DE102020207720A1 - Automatisiertes Schaltgetriebe für einen Hybridantrieb und Antriebsstrang sowie Kraftfahrzeug hiermit - Google Patents

Automatisiertes Schaltgetriebe für einen Hybridantrieb und Antriebsstrang sowie Kraftfahrzeug hiermit Download PDF

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transmission
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Thomas Dögel
Iris Fromm
Jörg Buhl
Daniel Lorenz
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ZF Friedrichshafen AG
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ZF Friedrichshafen AG
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    • 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
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • 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
    • 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
    • F16H3/089—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 all of the meshing gears being supported by a pair of parallel shafts, one being the input shaft and the other the output shaft, there being no countershaft involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4808—Electric machine connected or connectable to gearbox output shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4833—Step up or reduction gearing driving generator, e.g. to operate generator in most efficient speed range
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Abstract

Die Anmeldung betrifft ein automatisiertes Schaltgetriebe (Pos. 3) für einen Hybridantrieb eines Kraftfahr-zeugs umfassend zumindest eine Eingangswelle (Pos. 30), welche mit einem Verbrennungsmotor (Pos. 1) verbunden ist, zumindest eine Ausgangswelle (Pos. 31), welche über mehrere alternative Gangstufen mit jeweils mindestens einem Festrad und einem schaltbaren Los-rad mit der Eingangswelle (Pos. 30) verbunden ist, zumindest ein Differential (Pos. 4), dessen Eingangsseite (Pos. 42) mit der Ausgangswelle (Pos. 31) verbunden ist und dessen Ausgangsseite mit den Rädern einer Achse des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und zumindest eine E-Maschine (Pos. 7, 8, 9), wobei die E-Maschine (Pos. 7, 8, 9) eine Verbindung mit der Eingangswelle(Pos. 30), der Ausgangswelle (Pos. 31) oder der Eingangsseite (Pos. 42) des Differentials (Pos. 4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zumindest ein an der E-Maschine (Pos. 7, 8, 9) vorgesehenes Antriebsrad (Pos. 102, 107) und ein an der Eingangswelle (Pos. 30), der Ausgangswelle (Pos. 31) oder der Eingangs-seite (Pos. 42) des Differentials (Pos. 4) vorgesehenes Getrieberad (Pos. 104, 109) aufweist, und dass die Verbindung zwischen Antriebsrad (Pos. 102, 107) und Getriebe-rad (Pos. 104, 109) bei einem motorischen Betrieb der E-Maschine (Pos. 7, 8, 9) eine Übersetzungsverhältnis von i > 1 aufweist. Weiter betrifft die Anmeldung einen Antriebsstrang und ein Kraftfahrzeug mit diesem.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein automatisiertes Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb aus Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine.
  • Im Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge mit automatisierten Schaltgetrieben bekannt, welche für den Einsatz in konventionell angetriebenen Fahrzeugen konzipiert und ausgelegt sind.
  • Ebenfalls bekannt sind Kraftfahrzeuge mit Hybridantrieben, welche mit entsprechenden Kombinationen unterschiedlicher Antriebsquellen konzipiert und ausgelegt sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es eine einfachen und kostengünstigen Hybridantrieb zu erreichen. Eine weitere Aufgabe ist eine einfache und günstige Hybridisierung eines bestehenden Antriebsstrangs.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch ein automatisiertes Schaltgetriebe gemäß Anspruch 1 sowie einem Antriebsstrang und einem Kraftfahrzeug mit diesem.
  • Ein automatisiertes Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs gemäß Ausführungsformen vorliegender Erfindung umfasst, zumindest eine Eingangswelle, welche mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, zumindest eine Ausgangswelle, welche über mehrere alternative Gangstufen mit jeweils mindestens einem Festrad und einem schaltbaren Losrad mit der Eingangswelle verbunden ist, und zumindest ein Differential, dessen Eingangsseite mit der Ausgangswelle verbunden ist und dessen Ausgangsseite mit den Rädern einer Achse des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine P3-E-Maschine vorgesehen ist, wobei die P3-E-Maschine eine Verbindung mit der Ausgangswelle oder der Eingangsseite des Differentials aufweist.
  • Bei einem automatisierten Schaltgetriebe sind mehrere unterschiedlich übersetzte Gangstufen vorgesehen, welche jeweils aus Paaren von einem Festrad und eine Losrad gebildet werden und nebeneinander auf einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle vorgesehen sind. Die Losrad sind hierbei schaltbar ausgeführt, wodurch eine drehfeste Anbindung der Losrad mit der diese tragenden Eingangswelle oder Ausgangswelle hergestellt beziehungsweise gelöst werden kann.
  • Eine elektrische Maschine, folgend auch als E-Maschine bezeichnet, als zusätzlicher oder alternativer Antrieb, welche gegebenenfalls jedoch auch generatorisch betrieben werden kann, neben einem mit der Eingangswelle verbundenen Verbrennungsmotor ist bei Ausführungsformen mit der Ausgangswelle oder der Eingangsseite des im Kraftfluss folgenden Differentials verbunden. Die Verbindung erfolgt somit mit dem Ausgang des Getriebes, genauer des Schaltgetriebes. Eine derartige Anordnung wird auch als P3-Anordnung bezeichnet, weshalb für im Folgenden für E-Maschinen an dieser Position der Begriff P3-E-Maschine verwendet wird.
  • Der Vorteil einer P3-Anordnung liegt darin, dass die Antriebsleistung der elektrischen Maschine erst nach dem Schaltgetriebe eingebracht wird, und somit der Kraftfluss nicht über die im Antriebsstrang voranliegenden Bauteile erfolgt. Hierdurch werden die im Antriebsstrang voranliegenden Bauteile durch die über die P3-E-Maschine eingebrachte zusätzliche Antriebsenergie nicht oder insbesondere bei einer Nutzung der P3-E-Maschine zur Leistungserhöhung nicht zusätzlich belastet. Somit wird der Verschleiß entsprechend gering gehalten beziehungsweise muss keine Änderung der Auslegung und Dimensionierung eines für konventionellen Verbrennungsmotor ausgelegten Schaltgetriebes vorgenommen werden.
  • Ausführungsformen eines Schaltgetriebes sind dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung der P3-E-Maschine mit der Ausgangswelle oder der Eingangsseite des Differentials ein schaltbares Losrad umfasst, wodurch eine Drehmomentübertag unterbrechbar ist.
  • Indem ein schaltbares Losrad in der Verbindung vorgesehen wird, kann der Kraftfluss unterbrochen werden, wodurch Verluste durch Trägheitsverluste oder Induzierte elektrische Ströme vermieden werden können.
  • Schaltgetriebe gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbaren Losräder der Gangstufen und ein schaltbares Losrad der Verbindung zwischen P3-E-Maschine und Ausgangswelle auf der Ausgangswelle angeordnet sind.
  • Durch vorsehen der geschaltenen Losräder auf einer, hier der Ausgangswelle, können die weiteren Bauteile entsprechend einfach gehalten werden und Synergien bei oder Bauteile für die Schaltung der schaltbaren Gangstufen sowie des schaltbaren Losrads der Verbindung genutzt werden.
  • Insbesondere kann die Verbindung wie ein weiterer Gang auf der Ausgangswelle vorgesehen werden beziehungsweise als Ersatz für einen Gang eines konventionellen Schaltgetriebes vorgesehen werden. Hierdurch kann auch die Anzahl der Gleichteile mit einem konventionellen Schaltgetriebe hoch gehalten werden.
  • Bevorzugte Ausführungsformen eines Schaltgetriebes sind dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbaren Losräder der Gangstufen in Abhängigkeit voneinander schaltbar sind, um eine gleichzeitig Drehmomentübertragung über unterschiedliche Gangstufen zu vermeiden, und dass das schaltbare Losrad der Verbindung der P3-E-Maschine unabhängig von den Gangstufen schaltbar ist.
  • Zur Vermeidung von Beschädigungen am Getriebe dürfen nicht mehrere Gangstufen mit unterschiedlichen Übersetzungen gleichzeitig eine Kraftübertragung zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle herstellen. Daher ist die Schaltbarkeit der Gangstufen voneinander abhängig. Die Schaltung des Losrads zur Anbindung der Verbindung mit der P3-E-Maschine hingegen kann unabhängig von den Gangstufen erfolgen, um eine elektrische Unterstützung jederzeit zu- oder abschalten zu können.
  • Alternativ kann auch eine von den Gangstufen abhängig Schaltbarkeit des Losrads zur Verbindung mit der P3-E-Maschine vorgesehen werden, um beispielsweise bei hohen Gangstufen und somit bei hohen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs eine zusätzliche Leistungserhöhung durch die P3-E-Maschine zu verhindern.
  • Schaltgetriebe gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen P3-E-Maschine und Ausgangswelle oder Differential ein um die Eingangswelle drehbar angeordnetes Zwischenrad aufweist.
  • Zur optimalen Ausnutzung des Bauraums beziehungsweise der Anbindung einer E-Maschinen an ein bestehendes Antriebskonzept ohne Änderung des axialen Bauraums kann die Anordnung der P3-E-Maschine auf der der Ausgangsseite oder der Eingangsseite des Differentials abgewendeten Seite der Eingangswelle vorteilhaft sein. Um die Kraftübertragung zu erreichen wird ein weiteres Übertragungsglied, vorzugsweise in Form eines frei um die Eingangswelle drehbaren Zwischenrads, vorgesehen, womit ein Abstand zwischen der Welle der P3-E-Maschine und der Ausgangswelle oder Eingangsseite des Differential überbrückt wird.
  • Ausführungsformen eines Schaltgetriebes sind dadurch gekennzeichnet, dass die P3-E-Maschine achsparallel oder koaxial zur Ausgangswelle angeordnet ist. Hierdurch ist eine einfache und platzsparende Verbindung möglich, insbesondere bei einer Anbindung der P3-E-Maschine an die Ausgangswelle oder eine parallel zur Ausgangswelle angeordneten Eingangsseite des Differentials. Vor allem bei der Ausführung der Verbindung als Planetengetriebe ist eine koaxiale Anordnung vorteilhaft.
  • Schaltgetriebe gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die P3-E-Maschine achsparallel oder koaxial zum Differenzial angeordnet ist. Hierdurch ist eine einfache und platzsparende Verbindung möglich, insbesondere bei einer Anbindung der P3-E-Maschine an die Eingangsseite des Differentials oder eine parallel zur Eingangsseite des Differentials angeordneten Ausgangswelle. Vor allem bei der Ausführung der Verbindung als Planetengetriebe ist eine koaxiale Anordnung vorteilhaft.
  • Schaltgetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen P3-E-Maschine und Ausgangswelle oder der Eingangsseite des Differentials einen Zugmitteltrieb aufweist.
  • Durch einen Zugmitteltrieb kann einfach ein größerer Abstand zwischen den zu verbindenden Wellen, hier der Welle der P3-E-Maschine und der Ausgangswelle oder der Eingangsseite des Differentials überbrückt werden.
  • Ausführungsformen eines Schaltgetriebes sind dadurch gekennzeichnet, dass mit der Eingangswelle zusätzlich eine P2-E-Maschine verbunden ist.
  • Neben einer P3-E-Maschine, kann am Schaltgetriebe auch noch zusätzliche eine E-Maschine an der Eingangswelle angebunden vorgesehen sein. Für die Anbindung können ebenfalls Ausführungen, wie zur P3-E-Maschine beschrieben, angewendet werden. Durch eine weitere P2-E-Maschine kann eine zusätzliche Leistungserhöhung erfolgen und/oder andere Drehzahl- beziehungsweise Geschwindigkeitsbereiche des Kraftfahrzeugs abgedeckt werden.
  • Automatisierte Schaltgetriebe für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs umfassen gemäß weiteren Ausführungsformen zumindest eine Eingangswelle, welche mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, zumindest eine Ausgangswelle, welche über mehrere alternative Gangstufen mit jeweils mindestens einem Festrad und einem schaltbaren Losrad mit der Eingangswelle verbunden ist, zumindest ein Differential, dessen Eingangsseite mit der Ausgangswelle verbunden ist und dessen Ausgangsseite mit den Rädern einer Achse des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und zumindest eine E-Maschine, wobei die E-Maschine eine Verbindung mit der Eingangswelle, der Ausgangswelle oder der Eingangsseite des Differentials aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zumindest ein an der E-Maschine vorgesehenes Antriebsrad und ein an der Eingangswelle, der Ausgangswelle oder der Eingangsseite des Differentials vorgesehenes Getrieberad aufweist, und dass die Verbindung zwischen Antriebsrad und Getrieberad bei einem motorischen Betrieb der E-Maschine eine Übersetzungsverhältnis von i > 1 aufweist. Bei einem generatorischen Betrieb der E-Maschine ist das Üntersetzungsverhältnis entsprechend der umgekehrten Wirkrichtung i < 1.
  • Für eine Verbindung oder Anbindung einer E-Maschine an ein Bauteil des Schaltgetriebes zumindest ein Antriebsrad und ein Getrieberad vorgesehen, welche eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen beziehungsweise einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Das an der E-Maschine vorgesehene Antriebsrad weißt hierbei eine geringer Zähnezahl als das Getrieberad auf. Das Übersetzungsverhältnis aus dem Quotienten von Zähnezahl des Getrieberads und der Zähnezahl des Antriebsrads ist hierbei i > 1. Bezogen auf die Drehzahl der E-Maschine, welche gegenüber der mit dem Getrieberad verbunden Welle höher ist, ergibt sich der Quotient entsprechend aus der Drehzahl der E-Maschine geteilt durch die Drehzahl der Welle mit dem Getrieberad.
  • Ausführungsformen eines Schaltgetriebes sind dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Antriebsrad und Getrieberad mindestens ein weiteres Übertragungsglied vorgesehen ist.
  • Vor allem um einen größeren Abstand aufgrund der räumlichen Anordnung der E-Maschine gegenüber der mit dem Getrieberad verbunden Welle überbrücken zu können und/oder ein größeres Übersetzungsverhältnis zu erreichen, ist in Ausführungsformen ein weiteres Übertragungsglied vorgesehen. Das weitere Übertragungsglied kann hierbei in Form eines Zugmittels, eines Zwischenrads, ein weiteren Getriebestufe oder Kombinationen hieraus bestehen.
  • Schaltgetriebe gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung ein schaltbares Losrad umfasst, wobei das Antriebsrad, das Getrieberad oder ein zwischen Antriebsrad und Getrieberad vorgesehenes weiteres Übertragungsglied als schaltbares Losrad ausgebildet ist, wodurch eine Drehmomentübertag unterbrechbar ist.
  • Durch ein schaltbares Losrad, kann eine drehfest Anbindung eines Zahnrads, Kettenrads oder einer Zahnriemenscheibe mit einer im Kraft- beziehungsweise Drehmomentenfluss liegenden Welle unterbrochen werden.
  • Schaltgetriebe gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Übertragungsglied ein Zugmittel, vorzugsweise eine Kette oder Zahnriemen, für einen Zugmitteltrieb ist.
  • Über einen Zugmitteltrieb lassen sich einfach relativ große Abstände zwischen den antreibenden und angetriebenen Wellen überbrücken.
  • Bevorzugte Ausführungsformen eines Schaltgetriebes sind dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannvorrichtung vorgesehen ist, um am Zugmittel Toleranzen auszugleichen und Schwingungen zu vermeiden, wobei die Spannvorrichtung als Spannrolle oder Gleitschiene direkt mit dem Zugmittel in Kontakt steht und/oder als Exzenter, Keil oder Abstandshalter auf die Gehäuse beziehungsweise den Abstand zwischen den Drehachsen wirken.
  • Um eine sicheren und effizienten Betrieb des Zugmitteltriebs zu erreichen, ist ein gespanntes Zugmittel erforderlich. Hierzu kann eine zusätzliche am Zugmittel anliegende Spannrolle oder eine anliegenden Spannschiene vorgesehen werden. Alternativ kann auch beispielsweise die Anbringung der E-Maschine durch entsprechend variable Ausführung der Befestigung am Gehäuse des Schaltgetriebes zum Spannen des Zugmittels genutzt werden. Hierbei kann über Exzenter, Keile und/oder Abstandshalter der Abstand zwischen dem Antriebsrad als beispielsweise Kettenrad mit einem über das Zugmittel, beispielsweise einer Kette, verbundenen weiteren Kettenrad eingestellt beziehungsweise verändert und somit das Zugmittel gespannt werden.
  • Schaltgetriebe gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mehrstufig, insbesondere zweistufig, ausgebildet ist.
  • Insbesondere für höhere Übersetzungsverhältnisse oder aufgrund des Bauraums stark limitierten maximalen Durchmessers der beispielsweise Zahnräder kann eine mehrstufige Ausbildung der Verbindung vorteilhaft sein. Hierbei weist ein Zwischenrad beispielsweise unterschiedliche Zähnezahlen und/oder Durchmesser für die Kopplung mit dem Antriebsrad und dem Getrieberad auf. Anstelle eines Zwischenrads mit unterschiedlichen Zähnezahlen/Durchmessern können auch entsprechend zwei Zwischenräder, welcher mit einer gemeinsamen Welle jeweils drehfest verbunden sind, vorgesehen werden.
  • Bevorzugte Ausführungsformen eines Schaltgetriebes sind dadurch gekennzeichnet, dass die mehrstufige Verbindung unterschiedliche Getriebearten, ausgewählt aus Stirnradgetriebe, Zugmitteltrieb oder Planetengetriebe, umfasst.
  • Durch ein entsprechend ausgebildetes Zwischenrad oder Zwischenräder können beliebige Getriebearten miteinander kombiniert werden, um der Vorteile entsprechend zu kombinieren. Beispielsweise kann ein Planetengetriebe mit einem Zugmitteltrieb kombiniert werden, um zum einen ein hohes Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes nutzen zu können und gleichzeitig die Freiheit der räumlichen Anordnung durch den Zugmitteltrieb zu erhalten.
  • Ausführungsformen eines Schaltgetriebes sind dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis der Verbindung i ≥ 2,5 ist, insbesondere i ≥ 6 ist.
  • Durch entsprechend höhe Übersetzungsverhältnisse kann eine tendenziell hohe Drehzahl der E-Maschine vorteilhaft für eine relativ langsam drehende Ausgangswelle oder Eingangsseite eines Differentials verwendet werden.
  • Schaltgetriebe gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mehrstufig ist, wobei durch die Drehachsen der jeweiligen Stufe ein Symmetrieebene aufgespannt ist, und dass die Symmetrieebenen einen Winkel von kleiner als 180° einschließen.
  • Durch den Winkel zwischen den Drehachsen und Achsabstände ist eine beliebige Anordnung der Bauteile im Bauraum möglich.
  • Schaltgetriebe gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass mehrere E-Maschinen an unterschiedlichen Bauteilen vorgesehen sind.
  • Indem mehrere E-Maschinen an unterschiedlichen Positionen vorgesehen werden, kann eine entsprechende höhere Leistungsunterstützung erzeugt werden, unterschiedliche Drehzahlbereich und/oder kleinere E-Maschinen verwendet werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Antriebsstrang für eine Kraftfahrzeug umfassend einen Verbrennungsmotor und ein automatisiertes Schaltgetriebe gemäß der weiteren Beschreibung.
  • Ausführungsformen eines Antriebsstrangs sind dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Schaltgetriebe eine Trennkupplung vorgesehen ist.
  • Indem eine Trennkupplung vorgesehen wird, kann bei rein elektrischer Fahrt der Verbrennungsmotor abgekoppelt werden, wodurch Schleppverluste vermieden werden können.
  • Antriebsstrang gemäß Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere mit dem Verbrennungsmotor verbundene E-Maschine vorgesehen ist.
  • Durch einer am Verbrennungsmotor vorgesehenen E-Maschine, insbesondere an der sogenannten P1-Position der zwischen Verbrennungsmaschine und Schaltgetriebe, besonders bevorzugt zwischen dem Verbrennungsmotor und einer Trennkupplung, oder an der P0-Positon auf der dem Schaltgetriebe abgewandten Seite des Verbrennungsmotors kann vorteilhafterweise ein generatorischer Betrieb zur Erzeugung elektrischer Energie für die weiteren E-Maschinen sowie weitere Verbraucher im Kraftfahrzeug erfolgen. Durch die erzeugte Energie kann die Reichweite des Fahrzeugs mit rein elektrischem Antrieb beziehungsweise elektrischer Unterstützung vergrößert werden. Gegebenenfalls kann jedoch eine zusätzliche Leistungserhöhung erfolgen.
  • Indem ein motorischer Antrieb vorgesehen wird, kann durch die weitere P0- oder P1-E-Maschine auch ein Starten des Verbrennungsmotors erfolgen.
  • Ausführungsformen eines Antriebsstrangs sind dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verbrennungsmotor und Schaltgetriebe mindestens ein Torsionsdämpfer und/oder ein Drehschwingungstilger vorgesehen ist.
  • Zur Reduzierung von Torsionsschwingungen im Antriebsstrang aufgrund von ungleichmäßigen Drehmomenterzeugung durch den Verbrennungsmotor, werden entsprechende Torsionsdämpfer, Drehschwingungstilger oder Kombinationen daraus vorgesehen.
  • Ebenfalls ist ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang beziehungsweise einem Schaltgetriebe nach der Beschreibung ein Aspekt der Erfindung.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum hybridisieren eines konventionellen Schaltgetriebes mit mehreren schaltbaren Gangstufen, wobei die Gangstufen jeweils ein auf einer Eingangswelle vorgesehenes Festrad und ein auf der Ausgangswelle angeordnetes Losrad aufweist, und wobei die Losräder durch eine Schaltmechanik in Abhängigkeit voneinander geschalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine P3-E-Maschine vorgesehen wird, dass bei einer, vorzugsweise der höchsten, Gangstufe das Festrad entfernt wird und die P3-E-Maschine mit dem Losrad dieser Gangstufe verbunden wird, und dass bei der Schaltmechanik die Abhängigkeit der mit der P3-E-Maschine verbundenen Gangstufe entfernt und diese Gangstufe unabhängig schaltbar ausgeführt wird.
  • Indem bei einem konventionellen Schaltgetriebe eine Gangstufe entfernt wird und an dessen Position eine Verbindung mit einer P3-E-Maschine vorgesehen wird, kann einfach ein hybridisiertes Schaltgetriebe bereitgestellt werden.
  • Vorzugsweise wird die höchste Gangstufe ersetzt, um die Nutzbarkeit des Kraftfahrzeugs bei den häufigsten Nutzungsszenarien nicht einzuschränken.
  • Die Merkmale der Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Gleiche oder ähnliche Elemente werden mit einheitlichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
    • 1 zeigt schematisch Beispiele verschiedener Ausführungsformen von Antriebssträngen.
    • 2 bis 10 zeigen jeweils ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Schaltgetriebes.
    • 11 bis 17c zeigen jeweils schematisch dargestellte Ausführungsbeispiele von Verbindungen eines Antriebsrads einer E-Maschine mit einem Getrieberad.
  • 1 zeigt beispielhaft Varianten zu Hybrid-Antriebssträngen mit einem Verbrennungsmotor (Pos. 1) und automatisierten Schaltgetriebe (Pos. 3) in Front-Längs-Anordnung in einem Kraftfahrzeug. Hierbei sind jeweils zwei E-Maschinen (Pos. 6, 7, 8, 9) vorgesehen. Alternativ ist zu einer Front-Längs-Anordnung sind auch Ausführungen in Front-Quer-Bauweise möglich.
  • Das automatisierte Schaltgetriebe, folgend auch als Übersetzungsgetriebe bezeichnet, (Pos. 3) und ein Achsgetriebe mit Differential (Pos. 4) können entgegen den Darstellungen auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Es sind jedoch auch getrennte Ausführungen, wie dargestellt möglich.
  • Zwischen dem Verbrennungsmotor (Pos. 1) und dem Schaltgetriebe (Pos. 3) kann eine Trennkupplung (Pos. 2), beispielsweise in Form einer Kupplung (Reibschluss) oder einer Klaue (Formschluss) beziehungsweise eine Kombination daraus angeordnet sein. Die Trennkupplung (Pos. 2) kann aktiv durch eine Betätigungsaktuator oder auch passiv schaltbar sein.
  • Durch die Trennkupplung (Pos. 2) kann der Verbrennungsmotor (Pos. 1) vom weiteren Antriebsstrang getrennt werden. Die Trennkupplung (Pos. 2) kann die Kraftübertragung dabei zeitweise ganz unterbrechen oder nur Drehmomentspitzen aus dem Verbrennungsmotor (Pos. 1) oder dem Schaltgetriebe (Pos. 3) abbauen ohne eine komplette Unterbrechung der Drehmomentübertragung vorzunehmen, wie beispielsweise durch eine Funktion in Art einer Rutschkupplung.
  • Die dargestellten E-Maschinen (Pos. 6, 7, 8, 9) können entweder achsparallel zur Drehachse der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (Pos. 1) oder der Wellen im Getriebe (Pos. 3) oder koaxial dazu angeordnet sein.
  • Achsparallel angeordnete E-Maschinen (Pos. 6, 7, 8, 9) weisen gegenüber der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (Pos. 1) oder der Eingangswelle des Schaltgetriebes (Pos. 3) eine Unter- oder Übersetzung auf, das heißt ein Übersetzungsverhätnis ungleich 1 (i ≠ 1).
  • Eine P3-E-Maschine (Pos. 9) wird vorrangig für elektrisches Fahren und Rekuperieren genutzt, kann aber auch zur Lastpunktanhebung des Verbrennungsmotors (Pos. 1) verwendet werden.
  • Eine P0-E-Maschine (Pos. 6), eine P1-E-Maschine (Pos. 7) oder eine P2-E-Maschine (Pos. 8) werden vorrangig für eine Lastpunktanhebung, das heißt zum Laden einer Batterie und Start/-Stopp des Verbrennungsmotor (Pos. 1) genutzt, können während einer Hybrid-Fahrt jedoch auch ein Antriebsmoment in Übersetzungsgetriebe (Pos. 3) einleiten.
  • Die jeweils eingesetzten E-Maschinen (Pos. 6, 7, 8, 9) können eine beliebige Erregung des elektrischen Feldes aufweisen (permanenterregt, fremderregt, usw.), beispielsweise kann die P3-E-Maschine (Pos. 9) als permanenterregte Synchronmaschine und die P0-E-Maschine (Pos. 6) als eine fremderregte Asynchronmaschine ausgeführt sein. Hier sind beliebige Kombinationen möglich.
  • Die Leistung der P3-E-Maschine (Pos. 9) ist stets größer gegenüber der P0- oder P1-E-Maschine (Pos. 6, 7), da für ein rein elektrisches Fahren eine höhere Leistung benötigt wird, und die P0- oder P1-E-Maschine in der Regel als kontinuierlich mit dem Verbrennungsmotor (Pos. 1) mitlaufende E-Maschinen ausgebildet sind.
  • Das Verhältnis der Leistung der P3-E-Maschine (Pos. 9) gegenüber der P2-E-Maschine (Pos. 8) ist beliebig groß, vorzugsweise ist das Verhältnis P3/P2 ≥1. Da auch durch eine P2-E-Maschine ein rein elektrisches Fahren ermöglicht wird, kann bei derartigen Ausführungsformen ein geringer Leistungsunterschied oder auch eine gleiche Leistung vorgesehen werden.
  • 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schaltgetriebes (Pos. 3) mit einer achsparallelen P3-E-Maschine (Pos. 9). Optional kann beispielsweise noch eine P0-E-Maschine (Pos. 6) am Verbrennungsmotor (Pos. 1) angeordnet sein.
  • Das Schaltgetriebe (Pos. 3) ist in 2-Wellen-Bauweise, das heißt mit einer Eingangswelle (Pos. 30) und einer Ausgangswelle (Pos. 31) ausgeführt.
  • Alternativ ist auch eine 3-Wellen-Bauweise möglich, bei der entweder zwei Eingangswellen (Pos. 30) und einer Ausgangswelle (Pos. 31) oder eine Eingangswelle (Pos. 30) und zwei Ausgangswellen (Pos. 31) vorgesehen sein können.
  • An der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (Pos. 1) ist ein Torsionsschwingungsdämpfer (Pos. 10) drehfest angebunden, um Torsionsschwingung im Antriebsstrang zu reduzieren. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist an dessen Ausgang zusätzlich ein optionaler drehzahladaptiver Drehschwingungstilger (Pos. 11) angebunden, wodurch unerwünschte Torsionsschwingungen weiter reduziert werden können.
  • Im Drehmomentfluss folgt im Ausführungsbeispiel eine Trennkupplung (Pos. 2) beispielsweise in Form einer automatisierten Kupplung (Pos. 2).
  • Auf der Eingangswelle (Pos. 30) sind die Festräder (30F) für einzelne Übersetzungsstufen, auch Gangstufen genannt, beispielsweise für vier Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang, angeordnet. Auf der Ausgangswelle (Pos. 31) sind die Losräder (31L) für die einzelnen Übersetzungsstufen angeordnet. Die Anzahl der Festräder (Pos. 30F) beziehungsweise Losräder (Pos. 31L) kann beliebig sein.
  • Jedes Losrad (Pos. 31L) eines Vorwärtsgangs kann nach dem Stand der Technik über eine Synchronisierung (Pos. 31S) verfügen. Synchronisierungen (Pos. 31S) werden durch eine Betätigungsvorrichtung (Pos. 31G) in mehreren Positionen/Gänge (Pos. 31P; A, B, C, D) betätigt.
  • Die Übersetzung zum Achsgetriebe, auch als Differential bezeichnet, (Pos. 4) wird durch die Dimensionierung von Eingangsrad (Pos. 41) und Ausgangsrad (Pos. 42) dargestellt. Das Eingangsrad (Pos. 41) ist drehfest mit der Ausgangswelle (Pos. 31) verbunden.
  • Das Antriebsrad (Pos. 90A) der P3-E-Maschine (Pos. 9) ist mittels Übertragungselementen (Pos. 90B), beispielsweise Kette, Zahnriemen, Zahnräder, Planetengetriebe oder dergleichen mit einem Abtrieb oder Getrieberad (Pos. 90C) auf der Ausgangswelle (Pos. 31) verbunden.
  • Das Getrieberad (Pos. 90C) kann alternativ an Stelle eines bisherigen Fest- oder Losrades auf der Ausgangswelle (Pos. 31) angeordnet sein. Das Getrieberad (Pos. 90C) der P3-E-Maschine (Pos. 9) kann durch vorhandene oder zusätzliche, jedoch von der Gangschaltung des Getriebes (Pos. 3) unabhängige, schaltbare Kraftübertragung (Pos. 91) zu- und abgeschaltet werden. Die schaltbare Kraftübertragung (Pos. 91) kann über einen Reibschluss (Pos. 91D), beispielsweise durch eine Konuskupplung, Synchronisierung, oder einen Formschluss, beispielsweise einer Klaue, oder Kombination beider erfolgen.
  • Im inaktiven Betrieb der schaltbaren Kraftübertragung (Pos. 91) steht die P3-E-Maschine (Pos. 9) still während die Ausgangswelle (Pos. 31) sich dreht, konkret wird kein elektrisches Drehmoment übertragen bzw. erzeugt.
  • Im aktiven Betrieb dreht die P3-E-Maschine (Pos. 9) mit der Ausgangswelle (Pos. 31), es wird ein elektrisches Drehmoment/Leistung übertragen bzw. erzeugt.
  • Die Ausgangsposition (Pos. 91P) der Kraftübertragung, auch als Verbindung bezeichnet, (Pos. 91) kann in allen Gangstufen beliebig aktiv oder inaktiv im gesamten Geschwindigkeitsbereich sein.
  • Durch Anbindung der P3-E-Maschine (Pos. 9) mittels einer Über-/Untersetzung mit i ≠ 1 kann die zulässige Betriebsdrehzahlbereich der P3-E-Maschine (Pos.9) ab gewissen Fahrgeschwindigkeiten beziehungsweise daraus resultierenden Drehzahlen an den Rotationsachsen (A1, A2, A4) überschritten werden.
  • Um dies zu verhindern wird schaltbare Kraftübertragung (Pos. 91) bei achsparalleler Anordnung der P3-E-Maschine (Pos. 9) nach Erreichen eines beliebigen Vielfachen der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (Pos. 1), insbesondere im Bereich des ein- bis fünffachen der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (Pos. 1), deaktiviert. Eine koaxiale Anordnung der P3-E-Maschine (Pos. 9) kann ebenfalls ein Übersetzungsverhältnis i ≠ 1 aufweisen.
  • Alternativ wird die schaltbare Kraftübertragung (Pos. 91) bei koaxialer Anordnung der P3-E-Maschine (Pos. 9) nach Erreichen eines beliebigen Vielfachen der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (Pos. 1), insbesondere im Bereich des 0,1- bis dreifachen der Motordrehzahl des Verbrennungsmotors (Pos. 1), deaktiviert.
  • Die Kraftübertragung (Pos. 91) kann auch ab einer bestimmten Geschwindigkeit, beispielsweise ≥120km/h aufgrund von Gesetzgebung, ≥131 km/h aufgrund von WLTC-Regularien oder ≥145km/h aufgrund von RDE inaktiv sein.
  • Auch andere oder weitere Kriterien können für eine Deaktivierung der Kraftübertragung (Pos. 91) herangezogen werden, beispielsweise eine Kombination aus einer Geschwindigkeit ≥120km/h und dem höchsten Vorwärtsgang, wie bei 4 Vorwärtsgängen der 4.Gang, ab einer beliebigen Geschwindigkeit und/oder im Vorwärtsgang mit der niedrigsten Übersetzung, ab einer beliebigen Geschwindigkeit und/oder in den zwei Vorwärtsgängen mit den niedrigsten Übersetzungen oder ab einer beliebigen Geschwindigkeit und/oder in den drei Vorwärtsgängen mit den niedrigsten Übersetzungen.
  • 3 zeigt eine Ausführungsvariante zur 2 mit einer zweiten E-Maschine (Pos. 7, 8), welche im achsparallelen Fall mittels eines Übertragungselements (Pos. 70B) Drehmoment in die Eingangswelle (Pos. 30) einleiten oder von ihr aufnehmen kann.
  • Das Drehzahlverhältnis zwischen Antrieb (Pos. 70A) und beispielsweise dem Festrad (30F) kann beliebig sein.
  • Wenn eine Trennkupplung (Pos. 2), beispielsweise in Form einer reibschlüssigen Kupplung oder formschlüssigen Klaue oder Mischform vorhanden ist, welche es erlaubt das Getriebe (Pos. 3) komplett von der Drehzahl des Verbrennungsmotors (Pos. 1) abzukoppeln, handelt es sich bei der E-Maschine (Pos. 7, 8) um eine P2-E-Maschine (Pos. 8).
  • Ist keine Trennkupplung (Pos. 2) vorhanden oder wenn diese Trennkupplung (Pos. 2) als Trennstelle lediglich zum Abbau von Überlastmomenten aus Verbrennungsmotor (Pos.1) oder Getriebe (Pos. 3) dient und somit keine vollständige Drehmomentabkopplung ermöglicht, handelt es sich um eine P1-E-Maschine (Pos. 7).
  • Die E-Maschinen (Pos. 7, 8) können mindestens im ersten Gang oder in beliebigen Gangstufen während der elektrischen und/oder hybridischen Fahrt ein Antriebsmoment in die Eingangswelle (Pos. 30) einleiten beziehungsweise alternativ ein Brems- oder Rekuperationsmoment erzeugen.
  • 4 zeigt eine Ausführungsvariante zur 3 ebenfalls mit einer zweiten E-Maschine (Pos. 7,8), beispielsweise in Form einer permanenterregten Synchronmaschine. In beliebigen Betriebsphasen, bei denen kein elektrisches Drehmoment/Leistung in der E-Maschine (Pos. 7, 8) erzeugt oder abgegeben werden soll, wird zur Vermeidung von Schleppmomenten der E-Maschine (Pos. 7, 8) die Drehmomentübertragung (Pos. 70) deaktiviert.
  • Der Antrieb (Pos. 70A) der E-Maschine (Pos. 7, 8) ist mittels Übertragungsgliedern (Pos. 70B), beispielsweise Kette, Zahnriemen, Zahnräder oder Planetengetriebe, mit einem Abtrieb (Pos. 70C) auf der Eingangswelle (Pos. 30) verbunden. Der Abtrieb (Pos. 70C) kann alternativ an Stelle eines bisherigen Festrades (Pos. 30F) oder Losrades auf der Eingangswelle (Pos. 30) angeordnet sein, beispielsweise an Stelle oder gemeinsam mit einem Gang, wie der ersten Gangstufe.
  • Der Antrieb (Pos. 70A) der E-Maschine (Pos. 7, 8) kann durch vorhandene oder zusätzliche, jedoch von der Gangschaltung des Getriebes (Pos. 3) unabhängige, schaltbare Kraftübertragung (Pos. 71) zu- und abgeschaltet werden.
  • Die schaltbare Kraftübertragung (Pos.71) kann einen Reibschluss (Pos. 71D), wie eine Konuskupplung oder eine Synchronisierung oder auch einen Formschluss, wie eine Klaue oder Kombination beider aufweisen.
  • 5 zeigt eine Ausführungsvariante zu den vorhergehenden Figuren, wobei das Antriebsrad (Pos. 90A) der P3-E-Maschine (Pos. 9) wieder mittels Übertragungsgliedern (Pos. 90B) mit einem Getrieberad (Pos. 90C) auf der Ausgangswelle (Pos. 31) verbunden ist.
  • Das Getrieberad (Pos. 90C) mit oder ohne schaltbare Kraftübertragung (Pos. 91) ist zwischen zwei Losrädern (Pos. 31L) beziehungsweise zwischen einem Losrad (Pos. 31L) und einem benachbarten Festrad auf der Ausgangswelle (Pos. 31) angeordnet. Weiter kann das Getrieberad (Pos. 90C) zwischen einem Losrad (Pos. 31L) oder Festrad und einer Synchronisierung (Pos. 31S) auf der Ausgangswelle (Pos. 31) angeordnet sein.
  • 6 zeigt eine Ausführungsvariante zu den vorhergehenden Figuren bei der das Antriebsrad (Pos. 90A) der P3-E-Maschine (Pos. 9) mittels Übertragungsgliedern (Pos. 90B) mit einem Getrieberad (Pos. 90C), wie einem Zahnrad, Kettenrad oder Riemenrad, auf der Ausgangswelle (Pos. 31) drehfest verbunden ist. Das Getrieberad (Pos. 90C) auf der Ausgangswelle (Pos. 31) ist beliebig als Festrad ausgeführt, es kann an Stelle eines vorherigen Gangrades (Losrad), beispielsweise des ersten Gangs, angeordnet sein.
  • Das Antriebsrad (Pos. 90A) der P3-E-Maschine (Pos. 9) kann durch vorhandene oder zusätzliche, jedoch von der Gangschaltung des Getriebes (Pos. 3) unabhängige, schaltbare Kraftübertragung (Pos. 91) zu- und abgeschaltet werden.
  • Die schaltbare Kraftübertragung (Pos. 91) kann einen Reibschluss (Pos. 91D) betätigt werden.
  • Die schaltbare Kraftübertragung (Pos. 91) für die P3-E-Maschine (Pos. 9) kann auch in der Übertragungsstrecke (Pos. 90B) angeordnet sein.
  • 7 zeigt eine Ausführungsvariante zu den vorhergehenden Figuren, wobei das Antriebsrad (Pos. 90A) der P3-E-Maschine (Pos. 9) mittels verschiedener gekoppelter Übertragungsglieder (Pos. 90B), beispielsweise Kette, Zahnriemen, Zahnräder oder Planetengetriebe, im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einem Festrad als Getrieberad (Pos. 90C) auf der Ausgangswelle (Pos. 31) verbunden ist.
  • Im Übertragungspfad (Pos. 90B) auf der Eingangswelle (Pos. 30) ist ein frei um die Eingangselle drehbares Losrad beziehungsweise Zwischenrad angeordnet.
  • 8 zeigt eine Ausführungsvariante zu den vorhergehenden Figuren, ähnlich der 6, wobei das Getrieberad (Pos. 90C) der P3-E-Maschine (Pos. 9) direkt auf das Eingangsrad (Pos. 41) des Achsgetriebes (Pos. 4) wirkt.
  • Eine schaltbare Kraftübertragung (Pos. 91) ist an der P3-E-Maschine (Pos. 9) vorgesehen.
  • Vorteilhaft ist bei einer derartigen Ausführung, dass das elektrische Drehmoment radnäher wirkt, das heißt Schleppmomente im Getriebe und auch unnötige Bauteil-/Drehmomentbelastungen, beispielsweise der Ausgangswelle, bedingt durch die Drehmomentweiterleitung von der P3-E-Maschine (Pos. 9) zum Achsgetriebe (Pos. 4), vermieden werden.
  • 9 zeigt eine Ausführungsvariante zu den vorhergehenden Figuren, wobei das Getrieberad (Pos. 90C) der P3-E-Maschine (Pos.9) direkt auf das Ausgangsrad (42) als Eingangsseite des Differentials (Pos. 4) wirkt.
  • Eine schaltbare Kraftübertragung (Pos. 91) ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls vorgesehen.
  • An der Eingangswelle (Pos. 30) kann eine zweite E-Maschine (Pos. 7, 8) vorgesehen sein, diese ist im dargestellten Ausführungsbeispiel fest mit einem Festrad (Pos. 30F) einer Gangstufe auf der Eingangswelle (Pos. 30) verbunden.
  • 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel welches analog zu 9 aufgebaut ist, wobei jedoch auch die weitere E-Maschine (Pos. 7, 8) mit einer schaltbaren Kraftübertragung (71) ausgestattet ist.
  • 11 zeigt konstruktive Ausführungsvarianten eines einfachen Übersetzungsverhältnisses für die Verbindung (Pos. 90,70) zwischen einer E-Maschine (Pos. 7, 8, 9) und einer Getriebewelle (Pos. 31,42).
  • Das Übersetzungsverhältnis ist dabei der Quotient aus Drehzahl n1 der E-Maschine (Pos. 7, 8, 9) als Antrieb und der Drehzahl der Abtriebswelle(n) n2, beispielsweise bezogen auf Ausgangswelle (Pos. 31) oder der Eingangsseite des Differentials (Pos. 31,42) und ist i > 1.
  • Vorzugsweise ist das Übersetzungsverhältnis i > 2,5 bezogen auf die P3-E-Maschine (Pos. 9) und die Ausgangswelle (Pos. 31).
  • Vorzugsweise ist das Übersetzungsverhältnis i > 6 bezogen auf P3-E-Maschine (Pos. 9) und die Eingangsseite des Differentials (Pos. 42).
  • Vorzugsweise ist das Übersetzungsverhältnis i ≥ 2,5 bezogen auf eine weitere E-Maschine (Pos. 7,8) und der Eingangswelle (30).
  • Zur Drehmomentübertragung kann mindestens eine Kettetrieb (Pos. 100) oder ein Rädertrieb (Pos. 106) eingesetzt werden. Das Antriebsrad z1 in Form eines Kettenrades (Pos. 102) oder eines Zahnrades (Pos. 107) ist drehfest mit der P3-E-Maschine (Pos. 9) verbunden. Das Getrieberad z2 in Form eines Kettenrades (Pos. 104) oder eines Zahnrades (Pos. 109) ist beispielsweise drehfest mit der Ausgangswelle (Pos. 31) verbunden.
  • Zwischen Antriebsrad z1 (Pos. 102, 107) und dem Getrieberad z2 (Pos. 104, 109) kann ein gemeinsames Zwischenrad (Pos. 103, 108) mit zwei Übertragungsbereichen zwecks Überbrückung größerer Achsabstände vorgesehen sein, dieses beeinflusst nicht das Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebsrad z1 (Pos. 102, 107) und Getrieberad z2 (Pos. 104, 109).
  • Das Zwischenrad (Pos. 103) hat zwei identische, axial nebeneinander liegende Teilkreisdurchmesser um die Drehmomentübertragung durch die beiden Ketten (Pos. 105) zu gewährleisten.
  • Die Teilkreisdurchmesser des Zwischenrades (Pos. 103, 108) können dem des Antriebsrades z1 (Pos. 102, 107) oder dem des Getrieberades z2 (Pos. 104, 109) entsprechen.
  • Die Teilkreisdurchmesser des Zwischenrades (Pos. 103, 108) können ein beliebiges Größenverhältnis gegenüber dem Antriebsrad z1 (Pos. 102, 107) oder dem Getrieberad z2 (Pos. 104, 109) aufweisen, das heißt beispielsweise weisen das Antriebsrad z1 (Pos. 102, 107), das Getrieberad z2 (Pos. 104, 109) und das Zwischenrad (Pos. 103, 108) unterschiedliche Teilkreisdurchmesser auf.
  • Das Zwischenrad (Pos. 103, 108) ist drehbar mittels einer Lagerung, wie einem Wälzlager oder Gleitlager auf einer Drehachse gelagert.
  • Jede Kette (Pos. 105) kann ein oder mehrere beliebige Spannvorrichtungen (Pos. 101), beispielsweise in Form von einer kraftbeaufschlagter (F) Gleitschiene oder Spannrolle, aufweisen um Schwingungen und Toleranzen auszugleichen.
  • Das Spannen der Kette (Pos. 105) kann auch direkt am Antriebsrad (Pos. 102, 107) und/oder dem Getrieberad (Pos. 104,109) erfolgen, beispielsweise durch einen nicht dargestellten Exzenter oder entsprechend angepasstes Gehäuse. Auf die Spannvorrichtung (Pos. 101) an der Kette (Pos. 105) kann dann verzichtet werden.
  • Die zwischen zwei benachbarten Rädern durch deren jeweilige Drehachsen aufgespannte Symmetrieebenen (S1, S2) kreuzen sich im Zwischenrad (Pos. 103, 108). Die Symmetrieebenen (S1, S2) können in einem beliebigen Winkel a im Wertebereich von 0° < a < 180° zueinander stehen. Dies ist vorteilhaft da durch den Winkel a und die Achsabstände (x1, x2) des Antriebsrads z1 (Pos. 102, 107) gegenüber dem Getrieberad z2 (Pos. 104,109) beliebig im Bauraum positioniert sein kann.
  • Das Antriebsrad z1 (Pos. 102, 107), das Zwischenrad (Pos. 103, 108) und das Getrieberad z2 (Pos. 104, 109) können unterschiedliche Abstände ihrer Drehachsen (h1, h2, h3) gegenüber einer beliebigen Bezugsfläche A aufweisen. Die Bezugsfläche A kann durch den Schnitt einer Wellendrehachse (Pos. 30, 31) mit einer horizontal und/oder vertikal verlaufenden Ebene gebildet werden (h1, h2).
  • Zur Einhaltung der Toleranzen der Achsabstände zwischen Antrieb und Abtrieb wird vorzugsweise die Drehachse des Getrieberads (Pos. 104, 109) als radiale Bezugsachse für die anderen Drehachsen (Pos. 102, 103, 107, 108) verwendet.
  • Alternativ kann jede der Wellendrehachsen die radiale Bezugsachse für die anderen Drehachsen sein.
  • 12 zeigt konstruktive Ausführungsvarianten eines zweistufigen Übersetzungsverhältnisses für die Drehmomentübertragung (Pos. 90, 70) zwischen einer E-Maschine (Pos. 7, 8, 9) und einer Getriebewelle (Pos. 30, 31, 42).
  • Hier dargestellt können zweistufige Übersetzungen entweder als Kettentrieb (Pos. 100) oder Rädertrieb (Pos. 106) ausgebildet sein.
  • Eine erste Übersetzungsstufe ist zwischen Kettenrad Antrieb z1 (Antriebsrad - Pos. 102) und Kettenrad Abtrieb Übersetzung 1 z2 (Pos. 110a) sowie eine zweite Übersetzungsstufe zwischen Kettenrad Antrieb Übersetzung 2 z3 (Pos. 110b) und dem Kettenrad Abtrieb z4 (Getrieberad Pos. 104). Das Kettenrad Abtrieb z4 (Pos. 104) überträgt Drehmoment in eine Getriebewelle/Verzahnung (Pos. 30, 31, 41, 42). Das Kettenrad Abtrieb Übersetzung 1 z2 (Pos. 110a) und Kettenrad Antrieb Übersetzung 2 z3 (Pos. 110b) sind beliebig drehfest miteinander verbunden und rotieren gemeinsam um eine Drehachse.
  • Ausführungsbeispiele mit Rädertrieb (Pos. 106) sind sinngemäß identisch aufgebaut. Eine erste Übersetzungsstufe ist zwischen dem Zahnrad Antrieb Übersetzung 1 z1 (Antriebsrad - Pos. 107) und einem Zahnrad Abtrieb Übersetzung 1 z2 (Pos. 111a) vorgesehen. Eine zweite Übersetzungsstufe ist zwischen einem Zahnrad Antrieb Übersetzung 2 z3 (Pos. 111b) und dem Zahnrad Abtrieb z4 (Getrieberad - Pos. 109). Der Zahnrad Abtrieb z4 (Pos. 109) überträgt ein Drehmoment in eine Getriebewelle/Verzahnung (Pos. 30, 31, 41, 42). Das Zahnrad Abtrieb Übersetzung 1 z2 (Pos. 111a) und das Zahnrad Antrieb Übersetzung 2 z3 (Pos. 111b) sind beliebig drehfest miteinander verbunden und rotieren gemeinsam um eine Drehachse.
  • Im Drehmomentpfad der Übersetzung 1 (z2/z1) und/oder der Übersetzung 2 (z4/z3) kann ein Zwischenrad (Pos. 108) vorgesehen sein.
  • Die zwischen benachbarten Rädern (Pos. 107, 109) durch deren jeweilige Drehachsen aufgespannte Symmetrieebenen (S1, S2) kreuzen sich im gemeinsamen Zwischenrad mit den Übersetzungen (Pos. 111a, 111b oder Pos. 110a, 110b), siehe auch die Ausführungen zu 11.
  • Durch Einfügen eines Zwischenrades (Pos. 103, 108) kann bei einer zweistufigen Übersetzung eine weitere Symmetrieebene (S3) erzeugt werden. Die Winkel a und b können gleich oder unterschiedlich groß sein.
  • Zur Schaffung von Gleichteilen oder Darstellung gewünschter Übersetzungsverhältnisse in den beiden Übersetzungen können folgende Beziehungen für die Ketten- bzw. Zahnräder gelten:
    • - z1 = z3 und z2 = z4 (somit wären alle Räder gleich groß)
    • - z1 ≠ z3 und z2 = z4 (z2 und z4 weisen eine gleiche Rädergröße auf)
    • - z1 = z3 und z2 ≠ z4 (z1 und z3 weisen eine gleiche Rädergröße auf)
    • - z1 ≠ z3 und z2 ≠ z4 (alle Räder sind unterschiedlich groß)
    • - Übersetzung erste Stufe: i1 = z2/z1 mit 1 ≤ i1 ≤ 10
    • - Übersetzung zweite Stufe: i2 = z4/z3 mit 1 ≤ i2 ≤ 10
    • - Gesamtübersetzung der Verbindung: iG = i1 * i 2 mit 1 ≤ i2 ≤ 100, vorzugsweise ist iG ≤ 20
  • 13 zeigt konstruktive Ausführungsvarianten eines einstufigen Übersetzungsverhältnisses für die Drehmomentübertragung beziehungsweise (Pos. 90, 70) in Mischbauweise.
  • Ein Kettentrieb (Pos. 100) und ein Rädertrieb (Pos. 106) werden zur Drehmomentübertragung kombiniert, wodurch Vorteile bei der jeweilige konstruktiven Ausgestaltung von Achsabstände, Drehzahlen, Winkelpositionen und dergleichen genutzt werden.
  • Im Bereich a) weist das Zwischenrad (Pos. 112) einen Kettenrad-Bereich (Pos. 103) und einen axial daneben angeordneten und drehfest verbundenen Verzahnungsbereich (Pos. 108) auf. Das Kettenrad und Zahnrad am Zwischenrad (Pos. 112) weisen den gleichen Teilkreisdurchmesser auf. Zwischen Antriebsrad (Pos. 102) und Zwischenrad (Pos. 112) ist ein Kettentrieb (Pos. 100) und zwischen Zwischenrad (Pos. 112) und Getrieberad (Pos. 109) ist ein Rädertrieb (Pos. 106).
  • Das Antriebsrad n1 (Pos. 102) und das Zwischenrad nz (Pos. 112) weisen einen unterschiedlichen Durchmesser bzw. Zähnezahlen auf, dadurch ist Drehzahlverhältnis n1/nz > 1. Das Zwischenrad nz (Pos. 112) und das Getrieberad n2 (Pos. 109) weisen identische Durchmesser bzw. Zähnezahlen auf, dadurch ist Drehzahlverhältnis nz/n2 = 1.
  • Im Bereich b) der 13 ist eine weiteres Ausführungsbeispiel darstellt. Hierbei ist zwischen Antriebsrad (Pos. 104) und Zwischenrad (Pos. 112) ist ein Rädertrieb (Pos. 106) und zwischen Zwischenrad (Pos. 112) und Getrieberad (Pos. 104) ist ein Kettentrieb (Pos. 100) vorgesehen. Die Drehzahlverhältnisse sind identisch zum Bereich a).
  • Im Beriech c) ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Antriebsrad n1 (Pos. 102) und das Zwischenrad nz (Pos. 112) identische Durchmesser beziehungsweise Zähnezahlen aufweisen, dadurch ist Drehzahlverhältnis n1/nz = 1. Das Zwischenrad nz (Pos. 112) und das Getrieberad n2 (Pos. 109) weisen einen unterschiedlichen Durchmesser bzw. Zähnezahlen auf, dadurch ist Drehzahlverhältnis nz/n2 > 1.
  • Im Bereich d) ist analog zu c) mit den gleichen Drehzahlverhältnissen aufgebaut, wobei zwischen Antriebsrad (Pos. 104) und Zwischenrad (Pos. 112) ein Rädertrieb (Pos. 106) und zwischen Zwischenrad (Pos. 112) und Getrieberad (Pos. 104) ein Kettentrieb (Pos. 100) angeordnet ist.
  • Bereich e) ist analog zum Bereich a) aufgebaut, wobei zwischen dem Zwischenrad (Pos. 112) und dem Getrieberad (Pos. 109) ist ein weiteres Zwischenrad (Pos. 108) vorgesehen ist.
  • Bereich f) ist entsprechen analog zum Beriech b), mit einem weiteren Zwischenrad (Pos. 108) zwischen Antriebsrad (Pos. 107) und Zwischenrad (Pos. 112).
  • 14 zeigt konstruktive Ausführungsvarianten eines mehrstufigen Übersetzungsverhältnisses für die Drehmomentübertragung (Pos. 90, 70) in Mischbauweise. Kettentriebe (Pos. 100) und Rädertrieb (Pos. 106) werden auch hier zur Drehmomentübertragung und Übersetzungsänderung kombiniert, um die Vorteile bei der konstruktiven Ausgestaltung zu nutzen.
  • Im Beriech a) der 14 weist das Zwischenrad (Pos. 112) einen Kettenrad-Bereich und einen axial daneben angeordneten und drehfest verbundenen Verzahnungsbereich auf. Im ersten Übersetzungspfad zwischen Antriebsrad (Pos. 102) und Zwischenrad (Pos. 112) ist ein Kettentrieb (Pos. 100) vorgesehen im zweiten Übersetzungspfad zwischen dem Zwischenrad (Pos. 112) und dem Getrieberad (Pos. 109) ist in Rädertrieb (Pos. 106) vorgesehen. Am Zwischenrad (Pos. 112) ist der Abtrieb mittels Kettenrad der Übersetzung 1 (Pos. 112a) vorgesehen sowie drehfest damit verbunden der Antrieb mittels Verzahnung der Übersetzung 2 (Pos. 112b).
  • Es gelten die in 12 und den weiteren Figuren erläuterten Ausführungen.
  • Im Beriech b) der 14 ist eine inverse Ausführung bezüglich des Kettentriebs (Pos. 100) und des Rädertriebs (Pos. 106) gezeigt.
  • Für den Bereich c) wird auf die Ausführungen zum Bereich a) verwiesen, wobei zusätzlich im Übersetzungspfad mit Rädertrieb (Pos. 106) ein zusätzliches Zwischenrad (Pos. 108) vorgesehen ist.
  • Im Bereich d) ist analog zum Beriech c) im Übersetzungspfad mit Kettentrieb (Pos. 106) ist ein zusätzliches Zwischenrad (Pos. 103) vorgesehen.
  • 15 zeigt konstruktive Ausführungsvarianten eines ein- oder mehrstufigen Übersetzungsverhältnisses für die Drehmomentübertragung (Pos. 90, 70) beispielhaft nur mit Rädertrieben (Pos. 106).
  • Gegenüber den vorhergehenden Figuren in welchen ausschließlich Außenverzahnungen dargestellt sind, ist in den Bereichen a) bis f) jeweils an mindestens einem Rad des Rädertriebs (Pos. 106) eine Innenverzahnung (Pos. 109i, 111i) vorgesehen. Die Innenverzahnung ist entweder am Getrieberad (Pos. 109i) und/oder am Zwischenrad (Pos. 111i) vorgesehen.
  • Ein bekanntes Zwischenrad (Pos. 111) kann dabei eine Innenverzahnung (Pos. 111i) für ein erstes Übersetzungsverhältnis aufweisen und eine Außenverzahnung (Pos. 111z) für ein zweites Übersetzungsverhältnis haben, diese sind drehfest miteinander verbunden.
  • Die Innenverzahnung (Pos. 111i) kann abtriebsseitig im ersten Übersetzungspfad mit Bezug zum Antriebrad (Pos. 107) vorgesehen sein. Alternativ kann die Innenverzahnung (Pos. 111i) auch antriebsseitig im zweiten Übersetzungspfad vor dem Getrieberad (Pos. 109) vorgesehen sein.
  • Die Außenverzahnung (Pos. 111z) am Zwischenrad (Pos. 111) kann auch mittels eines hier nicht dargestellten Kettentriebs im Wirkeingriff mit dem Getrieberad (Pos. 109) stehen.
  • Das Getrieberad (Pos. 109) kann gleichzeitig die Eingangsseite (Pos. 42) des Differentials (Pos. 4) sein. Das heißt die mit dem Antriebsrad (Pos. 107) verbundene E-Maschine (Pos. 9) leitet über den Rädertrieb (Pos. 106) ihr Antriebsmoment ebenfalls auf das Getrieberad (Pos. 42). Das Drehmoment des Verbrennungsmotors (Pos. 1) wird über die Ausgangswelle (Pos. 31) in den Eingang (Pos. 41) des Achsgetriebes (Pos. 4) eingeleitet. Ein wesentlicher Vorteil ist das die Momentaddition der Antriebsquellen (Pos. 1, 9) erst an der Eingangsseite (Pos. 42) des Differentials (Pos. 4) erfolgt, und somit die anderen Getriebekomponenten (Pos. 31, 41) nicht für höhere Summendrehmomente, das heißt für das summierte elektrische und verbrennungsmotorische Drehmoment, dimensioniert werden müssen.
  • Die Drehachsen der beiden Drehmomentquellen (Pos. 41,107) können in einem beliebigen Winkel c gegenüber der Drehachse des Getrieberads (Pos. 42) angeordnet sein, wodurch sich Flexibilitäten bei der räumlichen Anordnung im Fahrzeugmotorraum ergeben.
  • In 16 wird die Möglichkeit der Anordnung der schaltbaren Verbindung oder eines Disconnect-Systems in einer baulichen Konfiguration des Zwischenrads (Pos. 103, 108, 110, 111, 112) in einer Ausführung für eine mehrstufige Übersetzungen erläutert.
  • Der vorgeschlagene Disconnect (Pos. 91) kann die Drehmomentübertragung stets in einem beliebigen Zwischenrad (Pos.111a, 111b) zwischen Eingang und Ausgang der Übersetzung beliebig trennen. Die Drehmomentübertragung wird durch Kraft und/oder Formschluss gewährleistet, beispielsweise durch eine konstruktive Ausführung als Klaue, Synchronisierung, Reibkupplung, schaltbarer Freilauf oder dergleichen.
  • Im Fall einer Aktivierung des Disconnect rotieren Getrieberad (Pos.109) und Ausgangsrad (Pos. 111b) mit der Drehzahl der Ausgangswelle (Pos. 31) weiter, dass Antriebsrad (Pos. 107) und das Eingangsrad (Pos. 111a) stehen jedoch still.
  • Soll die Drehmomentübertragung zwischen E-Maschine (Pos. 9) und Ausgangswelle (Pos. 31) oder alternativ bei der Anordnung an der Eingangsseite (Pos. 42) des Differentials wieder stattfinden, dann wird durch die E-Maschine (Pos. 9) das Antriebsrad (Pos. 107) und das Eingangsrad (Pos. 111a) auf die entsprechende Drehzahl beschleunigt und die Drehmomentübertragung im Zwischenrad (Pos. 111a, 111b) wieder aktiviert.
  • Die 17 sowie 17a bis 17c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele einer Drehmomentübertragung von einer E-Maschine (Pos. 9) unter Verwendung eines vollständigen Planetengetriebes, das heißt Sonnenrad, Planetenräder, Steg und Hohlrad, auf ein Getrieberad (Pos. 109, 42), welches auf der Ausgangswelle (Pos. 31) angeordnet ist oder gegebenenfalls bereits Teil der des Achsgetriebes beziehungsweise Differentials (Pos. 4, 42) sein kann.
  • Alternativ kann ein Planetengetriebe (Pos. 113) auch im jeweiligen Drehmomentpfad zwischen E-Maschinen (Pos. 7, 8) und der Eingangswelle (Pos.30) eingesetzt werden.
  • In einer ersten Variante in 17 oder 17a ist die Antriebsachse der E-Maschine (Pos. 9) drehfest mit dem Sonnenrad (Pos. 113a) verbunden und leitet Drehmoment und Drehzahl über den Verzahnungseingriff mit den Planeten (Pos. 113c) in das Planetengetriebe (Pos. 113) ein. Der Steg (Pos. 113b) mit den Planetenrädern (Pos. 113c) wird mit dem Gehäuse der E-Maschine (Pos. 9) oder dem Getriebegehäuse (Pos. 3) gegenüber der Umgebung verbunden und ist somit radial und axial gegenüber dem Sonnenrad (Pos. 113a) eindeutig positioniert. Das Hohlrad (Pos. 113d) greift Drehzahl und Drehmoment an den rotierenden Planetenräder (Pos. 113c) ab und leitet es über eine Außenverzahnung (Pos. 111b) in das Getrieberad (Pos. 109, 42) ein.
  • Die Außenverzahnung (Pos. 111b) ist drehfest mit dem Hohlrad (Pos. 113d) verbunden und steht direkt mit dem Getrieberad (Pos. 109, 42) im Wirkeingriff.
  • Die Teilkreisdurchmesser von Hohlrad (Pos. 113d) und Außenverzahnung (Pos. 111b) können identisch sein.
  • Der Teilkreisdurchmesser des Hohlrades (Pos. 113d) kann kleiner oder vorzugsweise größer gegenüber dem der Außenverzahnung (Pos. 111b) sein.
  • Das Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad (Pos. 113a) als Antrieb und Hohlrad (Pos. 113d) als Abtrieb ist i > 1, vorzugsweise > 1,5.
  • Das Übersetzungsverhältnis zwischen Außenverzahnung (Pos. 111b) als Antrieb gegenüber dem Getrieberad (Pos. 109, 42) ist i > 1, vorzugsweise > 1,5.
  • Das Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad (Pos. 113a) und Getrieberad (Pos. 109) ist i > 2 für Anwendungen mit den E-Maschinen (Pos. 7, 8) in P0-, P1-, oder P2-Position.
  • Das Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad (Pos. 113a) und Getrieberad (Pos. 109) auf der Ausgangswelle (Pos. 31) ist i > 2,5 für eine P3-E-Maschine (Pos.9). Das Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad (Pos. 113a) und einer Eingangsseite (Pos. 42) des Differentials ist i > 7,5 für eine P3-E-Maschine (Pos. 9).
  • In einer zweiten Variante der 17 beziehungsweise 17b ist die Antriebsachse der E-Maschine (Pos. 9) ebenfalls drehfest mit dem Sonnenrad (Pos. 113a) verbunden und leitet Drehmoment und Drehzahl über den Verzahnungseingriff mit den Planeten (Pos. 113c) in das Planetengetriebe (Pos. 113) ein.
  • Jedoch ist im Gegensatz zu 11a das Hohlrad (Pos. 113d) drehfest mit dem Gehäuse der E-Maschine (Pos. 9) oder dem Getriebegehäuse (Pos. 3) gegenüber der Umgebung verbunden und somit radial und axial gegenüber dem Steg (Pos. 113b) mit Planetenrädern (Pos. 113c) und dem Sonnenrad (Pos. 113a) positioniert.
  • Der mit den Planetenrädern (Pos. 113c) verbundene Steg (Pos. 113b) greift Drehzahl und Drehmoment an den rotierenden Planeten (Pos. 113c) ab und leitet es über eine drehfest angebundene Verzahnung (Pos. 111b) in das Getrieberad (Pos. 109, 42) ein.
  • Der gemeinsame Teilkreisdurchmesser der Drehachsen der Planetenräder (Pos. 113c) und der Teilkreisdurchmesser der Abtriebsverzahnung (Pos. 111b) können identisch sein.
  • Der gemeinsame Teilkreisdurchmesser der Drehachsen der Planetenräder (Pos. 113c) kann jedoch auch kleiner oder vorzugsweise größer gegenüber dem Teilkreisdurchmesser der Abtriebsverzahnung (Pos. 111b) sein.
  • Das Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad (Pos. 113a) als Antrieb und Steg (Pos. 113b) als Abtrieb ist i > 1, vorzugsweise > 1,5. Hinsichtlich weiterer Übersetzungen wird auf die Ausführungen zur ersten Variante verwiesen.
  • In einer dritten Variante der 11 beziehungsweise der 11c ist die Antriebsachse der E-Maschine (Pos. 9) drehfest mit dem Hohlrad (Pos. 113d) verbunden und leitet Drehmoment und Drehzahl über den Verzahnungseingriff mit den Planeten (Pos. 113c) in den Steg (Pos. 113b) ein.
  • Das Sonnenrad (Pos. 113a) ist drehfest mit dem Getriebegehäuse (Pos. 3) oder dem Gehäuse der E-Maschine (Pos. 9) gegenüber der Umgebung verbunden und somit nach der Montage radial und axial gegenüber dem Steg (Pos. 113b) mit Planetenrädern (Pos. 113c) und dem Hohlrad (Pos. 113d) eindeutig positionierbar.
  • Der mit den Planetenrädern (Pos. 113c) verbundene Steg (Pos. 113b) leitet Drehzahl und Drehmoment über eine drehfest angebundene Verzahnung (Pos. 111b) in das Getrieberad (Pos. 109, 42) ein.
  • Bezüglich der Ausführungen zu Teilkreisdurchmessern und Übersetzungen wird auf die obigen Ausführungen zu der ersten und zweiten Variante verwiesen.
  • 17a zeigt die in 17 beschriebene Variante 1 nochmals in einer anderen Darstellung.
  • Das Sonnenrad (Pos. 113a) kann im Getriebegehäuse (Pos. 3) radial und/oder axial mittels einer Lagerstelle (Pos. 114) gelagert sein.
  • Der Drehmomentfluss zwischen E-Maschine (Pos. 9) und Sonnenrad (Pos. 113a) kann durch eine schaltbare Verbindung, einem Disconnect (Pos. 91), beliebig zu- oder abgeschaltet werden. Es ist auch eine Anordnung des Disconnect (Pos. 91) zwischen E-Maschine (Pos. 9) und dem Sonnenrad (Pos. 113a) denkbar, wobei die Betätigung dann von der Seite der E-Maschine (Pos. 9), im Gegensatz zur dargestellten getriebeseitigen Anordnung, aus erfolgt.
  • Zur Radial- und/oder Axiallagerung des Sonnenrades (Pos. 113a) und des Disconnect (Pos. 91) sind ein oder mehrere Lagerstellen (Pos. 114) denkbar, wie zwischen Sonnenrad und Disconnect oder Disconnect und Getriebegehäuse (Pos. 3).
  • Weiter kann der Drehmomentfluss zwischen Hohlrad (Pos. 113d) und Zwischenrad (Pos. 111b) durch eine schaltbare Verbindung, einem Disconnect (Pos. 91) beliebig zu- oder abgeschaltet werden.
  • Zur Radial- und/oder Axiallagerung des Sonnenrades (Pos. 113a), des Disconnect (Pos. 91), des Hohlrads (Pos. 113d) und des Zwischenrads Pos. (111b) sind verschiedene Lagerstellen (Pos. 114) denkbar, beispielsweise zwischen Sonnenrad (Pos. 113a) und Hohlrad (Pos. 113d), Hohlrad (Pos. 113d) und Getriebegehäuse (Pos. 3), Zwischenrad (Pos. 111b) und Disconnect (Pos. 91) oder Disconnect (Pos. 91) und Getriebegehäuse (Pos. 3).
  • 17b zeigt eine zweite Variante der 17 in einer anderen Darstellung, wobei die gleichen Erläuterungen wie zu 17a gelten.
  • Eine Ausnahme bildet der schaltbare Drehmomentfluss mittels Disconnect (Pos. 91) zwischen Steg (Pos. 113b) und Zwischenrad (Pos. 111b).
  • Zur Radial- und/oder Axiallagerung des Stegs (Pos. 113b), des Disconnect (Pos. 91) und des Zwischenrad (Pos. 111b) sind Lagerstellen (Pos. 114) denkbar, zum Beispiel zwischen Steg (Pos. 113b) und Getriebe (Pos. 3) oder Disconnect (Pos. 91) und Getriebegehäuse (Pos. 3). Das Zwischenrad (Pos. 111b) ist über den Disconnect (Pos. 91) positionierbar.
  • 17c zeigt eine dritte Variante zu 17 in einer anderen Darstellung, wobei die gleichen Erläuterungen wie zu 17 sowie 17a & b.
  • Eine Ausnahme bildet der schaltbare Drehmomentfluss mittels Disconnect (Pos. 91) zwischen Hohlrad (Pos. 113d) und E-Maschine (Pos. 9). Das Sonnenrad (Pos. 113a) ist am Getriebegehäuse (Pos. 3) drehfest angebunden.
  • Zur Radial- und/oder Axiallagerung des Hohlrads (Pos. 113d), des Disconnect (Pos. 91) und der E-Maschine (Pos. 9) können Lagerstellen (Pos. 114) vorgesehen sein, beispielsweise zwischen Steg (Pos. 113b) und Getriebegehäuse (Pos. 3), Zwischenrad (Pos. 111b) und Getriebegehäuse (Pos. 3) sind über Disconnect (Pos. 91) positionierbar.
  • Die Erfindung ist weiter auch nicht auf die beschriebenen Ausführungen eingeschränkt. Es können wie oben ausgeführt, auch nur einzelne vorteilhafte Merkmale vorgesehen und miteinander kombiniert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • Pos.1
    Verbrennungsmotor
    Pos.2
    Trennkupplung
    Pos.3
    Schaltgetriebe
    Pos.4
    Achsgetriebe mit Differential
    Pos.5
    Seitenwellen
    Pos.6
    P0-E-Maschine
    Pos.7
    P1-E-Maschine
    Pos.8
    P2-E-Maschine
    Pos.9
    P3-E-Maschine
    Pos. 10
    Torsionsschwingungsdämpfer
    Pos.11
    Drehzahladaptiver Schwingungstilger
    Pos.30
    Getriebeeingang / Eingangswelle
    Pos.30F
    Zahnrad auf Eingangswelle (Festrad)
    Pos.31
    Getriebeausgang / Ausgangswelle
    Pos.31G
    Betätigung Synchronisierung
    Pos.31L
    Zahnrad auf Ausgangswelle (Losrad)
    Pos.31P
    Schaltposition für Getriebeübersetzung
    Pos.31S
    Synchronisierung für Getriebeübersetzung
    Pos.41
    Achsgetriebe Eingangsrad
    Pos.42
    Achsgetriebe Ausgangrad / Eingangsseite Differential
    Pos.70
    E-Maschine
    Pos.70A
    Antrieb E-Maschine P1/P2
    Pos.70B
    Drehmomentübertragung/Verbindung
    Pos.71
    Disconnect E-Maschine P1/P2
    Pos.71D
    Disconnect P1/P2
    Pos.71G
    Betätigungseingriff Disconnect P1/P2
    Pos.71P
    Position Disconnect P1/P2
    Pos.90
    Übersetzung E-Maschine gegenüber Getriebe
    Pos.90A
    Antrieb E-Maschine
    Pos.90B
    Drehmomentübertragung/Verbindung
    Pos.90C
    Abtrieb E-Maschine in Getriebeübersetzung/Achsgetriebe
    Pos.91
    Disconnect E-Maschine
    Pos.91D
    Disconnect
    Pos.91G
    Betätigungseingriff Disconnect
    Pos.91P
    Position Disconnect
    Pos. 100
    Kettentrieb
    Pos.101
    Kettenspanner
    Pos. 102
    Kettenrad / Antriebsrad
    Pos. 103
    Kettenrad Zwischenrad
    Pos. 104
    Kettenrad Abtrieb
    Pos. 105
    Kettenspanner
    Pos. 106
    Rädertrieb
    Pos. 107
    Antriebsrad
    Pos. 108
    Zahnrad Zwischenrad
    Pos. 109
    Getrieberad
    Pos. 110a
    Kettenrad Abtrieb Übersetzung 1
    Pos. 110b
    Kettenrad Antrieb Übersetzung 2
    Pos. 111a
    Zahnrad Abtrieb Übersetzung 1
    Pos. 111b
    Zahnrad Antrieb Übersetzung 2
    Pos. 111i
    Zahnrad Innenverzahnung
    Pos. 111z
    Zahnrad Außenverzahnung
    Pos. 112
    Zwischenrad mit Kettenrad/Zahnrad
    Pos.112a
    Zwischenrad mit Abtrieb Kettenrad/Zahnrad Übersetzung 1
    Pos.112b
    Zwischenrad mit Antrieb Kettenrad/Zahnrad Übersetzung 2
    Pos. 113
    Planetengetriebe
    Pos.113a
    Sonnenrad
    Pos.113b
    Steg
    Pos.113c
    Planeten
    Pos.113d
    Hohlrad

Claims (15)

  1. Automatisiertes Schaltgetriebe (Pos. 3) für einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs umfassend zumindest eine Eingangswelle (Pos. 30), welche mit einem Verbrennungsmotor (Pos. 1) verbunden ist, zumindest eine Ausgangswelle (Pos. 31), welche über mehrere alternative Gangstufen mit jeweils mindestens einem Festrad und einem schaltbaren Losrad mit der Eingangswelle (Pos. 30) verbunden ist, zumindest ein Differential (Pos. 4), dessen Eingangsseite (Pos. 42) mit der Ausgangswelle (Pos. 31) verbunden ist und dessen Ausgangsseite mit den Rädern einer Achse des Kraftfahrzeugs verbunden ist, und zumindest eine E-Maschine (Pos. 7, 8, 9), wobei die E-Maschine (Pos. 7, 8, 9) eine Verbindung mit der Eingangswelle(Pos. 30), der Ausgangswelle (Pos. 31) oder der Eingangsseite (Pos. 42) des Differentials (Pos. 4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zumindest ein an der E-Maschine (Pos. 7, 8, 9) vorgesehenes Antriebsrad (Pos. 102, 107) und ein an der Eingangswelle (Pos. 30), der Ausgangswelle (Pos. 31) oder der Eingangsseite (Pos. 42) des Differentials (Pos. 4) vorgesehenes Getrieberad (Pos. 104, 109) aufweist, und dass die Verbindung zwischen Antriebsrad (Pos. 102, 107) und Getrieberad (Pos. 104, 109) bei einem motorischen Betrieb der E-Maschine (Pos. 7, 8, 9) eine Übersetzungsverhältnis von i > 1 aufweist.
  2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Antriebsrad und Getrieberad mindestens ein weiteres Übertragungsglied vorgesehen ist.
  3. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung ein schaltbares Losrad umfasst, wobei das Antriebsrad, das Getrieberad oder ein zwischen Antriebsrad und Getrieberad vorgesehenes weiteres Übertragungsglied als schaltbares Losrad ausgebildet ist, wodurch eine Drehmomentübertag unterbrechbar ist.
  4. Schaltgetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Übertragungsglied ein Zugmittel, vorzugsweise eine Kette oder Zahnriemen, für einen Zugmitteltrieb ist.
  5. Schaltgetriebe nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannvorrichtung vorgesehen ist, um am Zugmittel Toleranzen auszugleichen und Schwingungen zu vermeiden, wobei die Spannvorrichtung als Spannrolle oder Gleitschiene direkt mit dem Zugmittel in Kontakt steht und/oder als Exzenter, Keil oder Abstandshalter auf die Gehäuse beziehungsweise den Abstand zwischen den Drehachsen wirken.
  6. Schaltgetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mehrstufig, insbesondere zweistufig, ausgebildet ist.
  7. Schaltgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mehrstufige Verbindung unterschiedliche Getriebearten, ausgewählt aus Stirnradgetriebe, Zugmitteltrieb oder Planetengetriebe, umfasst.
  8. Schaltgetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis der Verbindung i ≥ 2,5 ist, insbesondere i ≥ 6 ist.
  9. Schaltgetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung mehrstufig ist, wobei durch die Drehachsen der jeweiligen Stufe ein Symmetrieebene aufgespannt ist, und dass die Symmetrieebenen einen Winkel von kleiner als 180° einschließen.
  10. Schaltgetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere E-Maschinen an unterschiedlichen Bauteilen vorgesehen sind.
  11. Antriebsstrang für eine Kraftfahrzeug umfassend einen Verbrennungsmotor und ein automatisiertes Schaltgetriebe nach einem der vorangegangenen Ansprüche.
  12. Antriebsstrang nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Schaltgetriebe eine Trennkupplung vorgesehen ist.
  13. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere mit dem Verbrennungsmotor verbundene E-Maschine (P0; P1) vorgesehen ist.
  14. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verbrennungsmotor und Schaltgetriebe mindestens ein Torsionsdämpfer und/oder ein Drehschwingungstilger vorgesehen ist.
  15. Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 11 bis 14.
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