaltung der Zugkraft.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Getriebe eine zweite Getriebeantriebswelle auf, die mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine des Kraftfahrzeugs verbindbar ist. Hierdurch kann technisch einfach ein Hybridgetriebe geschaffen werden. Die zweite Getriebeantriebswelle ist vorzugsweise mittels eines Schaltelements mit dem Getriebe verbindbar. Das Getriebe kann technisch einfach elektrifiziert bzw. hybridisiert werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das erste Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes ein Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und das erste Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes ein Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes. Ergänzend umfasst das zweite Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes einen Planetenradträger des ersten Planetenradsatzes und das zweite Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes einen Planetenradträger des zweiten Planetenradsatzes. Weiterhin ergänzend umfasst das dritte Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes ein Sonnenrad des ersten Planetenradsatzes und das dritte Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes ein Sonnenrad des zweiten Planetenradsatzes. Hierdurch kann ein kompaktes Getriebe geschaffen werden. Insbesondere kann eine Verbindungswelle zwischen dem Hohlrad des ersten Planetenradsatzes und dem Hohlrad des zweiten Planetenradsatzes vorgesehen sein, die den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz zumindest teilweise umgibt. Es kann ein kompaktes Getriebe geschaffen werden, das sowohl axial als auch radial kompakt baut und dabei eine hohe Variabilität aufweist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der erste Planetenradsatz als Minus-Planetenradsatz ausgebildet und der zweite Planetenradsatz als Plus-Planetenradsatz ausgebildet. Hierdurch kann eine vorteilhafte kurze Übersetzung des zweiten Planetenradsatzes erreicht werden. Insbesondere kann der zweite Planetenradsatz der Verbrennungsmaschine zugeordnet werden, sodass eine vorteilhafte Übersetzungsreihe insbesondere für die Verbrennungsmaschine geschaffen werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Verbindungswelle, die mit dem Abtrieb verbunden ist, als Hohlwelle ausgebildet und umgibt den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz zumindest abschnittsweise. Hierdurch kann die Kompaktheit des Getriebes weiter verbessert werden. Die Hohlwelle kann dabei insbesondere eine Topf-Form aufweisen, also vorzugsweise einen großen Durchmesser im Verhältnis zu ihrer axialen Länge aufweisen, um den ersten Planetenradsatz und den zweiten Planetenradsatz zumindest abschnittsweise zu umgeben.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Schaltelement der mehreren Schaltelemente dazu ausgebildet, den zweiten Planetenradsatz durch antriebswirksames Verbinden des zweiten Planetenradsatzelements mit dem ersten Planetenradsatzelement zu verblocken. Alternativ ist ein Schaltelement der mehreren Schaltelemente dazu ausgebildet, den zweiten Planetenradsatz durch antriebswirksames Verbinden des zweiten Planetenradsatzelements mit dem dritten Planetenradsatzelement zu verblocken. Hierdurch kann technisch einfach und steuerungstechnisch einfach eine Übersetzung von 1 mit dem zweiten Planetenradsatz eingerichtet werden. Mit anderen Worten kann durch Schalten eines einzigen Schaltelements eine Direktgangstufe für die Verbrennungsmaschine eingerichtet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Getriebeantriebswelle durch Schließen eines Schaltelements der mehreren Schaltelemente antriebswirksam mit dem Abtrieb verbindbar. Ergänzend ist die zweite Getriebeantriebswelle durch Schließen eines Schaltelements der mehreren Schaltelemente antriebswirksam mit dem zweiten Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes verbindbar. Hierdurch kann technisch einfach eine Direktgangstufe für die erste elektrische Antriebsmaschine eingerichtet werden. Ferner kann technisch einfach durch Einlegen eines einzelnen Schaltelements im ersten Planetenradsatz ein Mischantrieb eingerichtet werden, bei dem sowohl die Verbrennungsmaschine als auch die erste elektrische Antriebsmaschine den ersten Planetenradsatz antreiben und dieser wiederum den Abtrieb antreibt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite Getriebeantriebswelle mittels einer Vorübersetzung antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine verbindbar, wobei die Vorübersetzung vorzugsweise einen dritten Planetenradsatz umfasst. Hierdurch kann technisch einfach eine vorteilhafte Übersetzung für die erste elektrische Antriebsmaschine geschaffen werden. Die erste elektrische Antriebsmaschine kann hierbei insbesondere in ihrer Auslegung entsprechend der Vorübersetzung variiert werden. Beispielsweise kann eine kleinere erste elektrische Antriebsmaschine Anwendung finden. Die Variabilität und Kompaktheit des Getriebes können verbessert werden. Es versteht sich, dass die Vorübersetzung auch durch ein Stirnradpaar oder ein Zugmittelgetriebe eingerichtet werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die zwei Planetenradsätze zur Realisierung von mindestens vier Vorwärtsgangstufen ausgebildet, bei denen insbesondere die Verbrennungsmaschine unter Erhaltung der Zugkraft aufgeschaltet werden kann. Hierdurch kann ein kompaktes, höchst variables und komfortables Getriebe geschaffen werden. Insbesondere kann eine Bauteilbelastung der im Getriebe verbauten Bauteile geringgehalten werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die mehreren Schaltelemente als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet. Ergänzend oder alternativ sind wenigstens zwei der Schaltelemente als Doppelschaltelement ausgebildet und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar. Ein Doppelschaltelement ermöglicht es, das Hybridgetriebe mit wenigen Bauteilen aufzubauen, da zur Betätigung eines Doppelschaltelements, also beispielsweise beim Einlegen von zwei Gangstufen, nur ein Aktor verwendet werden muss. Ferner ist die Ansteuerung des Getriebes vereinfacht. Zudem baut das Getriebe kompakt, also mit weniger Bauraumbedarf. Durch die Verwendung von formschlüssigen Schaltelementen kann das Getriebe mit weniger Verlust, also effizienter, ausgeführt sein. Insbesondere kann ein mit formschlüssigen Schaltelementen aufgebautes Getriebe kosteneffizient hergestellt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang eine zweite elektrische Antriebsmaschine auf, die mit der ersten Getriebeantriebswelle antriebswirksam verbunden ist. Hierdurch können mit dem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang rein elektrische Lastschaltungen ermöglicht werden. Ferner kann die zweite elektrische Antriebsmaschine die Verbrennungsmaschine bei der Synchronisation der Schaltelemente unterstützen, insbesondere während die erste elektrische Antriebsmaschine die Zugkraft stützt. Mittels einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine kann die zur Verfügung stehende elektrische Antriebsleistung erhöht werden, insbesondere wenn die beiden elektrischen Antriebsmaschinen gemeinsam Antriebsleistung bereitstellen. Ferner kann eine im Hybridbetrieb erreichbare Reichweite erhöht werden. Die zweite elektrische Antriebsmaschine kann die Verbrennungsmaschine starten. Ferner kann ein serieller Fahrbetrieb eingerichtet werden, bei dem die Verbrennungsmaschine die zweite elektrische Antriebsmaschine generatorisch betreibt und die so erzeugte Energie der ersten elektrischen Antriebsmaschine bereitgestellt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die zweite elektrische Antriebsmaschine als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine ansteuerbar. Ergänzend oder alternativ ist die zweite elektrische Antriebsmaschine als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers ansteuerbar. Weiterhin ergänzend oder alternativ ist die zweite elektrische Antriebsmaschine als Generator zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine bei einem seriellen Fahrmodus ansteuerbar. Hierdurch kann der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang effizient betrieben werden. Der Kraftstoffverbrauch kann reduziert werden. Insbesondere kann auf einen zusätzlichen Anlasser für die Verbrennungsmaschine verzichtet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die erste elektrische Antriebsmaschine als elektrodynamisches Anfahrelement und/oder als ein Stützkraftmittel bei Gangwechseln der Verbrennungsmaschine ansteuerbar. Hierdurch kann der Fahrkomfort mit dem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang erhöht werden. Insbesondere ist ein effizientes Anfahren mit der Verbrennungsmaschine auch ohne Verbrennungsmaschinenkupplung möglich. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang baut kompakt, ohne dabei Variabilität und Funktionalität einzubüßen.
  • Unter Standladen ist insbesondere das Betreiben der elektrischen Antriebsmaschine als Generator zu verstehen, vorzugsweise bei einem Stillstand mit laufender Verbrennungsmaschine, um einen Energiespeicher zu befüllen und/oder eine Bordelektronik zu speisen.
  • Ein Aktor ist vorliegend insbesondere ein Bauteil, das ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung umsetzt. Vorzugsweise führen Aktoren, die mit Doppelschaltelementen verwendet werden, Bewegungen in zwei entgegengesetzte Richtungen aus, um in der ersten Richtung ein Schaltelement des Doppelschaltelements zu schalten und in der zweiten Richtung das andere Schaltelement zu schalten.
  • Ein Festsetzen eines Elements eines Planetenradsatzes ist insbesondere als ein Blockieren einer Drehung des Elements um seine Rotationsachse zu verstehen. Vorzugsweise wird dabei das Element mittels eines Schaltelements drehfest mit einem statischen Bauteil wie einem Rahmen und/oder einem Getriebegehäuse verbunden. Es ist auch denkbar, das Element bis zu einem Stillstand zu bremsen.
  • Ein Verblocken eines Planetenradsatzes umfasst ein antriebswirksames Verbinden zweier Zahnräder und/oder des Planetenradträgers und eines Zahnrads des Planetenradsatzes, sodass diese gemeinsam mit der gleichen Umdrehungszahl um denselben Punkt, vorzugsweise den Mittelpunkt des Planetenradsatzes, rotieren. Beim Verblocken zweier Zahnräder und/oder eines Planetenradträgers und eines Zahnrads des Planetenradsatzes wirkt der Planetenradsatz vorzugsweise wie eine Welle, es findet insbesondere keine Übersetzung im Planetenradsatz statt.
  • Ein Gangstufenwechsel erfolgt insbesondere durch Abschalten eines Schaltelementes und/oder einer Kupplung und gleichzeitiges Aufschalten des Schaltelementes und/oder der Kupplung für die nächsthöhere oder -niedrigere Gangstufe. Das zweite Schaltelement und/oder die zweite Kupplung übernimmt also Stück für Stück das Drehmoment vom ersten Schaltelement und/oder der ersten Kupplung, bis am Ende des Gangstufenwechsels das gesamte Drehmoment vom zweiten Schaltelement und/oder der zweiten Kupplung übernommen wird. Bei vorheriger Synchronisation kann ein Gangwechsel schneller erfolgen, vorzugsweise können dabei formschlüssige Schaltelemente Anwendung finden.
  • Eine Verbrennungsmaschine kann insbesondere jede Maschine sein, die durch Verbrennen eines Antriebsmittels, wie Benzin, Diesel, Kerosin, Ethanol, Flüssiggas, Autogas, etc. eine Drehbewegung erzeugen kann. Eine Verbrennungsmaschine kann beispielsweise ein Ottomotor, ein Dieselmotor, ein Wankelmotor oder ein Zweitaktmotor sein.
  • Ein elektrodynamisches Anfahrelement, EDA, bewirkt, dass über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl stattfindet, sodass ein Anfahren eines Kraftfahrzeugs aus dem Stillstand bei laufender Verbrennungsmaschine, vorzugsweise ohne Reibkupplung, möglich ist. Dabei stützt die elektrische Antriebsmaschine ein Drehmoment ab. Vorzugsweise ist die Verbrennungsmaschine nicht mehr durch eine Anfahrkupplung oder dergleichen vom Getriebe trennbar. Durch Verwenden eines EDAs können vorzugsweise Anlasser, Generator und Anfahrkupplung beziehungsweise hydrodynamischer Wandler entfallen. Dabei baut ein EDA insbesondere so kompakt, dass alle Komponenten im serienmäßigen Kupplungsgehäuse ohne Verlängerung des Getriebes Platz finden. Das elektrodynamische Anfahrelement kann beispielsweise über einen weich abgestimmten Torsionsdämpfer fest mit einer Verbrennungsmaschine und insbesondere einem Schwungrad einer Verbrennungsmaschine verbunden sein. Somit können die elektrische Antriebsmaschine und die Verbrennungsmaschine wahlweise gleichzeitig oder alternativ betrieben werden. Hält das Kraftfahrzeug an, können elektrische Antriebsmaschine und Verbrennungsmaschine abgeschaltet werden. Aufgrund einer guten Regelbarkeit der elektrischen Antriebsmaschine wird eine sehr hohe Anfahrqualität erreicht, die der eines Antriebs mit Wandlerkupplung entsprechen kann.
  • Bei einer sogenannten abtriebsgestützten Schaltung ist eine elektrische Antriebsmaschine mit einer festen Übersetzung zum Abtrieb hin verbunden und stützt die Zugkraft alleine elektromotorisch, während die Verbrennungsmaschine im Hintergrund eine lastfreie Schaltung wie bei einem automatisierten Schaltgetriebe ausführt.
  • Bei einer sogenannten elektrodynamischen Schaltung, EDS, findet wie beim EDA-Anfahren über einen oder mehrere Planetenradsätze eine Drehzahlüberlagerung von Verbrennungsmaschinen-Drehzahl und elektrischer Antriebsmaschinen-Drehzahl statt. Zum Schaltungsbeginn werden die Drehmomente der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine angepasst, sodass das auszulegende Schaltelement lastfrei wird. Nach dem Öffnen dieses Schaltelements erfolgt eine Drehzahlanpassung unter Erhaltung der Zugkraft, sodass das einzulegende Schaltelement synchronisiert wird. Nach dem Schließen des Schaltelements erfolgt die Lastaufteilung zwischen der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Antriebsmaschine beliebig je nach Hybrid-Betriebsstrategie. Das elektrodynamische Schaltverfahren (EDS) hat den Vorteil, dass das zu schaltende Schaltelement des Zielgangs durch das Zusammenspiel der elektrischen Antriebsmaschine und der Verbrennungsmaschine synchronisiert wird, wobei die elektrische Antriebsmaschine vorzugsweise präzise regelbar ist. Ein weiterer Vorteil des EDS-Schaltverfahrens ist, dass eine hohe Zugkraft erreicht werden kann, da sich die Drehmomente der Verbrennungsmaschine und der elektrischen Maschine im Hybridgetriebe summieren.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Draufsicht auf ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang;
    • 2 eine Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 3 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 4 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 5 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 6 schematisch die Schaltzustände der Hybridgetriebe gemäß den 2 bis 5;
    • 7 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 8 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 9 schematisch die Schaltzustände der Hybridgetriebe gemäß den 7 und 8;
    • 10 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 11 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 12 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 13 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 14 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 15 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 16 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes;
    • 17 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes; und
    • 18 eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Hybridgetriebes.
  • In 1 ist schematisch ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 gezeigt. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 weist eine optionale erste elektrische Antriebsmaschine 14 auf, die gestrichelt dargestellt ist, und eine Verbrennungsmaschine 16, die mittels eines Getriebes 18 mit einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs 10 verbunden sind. Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang 12 weist ferner eine elektrische Hinterachse 22 auf, die vorzugsweise eine weitere elektrische Antriebsmaschine und ein Getriebe umfasst, um die Hinterachse des Kraftfahrzeugs 10 elektrisch anzutreiben. Mittels des Kraftfahrzeug-Antriebsstrangs 12 wird Antriebsleistung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 und der Verbrennungsmaschine 16 den Rädern des Kraftfahrzeugs 10 zugeführt. Ferner weist das Kraftfahrzeug 10 einen Energiespeicher 20 auf, um Energie zu speichern, die beispielsweise zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 dient. In der Figur nicht eingezeichnet, aber denkbar ist, dass am Getriebe 18 eine zweite elektrische Antriebsmaschine angeordnet ist.
  • In 2 ist eine erste Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Das Getriebe 18 weist eine erste Getriebeantriebswelle 24, einen ersten Planetenradsatz RS1 sowie einen zweiten Planetenradsatz RS2 auf. Der erste Planetenradsatz RS1 weist ein erstes Planetenradsatzelement in Form eines Hohlrads 26, ein zweites Planetenradsatzelement in Form eines Planetenradträgers 28 und ein drittes Planetenradsatzelement in Form eines Sonnenrads 30 auf. Der zweite Planetenradsatz RS2 weist ein erstes Planetenradsatzelement in Form eines Hohlrads 32, ein zweites Planetenradsatzelement in Form eines Planetenradträgers 34 und ein drittes Planetenradsatzelement in Form eines Sonnenrads 36 auf.
  • Der zweite Planetenradsatz RS2 ist dabei als Plus-Planetenradsatz ausgeführt, der erste Planetenradsatz RS1 als Minus-Planetenradsatz. Der Planetenradträger 34 des zweiten Planetenradsatzes RS2 kann durch Schließen eines ersten Schaltelements A festgesetzt werden, also antriebswirksam mit einem gehäusefesten Bauteil verbunden werden. Das erste Schaltelement A ist mit einem dritten Schaltelement C zu einem Doppelschaltelement kombinierbar, wobei das dritte Schaltelement C die erste Getriebeantriebswelle 24 und das Sonnenrad 36 antriebswirksam mit dem Planetenradträger 34 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbinden kann, also den zweiten Planetenradsatz RS2 verblockt.
  • Der ersten Getriebeantriebswelle 24 ist zudem ein zweites Schaltelement B zugeordnet, das die erste Getriebeantriebswelle 24 antriebswirksam mit dem Planetenradträger 28 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbinden kann. Das zweite Schaltelement B ist mit einem fünften Schaltelement E zu einem Doppelschaltelement zusammengefasst, wobei das fünfte Schaltelement E den Planetenradträger 28 des ersten Planetenradsatzes RS1 antriebswirksam mit dem Planetenradträger 34 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbinden kann. Ein Abtrieb 38 des Getriebes 18 ist über eine Verbindungswelle 40 mit dem Hohlrad 26 des ersten Planetenradsatzes RS1 und dem Hohlrad 32 des zweiten Planetenradsatzes RS2 verbunden.
  • Die erste Getriebeantriebswelle 24 ist als Vollwelle ausgebildet und kann mit einer nicht gezeigten Verbrennungsmaschine 16 verbunden werden. Auf der Seite der Anbindung der Verbrennungsmaschine 16 ist der Abtrieb 38 angeordnet. Axial zwischen dem Abtrieb 38 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 ist der erste Planetenradsatz RS1 angeordnet. Das Doppelschaltelement umfassend das zweite Schaltelement B und das fünfte Schaltelement E ist axial zwischen dem ersten Planetenradsatz RS1 und dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet. Das Doppelschaltelement umfassend das erste Schaltelement A und das dritte Schaltelement C ist axial benachbart zu dem zweiten Planetenradsatz RS2 angeordnet.
  • Die gezeigte Ausführungsform eines Getriebes 18 kann vorteilhaft mit einer elektrifizierten Achse kombiniert werden, wobei mittels des gezeigten Getriebes 18 eine erste Achse des Kraftfahrzeugs 10 angetrieben wird und die nicht mittels des Getriebes 18 angetriebene zweite Achse des Kraftfahrzeugs 10, wie oben beschrieben, elektrisch angetrieben wird. Hierdurch kann insbesondere erreicht werden, dass die elektrisch angetriebene Achse während der Schaltungen im Getriebe 18 das Kraftfahrzeug 10 weiter antreibt, sodass eine zugkraftunterbrochene Schaltung möglich ist. Mit der gezeigten Ausführungsform eines Getriebes 18 muss jeweils nur ein Schaltelement geschlossen werden, um einen Gang einzulegen. Hierdurch kann eine Synchronisation des betreffenden Schaltelements technisch einfach umgesetzt werden, beispielsweise mit einer Drehzahlregelung der Verbrennungsmaschine 16 oder beispielsweise mittels einer mit der Verbrennungsmaschine 16 fest verbundenen elektrischen Antriebsmaschine, die beispielsweise als Startergenerator ausgebildet sein kann.
  • In 3 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Hierbei ist die Reihenfolge der axialen Anordnung des ersten Planetenradsatzes RS1 und des zweiten Planetenradsatzes RS2 getauscht. Die einzelnen Schaltelemente sowie die Verbindungen der Planetenradsatzelemente untereinander sind dabei analog zu der in 2 gezeigten Ausführungsform.
  • In 4 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Variante ist das dritte Schaltelement C dazu ausgebildet, das Hohlrad 32 des zweiten Planetenradsatzes RS2 antriebswirksam mit dem Planetenradträger 34 des zweiten Planetenradsatzes RS2 zu verbinden und dadurch den zweiten Planetenradsatz RS2 zu verblocken.
  • In 5 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die axiale Reihenfolge des ersten Planetenradsatzes RS1 und des zweiten Planetenradsatzes RS2 getauscht. Von einem Anbindungspunkt der Verbrennungsmaschine 16 ausgehend ist zuerst der zweite Planetenradsatz RS2 angeordnet und dann der erste Planetenradsatz RS1.
  • In 6 sind schematisch die Schaltzustände der Getriebe gemäß den 2 bis 5 gezeigt. In einer Schaltmatrix 42 sind die Schaltzustände bezüglich der Verbrennungsgangstufen V1 bis V4 gezeigt. In der ersten Spalte der Schaltmatrix 42 sind die Verbrennungsgangstufen V1 bis V4 der Verbrennungsmaschine 16 gezeigt. In der zweiten bis fünften Spalte sind die Schaltzustände der Schaltelemente A, B, C, E gezeigt, wobei ein „X“ bedeutet, dass das jeweilige Schaltelement geschlossen ist, also die zugeordneten Getriebebauteile antriebswirksam miteinander verbindet. Sofern kein Eintrag vorhanden ist, ist davon auszugehen, dass das entsprechende Schaltelement offen ist, also keine Antriebsleistung überträgt.
  • Zum Einrichten der ersten Verbrennungsgangstufe V1 ist folglich das erste Schaltelement A zu schließen. Zum Einrichten der zweiten Verbrennungsgangstufe V2 ist das fünfte Schaltelement E zu schließen. Die dritte Verbrennungsgangstufe V3 wird eingerichtet durch Schließen des dritten Schaltelements C. Die vierte Verbrennungsgangstufe V4 wird durch Schließen des zweiten Schaltelements B eingerichtet.
  • In 7 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Das Getriebe 18 entspricht dabei im Wesentlichen dem in 2 gezeigten Getriebe, wobei zusätzlich eine erste elektrische Antriebsmaschine 14 mittels einer zweiten Getriebeantriebswelle 44 mit dem Getriebe 18 mittels eines Doppelschaltelements umfassend ein viertes Schaltelement D und ein sechstes Schaltelement F verbindbar ist. Durch Schließen des vierten Schaltelements D wird die erste elektrische Antriebsmaschine 14 mit dem Abtrieb 38 wirkverbunden. Ein Schließen des sechsten Schaltelements F verbindet die erste elektrische Antriebsmaschine 14 antriebswirksam mit dem Planetenradträger 28 des ersten Planetenradsatzes RS1. Folglich kann durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des sechsten Schaltelements F die erste elektrische Antriebsmaschine 14 antriebswirksam mit der Verbrennungsmaschine verbunden werden.
  • In 8 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Das Getriebe 18 entspricht dabei im Wesentlichen der in 4 gezeigten Variante. Ähnlich wie bezüglich der 3 und 4 bereits beschrieben ist auch bei der Ausführungsform gemäß der 8 die axiale Anordnung der Planetenradsätze RS1, RS2 gegenüber der in 7 gezeigten Ausführungsform getauscht. Zum Verbinden der zweiten Getriebeantriebswelle 44 mittels des vierten Schaltelements D bzw. des sechsten Schaltelements F müssen insbesondere der Planetenradträger 28 des ersten Planetenradsatzes RS1 und die Verbindungswelle 40 axial verlängert werden. Die zweite Getriebeantriebswelle 44 ist antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 verbunden.
  • In 9 sind die Schaltzustände der Ausführungsformen von Getrieben 18 gemäß den 7 und 8 gezeigt. Die Schaltmatrizen 46 bis 50 sind dabei analog zu der Schaltmatrix 42 der 6 aufgebaut.
  • In der Schaltmatrix 46 sind die Hybridgangstufen H1.1 bis H4.2 gezeigt. Zum Einlegen der Hybridgangstufe H1.1 sind das erste Schaltelement A und das vierte Schaltelement D zu schließen. Die Hybridgangstufe H1.2 wird durch Schließen des ersten Schaltelements A und des sechsten Schaltelements F eingerichtet. Die Hybridgangstufe H2.1 wird durch Schließen des vierten Schaltelements D und des fünften Schaltelements E eingerichtet. Die Hybridgangstufe H2.2 wird durch Schließen des fünften Schaltelements E und des sechsten Schaltelements F eingerichtet. Ein Schließen des dritten Schaltelements C und des vierten Schaltelements D richtet die Hybridgangstufe H3.1 ein. Ein Schließen des dritten Schaltelements C und des sechsten Schaltelements F richtet die Hybridgangstufe H3.2 ein. Die Hybridgangstufe H4.1 wird durch Schließen des zweiten Schaltelements B und des vierten Schaltelements D eingerichtet. Ein Schließen des zweiten Schaltelements B und des sechsten Schaltelements F richtet die Hybridgangstufe H4.2 ein.
  • Beim sequentiellen Durchlaufen der Hybridgangstufen ist zu erkennen, dass das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement F wechselseitig ein- bzw. ausgelegt werden. Durch Schließen des vierten Schaltelements D kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 antriebswirksam mit dem Abtrieb verbunden werden. Durch Schließen des sechsten Schaltelements F wird die erste elektrische Antriebsmaschine 14 antriebswirksam mit dem ersten Planetenradsatz RS1 verbunden und es erfolgt eine Übersetzung der Antriebsleistung im Getriebe 18.
  • In der Schaltmatrix 48 sind die Schaltzustände der beiden Elektrogangstufen E1 und E2 der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 gezeigt. Zum Einrichten der ersten Elektrogangstufe E1 ist das vierte Schaltelement D zu schließen. Die zweite Elektrogangstufe E2 wird durch Schließen des sechsten Schaltelements F eingerichtet. Die reinen Verbrennungsgangstufen schalten sich dabei analog zu der in 6 gezeigten Schaltmatrix 42, wobei der Vollständigkeit halber die Spalten für das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement F aufgenommen sind. Diese tragen jedoch nicht zum Einrichten der Verbrennungsgangstufen V1 bis V4 bei.
  • In 10 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 4 gezeigten Variante ist zusätzlich die erste elektrische Antriebsmaschine 14 über ein Doppelschaltelement umfassend das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement F antriebswirksam mit dem Getriebe 18 verbindbar. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ist dabei an der gleichen Seite an das Getriebe 18 angebunden wie die Verbrennungsmaschine 16.
  • In 11 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 5 gezeigten Variante ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 an einem dem Anbindungspunkt der Verbrennungsmaschine 16 gegenüberliegenden Ende des Getriebes 18 mit diesem verbunden. Die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ist mittels eines Doppelschaltelements umfassend das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement F antriebswirksam mit dem Getriebe 18 verbindbar.
  • In den beiden Ausführungsformen gemäß den 10 und 11 ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 durch Schließen des vierten Schaltelements D direkt mit dem Abtrieb 28 antriebswirksam verbindbar. Durch Schließen des sechsten Schaltelements F ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 antriebswirksam mit dem Planetenradträger 28 des ersten Planetenradsatzes RS1 verbindbar.
  • In 12 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 7 gezeigten Variante ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 mittels einer Vorübersetzung an das Getriebe 18 angebunden, wobei die Vorübersetzung einen Planetenradsatz umfasst und die erste elektrische Antriebsmaschine 14 antriebswirksam mit einem Sonnenrad dieses Planetenradsatzes verbunden ist. Das Hohlrad dieses Planetenradsatzes ist festgesetzt und ein Planetenradträger dieses Radsatzes ist mittels des Doppelschaltelements umfassend das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement F, wie bezüglich der 7 beschrieben, antriebswirksam mit dem Getriebe 18 verbindbar.
  • In 13 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 8 gezeigten Variante ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 ebenfalls mittels einer Vorübersetzung an das Getriebe 18 angebunden, wobei die Vorübersetzung, wie bereits bezüglich 12 beschrieben, einen Planetenradsatz umfasst, bei dem das Hohlrad mit einem gehäusefesten Bauteil verbunden ist, der Planetenradträger mittels des Doppelschaltelements umfassend das vierte Schaltelement D und das sechste Schaltelement F antriebswirksam mit dem Getriebe 18 verbindbar ist und die erste elektrische Antriebsmaschine 14 antriebswirksam mit dem Sonnenrad dieses Planetenradsatzes verbunden ist.
  • In 14 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 7 gezeigten Variante ist an der ersten Getriebeantriebswelle 24 eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 angeordnet, um die nicht gezeigte Verbrennungsmaschine 16 lösbar antriebswirksam mit dem Getriebe 18 zu verbinden. Ferner ist in Kraftflussrichtung nach der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 eine zweite elektrische Antriebsmaschine 52 angeordnet. Mit einer derartigen Anordnung kann die zweite elektrische Antriebsmaschine 52 bei geöffneter Verbrennungsmaschinenkupplung K0 die Funktion der Verbrennungsmaschine 16 übernehmen. Hierdurch kann rein elektromotorisch mittels des Getriebes 18 gefahren werden.
  • In 15 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 8 gezeigten Variante ist im Getriebe 18 gemäß der 15 eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 an der ersten Getriebeantriebswelle 24 angeordnet, um die Verbrennungsmaschine 16 lösbar antriebswirksam mit dem Getriebe 18 zu verbinden. Die zweite elektrische Antriebsmaschine 52 ist in Kraftflussrichtung nach der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 antriebswirksam mit der ersten Getriebeantriebswelle 24 verbunden.
  • In den bisher beschriebenen und gezeigten Varianten von Getrieben 18 sind, sofern vorhanden, die elektrischen Antriebsmaschinen 14, 52 als Koaxialmaschinen ausgebildet, wobei das Getriebe 18 vorzugsweise teilweise innerhalb des Rotors wenigstens einer der elektrischen Antriebsmaschinen 14, 52 angeordnet ist.
  • Mit den Ausführungsformen von Getrieben gemäß den 14 und 15 kann ein reines elektrisches Fahren mit zwei elektrischen Antriebsmaschinen 14, 52 erfolgen. Hierzu ist insbesondere die Verbrennungsmaschinenkupplung K0 zu öffnen. Die rein elektrischen Gangstufen ergeben sich dann analog zu dem in der Schaltmatrix 46 gezeigten Schaltschema. Mit anderen Worten kann die zweite elektrische Antriebsmaschine 52 bei geöffneter Verbrennungsmaschinenkupplung K0 die Verbrennungsmaschine 16 ersetzen.
  • Mit den Ausführungsformen von Getrieben 18, die eine erste elektrische Antriebsmaschine 14 umfassen, kann mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 elektrisch gefahren werden. Im ersten elektromotorischen Gang E1 kann die erste elektrische Antriebsmaschine14 durch Schließen des vierten Schaltelements D direkt mit dem Abtrieb 38 verbunden werden. Mit anderen Worten wird rein elektrisch dann mit einer Übersetzung gefahren, die dem dritten verbrennungsmotorischen Gang V3 entspricht. Für einen hybriden Gang müssen vorzugsweise mindestens zwei Schaltelemente geschlossen werden. Folglich kann zum rein elektrischen Fahren lediglich ein Schaltelement geschlossen werden, vorzugsweise ohne dass die Verbrennungsmaschine 16 abgekoppelt wird.
  • Von der ersten Elektrogangstufe E1 kann die Verbrennungsmaschine 16 in die Hybridgangstufen H1.1, H2.1, H3.1 oder H4.1 zugestartet werden, da in diesen Gangstufen das vierte Schaltelement D jeweils geschlossen ist.
  • Durch Schließen des sechsten Schaltelements F wird die erste elektrische Antriebsmaschine 14 mit einer konstanten Übersetzung mit dem Abtrieb 38 verbunden, wobei die Übersetzung der vierten Verbrennungsgangstufe V4 entspricht. Da für eine hybride Gangstufe wenigstens zwei Schaltelemente geschlossen werden müssen, kann auch in der Elektrogangstufe E2 rein elektrisch gefahren werden, ohne dass die Verbrennungsmaschine 16 angekoppelt wird. Von der zweiten Elektrogangstufe E2 ausgehend kann die Verbrennungsmaschine 16 in die Gangstufen H1.2, H2.2, H3.2 oder H4.2 zugestartet werden, insbesondere da das sechste Schaltelement F in diesen Gangstufen jeweils geschlossen ist.
  • Mit den gezeigten Ausführungsformen von Getrieben 18 sind insbesondere die folgenden Lastschaltungen möglich. Von der Hybridgangstufe H1.1 in die Hybridgangstufe H2.1, von der Hybridgangstufe H2.1 in die Hybridgangstufe H3.1 und/oder von der Hybridgangstufe H3.1 in die Hybridgangstufe H4.1 kann eine durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 abtriebsgestützte Lastschaltung erfolgen, da das vierte Schaltelement D bei diesen Schaltungen jeweils geschlossen bleibt.
  • Ebenfalls sind durch die erste elektrische Antriebsmaschine 14 abtriebsgestützte Lastschaltungen möglich, wenn von der Hybridgangstufe H1.2 in die Hybridgangstufe H2.2, von der Hybridgangstufe H2.2 in die Hybridgangstufe H3.2 oder von der Hybridgangstufe H3.2 in die Hybridgangstufe H4.2 gewechselt wird, da hier das sechste Schaltelement F jeweils geschlossen bleibt.
  • Eine Synchronisation eines bei einer Schaltung zu schaltenden Schaltelements kann durch eine Regelung der Drehzahl der Verbrennungsmaschine 16 erfolgen, durch synchronisierte Schaltelemente und/oder durch eine Zentralsynchronisierung, beispielsweise durch eine Getriebebremse oder eine weitere elektrische Antriebsmaschine. Es versteht sich, dass für die Verbrennungsmaschine 16 eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 vorgesehen werden kann, insbesondere um die Trägheitsmasse der Verbrennungsmaschine 16 während der Synchronisierung abzukoppeln. Ferner kann zur Unterstützung der Synchronisierung eine zweite elektrische Antriebsmaschine 52 verwendet werden, welche direkt oder indirekt mit der ersten Getriebeantriebswelle 24 wirkverbunden ist.
  • In jeder Verbrennungsgangstufe V1 bis V4 ist es möglich, die erste elektrische Antriebsmaschine 14 entweder direkt an den Abtrieb 38 zu koppeln oder an den Planetenradträger 28 des ersten Planetenradsatzes RS1. Ferner kann die erste elektrische Antriebsmaschine 14 auch komplett vom Getriebe 18 abgekoppelt werden. Hierdurch ist es insbesondere möglich, eine zur Fahrtgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 10 passende Drehzahl für die erste elektrische Antriebsmaschine 14 zu wählen. Die oben genannten Umschaltungen erfolgen vorzugsweise unter Erhaltung der Zugkraft durch die Verbrennungsmaschine 16.
  • Insbesondere ist es vorteilhaft, beispielsweise bei einer längeren Autobahnfahrt, die erste elektrische Antriebsmaschine 14 vom Getriebe 18 zu entkoppeln, da so Nulllastverluste der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 durch unnötiges Mitschleppen beim reinen verbrennungsmotorischen Fahren vermieden werden können.
  • Im Folgenden wird eine Drehzahlabsenkung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 im hybriden Betrieb ausgehend von der Hybridgangstufe H4.1 beschrieben. In der Hybridgangstufe H4.1 ist das vierte Schaltelement D geschlossen, da es für die eventuell vorausgegangene elektrische Zugkraftstützung und/oder für den vorausgegangenen rein elektrischen Fahrbetrieb benötigt wurde. Um die Drehzahl der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 im vierten mechanischen Gang bei höheren Fahrgeschwindigkeiten abzusenken, kann von der Hybridgangstufe H4.1 in die Hybridgangstufe H4.2 umgeschaltet werden, da hier die erste elektrische Antriebsmaschine 14 eine geringere Drehzahl aufweist als in der Hybridgangstufe H4.1. Diese Umschaltung erfolgt vorzugsweise unter Erhaltung der Zugkraft durch die Verbrennungsmaschine 16. Das lastfreie vierte Schaltelement D kann ausgelegt werden und das lastfreie sechste Schaltelement F kann eingelegt werden. Eine Drehzahlanpassung erfolgt vorzugsweise durch Drehzahlregelung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14.
  • In 16 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 7 gezeigten Variante ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 nicht als Koaxialmaschine ausgebildet, sondern achsparallel angeordnet und über ein kämmendes Stirnradpaar antriebswirksam mit dem Getriebe 18 verbunden. Mittels des Stirnradpaares kann technisch einfach eine Vorübersetzung der Antriebsleistung der ersten elektrischen Antriebsmaschine 14 eingerichtet werden.
  • In 17 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 16 gezeigten Variante ist die erste elektrische Antriebsmaschine 14 über ein Zugmittelgetriebe, beispielsweise eine Kette oder einen Zahnriemen, antriebswirksam mit dem Getriebe 18 verbunden.
  • In 18 ist eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Getriebes 18 gezeigt. Im Unterschied zu der in 17 gezeigten Variante ist eine Verbrennungsmaschinenkupplung K0 an der ersten Getriebeantriebswelle 24 angeordnet, um die Verbrennungsmaschine 16 vom Getriebe 18 zu entkoppeln. Ferner ist in Kraftflussrichtung nach der Verbrennungsmaschinenkupplung K0 eine zweite elektrische Antriebsmaschine 52 antriebswirksam mit der ersten Getriebeantriebswelle 24 verbunden.
  • Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.
  • In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen“ und „mit“ nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der undefinierte Artikel „ein“ oder „eine“ schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kraftfahrzeug
    12
    Kraftfahrzeug-Antriebsstrang
    14
    erste elektrische Antriebsmaschine
    16
    Verbrennungsmaschine
    18
    Getriebe
    20
    Energiespeicher
    22
    elektrische Hinterachse
    24
    erste Getriebeantriebswelle
    26
    Hohlrad
    28
    Planetenradträger
    30
    Sonnenrad
    32
    Hohlrad
    34
    Planetenradträger
    36
    Sonnenrad
    38
    Abtrieb
    40
    Verbindungswelle
    42
    Schaltmatrix
    44
    zweite Getriebeantriebswelle
    46
    Schaltmatrix
    48
    Schaltmatrix
    50
    Schaltmatrix
    52
    zweite elektrische Antriebsmaschine
    A - F
    Schaltelemente
    RS1
    erster Planetenradsatz
    RS2
    zweiter Planetenradsatz
    K0
    Verbrennungsmaschinenkupplung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012212257 A1 [0006]

Claims (15)

  1. Getriebe (18) für einen Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) eines Kraftfahrzeugs (10), mit: einer ersten Getriebeantriebswelle (24) zum Wirkverbinden einer Verbrennungsmaschine (16) des Kraftfahrzeugs mit dem Getriebe; zwei gekoppelten Planetenradsätzen (RS1, RS2) mit Planetenradsatzelementen, umfassend jeweils ein Hohlrad (26, 32), einen Planetenradträger (28, 34) und ein Sonnenrad (30, 36); mehreren Wellen, die jeweils mit den Planetenradsatzelementen der Planetenradsätze verbunden sind; mehreren Schaltelementen (A, B, C, D, E, F) zum Verbinden der mehreren Wellen, um Gangstufen einzurichten; und einem Abtrieb (38), wobei ein erstes Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes und ein erstes Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes antriebswirksam mit dem Abtrieb verbunden sind; ein zweites Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes mittels eines Schaltelements (E) der mehreren Schaltelemente antriebswirksam mit einem zweiten Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes verbindbar ist und mittels eines Schaltelements (B) der mehreren Schaltelemente antriebswirksam mit der ersten Getriebeantriebswelle verbindbar ist; ein drittes Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes antriebswirksam mit der ersten Getriebeantriebswelle verbunden ist; ein drittes Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes festgesetzt ist; und das zweite Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes mittels eines Schaltelements (A) der mehreren Schaltelemente festsetzbar ist und der zweite Planetenradsatz mittels eines Schaltelements (C) der mehreren Schaltelemente verblockbar ist.
  2. Getriebe (18) nach Anspruch 1, mit einer zweiten Getriebeantriebswelle (44), die mit einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) des Kraftfahrzeugs (10) verbindbar ist.
  3. Getriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes (RS1) ein Hohlrad (26) des ersten Planetenradsatzes umfasst und das erste Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes (RS2) ein Hohlrad (32) des zweiten Planetenradsatzes umfasst; das zweite Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes einen Planetenradträger (28) des ersten Planetenradsatzes umfasst und das zweite Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes einen Planetenradträger (34) des zweiten Planetenradsatzes umfasst; und das dritte Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes ein Sonnenrad (30) des ersten Planetenradsatzes umfasst und das dritte Planetenradsatzelement des zweiten Planetenradsatzes ein Sonnenrad (36) des zweiten Planetenradsatzes umfasst.
  4. Getriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Planetenradsatz (RS1) als Minus-Planetenradsatz ausgebildet ist und der zweite Planetenradsatz (RS2) als Plus-Planetenradsatz ausgebildet ist.
  5. Getriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Verbindungswelle (40), die mit dem Abtrieb (38) verbunden ist, als Hohlwelle ausgebildet ist und den ersten Planetenradsatz (RS1) und den zweiten Planetenradsatz (RS2) zumindest abschnittsweise umgibt.
  6. Getriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Schaltelement (C) der mehreren Schaltelemente dazu ausgebildet ist, den zweiten Planetenradsatz (RS2) durch antriebswirksames Verbinden des zweiten Planetenradsatzelements mit dem ersten Planetenradsatzelement zu verblocken; oder den zweiten Planetenradsatz durch antriebswirksames Verbinden des zweiten Planetenradsatzelements mit dem dritten Planetenradsatzelement zu verblocken.
  7. Getriebe (18) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die zweite Getriebeantriebswelle (44) durch Schließen eines Schaltelements (D) der mehreren Schaltelemente antriebswirksam mit dem Abtrieb (38) verbindbar ist; und durch Schließen eines Schaltelements (F) der mehreren Schaltelemente antriebswirksam mit dem zweiten Planetenradsatzelement des ersten Planetenradsatzes (RS1) verbindbar ist.
  8. Getriebe (18) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die zweite Getriebeantriebswelle (44) mittels einer Vorübersetzung antriebswirksam mit der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) verbindbar ist und die Vorübersetzung vorzugsweise einen dritten Planetenradsatz umfasst.
  9. Getriebe (18) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei die zwei Planetenradsätze (RS1, RS2) zur Realisierung von mindestens vier Vorwärtsgangstufen ausgebildet sind, bei denen insbesondere die Verbrennungsmaschine (16) unter Erhaltung der Zugkraft aufgeschaltet werden kann.
  10. Getriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die mehreren Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) als formschlüssige Schaltelemente ausgebildet sind; und/oder wenigstens zwei der Schaltelemente als Doppelschaltelemente ausgebildet sind und von einem doppeltwirkenden Aktor betätigbar sind.
  11. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit: einer Verbrennungsmaschine (16), die mit der ersten Getriebeantriebswelle (24) verbindbar ist; und einem Getriebe (18) nach einem der vorstehenden Ansprüche; oder einem Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 10 und einer ersten elektrischen Antriebsmaschine (14), die mit der zweiten Getriebeantriebswelle (44) verbindbar ist.
  12. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 11 mit einer zweiten elektrischen Antriebsmaschine (52), die mit der ersten Getriebeantriebswelle (24) antriebswirksam verbunden ist.
  13. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach Anspruch 12, wobei die zweite elektrische Antriebsmaschine (52) als Startergenerator zum Starten der Verbrennungsmaschine (16) ansteuerbar ist; als Ladegenerator zum Laden eines Energiespeichers (20) ansteuerbar ist; und/oder als Generator zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) bei einem seriellen Fahrmodus ansteuerbar ist.
  14. Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste elektrische Antriebsmaschine (14) als elektrodynamisches Anfahrelement und/oder als ein Stützkraftmittel bei Gangwechseln der Verbrennungsmaschine (16) ansteuerbar ist.
  15. Kraftfahrzeug (10) mit: einem Kraftfahrzeug-Antriebsstrang (12) nach einem der Ansprüche 11 bis 14; und einem Energiespeicher (20) zum Speichern von Energie zum Versorgen der ersten elektrischen Antriebsmaschine (14) und/oder der zweiten elektrischen Antriebsmaschine (52).
DE102020203774.4A 2020-03-24 2020-03-24 Hybridgetriebe mit zwei Planetenradsätzen Pending DE102020203774A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020203774.4A DE102020203774A1 (de) 2020-03-24 2020-03-24 Hybridgetriebe mit zwei Planetenradsätzen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020203774.4A DE102020203774A1 (de) 2020-03-24 2020-03-24 Hybridgetriebe mit zwei Planetenradsätzen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020203774A1 true DE102020203774A1 (de) 2021-09-30

Family

ID=77658493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020203774.4A Pending DE102020203774A1 (de) 2020-03-24 2020-03-24 Hybridgetriebe mit zwei Planetenradsätzen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020203774A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114475217A (zh) * 2022-03-25 2022-05-13 中国重汽集团济南动力有限公司 一种适用于重型卡车的三动力源耦合混动系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012212257A1 (de) 2011-09-27 2013-03-28 Zf Friedrichshafen Ag Planetengetriebe

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012212257A1 (de) 2011-09-27 2013-03-28 Zf Friedrichshafen Ag Planetengetriebe

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114475217A (zh) * 2022-03-25 2022-05-13 中国重汽集团济南动力有限公司 一种适用于重型卡车的三动力源耦合混动系统
CN114475217B (zh) * 2022-03-25 2023-10-10 中国重汽集团济南动力有限公司 一种适用于重型卡车的三动力源耦合混动系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102020203802A1 (de) Kompaktes Hybridgetriebe
DE102020203774A1 (de) Hybridgetriebe mit zwei Planetenradsätzen
DE102021213669A1 (de) Schleppverlustarmes Hybridgetriebe in Mischbauweise
DE102020203803A1 (de) Hybridgetriebe mit elektrischer Zugkraftunterstützung
DE102020203790A1 (de) Hybridgetriebe mit Vorgetriebe für Verbrennungsmaschine
DE102020203789A1 (de) Hybrid-Gruppengetriebe
DE102021206520B4 (de) Gangvorwahlfrei lastschaltbares Hybridgetriebe mit einfachem Aufbau
DE102022201810B4 (de) Kompaktes Hybridgetriebe in Planetenbauweise, Kraftfahrzeug-Antriebsstrang sowie Verfahren
DE102021211237B4 (de) Dreigang-Hybridgetriebe in Planetenbauweise
DE102021211236B4 (de) Kompaktes Hybridgetriebe in Planetenbauweise
DE102021211239B4 (de) Dreigang-Hybridgetriebe
DE102021211238B4 (de) Mehrgängiges Hybridgetriebe in Planetenbauweise
DE102019219817A1 (de) Hybridgetriebe mit elektrisch gestützten Schaltungen
DE102022206978A1 (de) Kompaktes Hybridgetriebe
DE102022202924A1 (de) Hybridgetriebe
DE102020203179A1 (de) Hybridgetriebe mit elektrischer Zugkraftunterstützung
DE102020203773A1 (de) Mehrgängiges Planetengetriebe
DE102022202920A1 (de) Hybridgetriebe
DE102021213652A1 (de) Viergang-Hybridgetriebe
DE102022206208A1 (de) Hybrid-Getriebe mit nur einer Vorgelegewelle
DE102021209702A1 (de) Hybrid-Antriebsstrang in Mischbauweise
DE102021205333A1 (de) Hybrid-Antriebsstrang mit achsparallelen Antriebsmaschinen
DE102022202929A1 (de) Hybridgetriebe in Mischbauweise
DE102022203688A1 (de) Kompaktes Hybridgetriebe
DE102022202919A1 (de) Kompaktes Hybridgetriebe

Legal Events

Date Code Title Description
R083 Amendment of/additions to inventor(s)